汽车CAE技术及Optistruct工程实践 王青春 编 专业科技 文轩网

第1章 绪论 1
1.1 有限元法的由来 2
1.2 有限元法的发展及其应用 3
1.3 有限元法的基本思路及特点 5
1.4 Altair有限元软件简介 7
1.4.1 Altair解决方案总体介绍 7
1.4.2 OptiStruct简介 8
1.4.3 HyperMesh/HyperView简介 11
1.5 学习资料介绍 17
第2章 弹性力学的基础知识 19
2.1 弹性力学的基本假设 19
2.1.1 连续性假设 19
2.1.2 均匀性假设 19
2.1.3 各向同性假设 20
2.1.4 接近弹性假设 20
2.1.5 小变形假设 20
2.1.6 无初始应力的假设 21
2.2 弹性力学的关键概念 21
2.2.1 外力 21
2.2.2 应力 22
2.2.3 位移 23
2.2.4 应变 23
2.3 平衡方程(应力关系) 23
2.4 几何方程(应变与位移关系) 24
2.5 物理方程(应力与应变关系) 25
2.6 弹性力学求解方法简介 26
2.7 弹性力学平面问题(二维问题) 28
2.7.1 平面应力问题 28
2.7.2 平面应变问题 30
2.7.3 平面应力问题和平面应变问题之间的联系 31
第3章 平面问题的有限元分析 33
3.1 有限元模型 33
3.1.1 有限元网格划分 34
3.1.2 载荷处理——等效结点载荷 34
3.1.3 边界约束条件处理 35
3.2 单元分析 35
3.2.1 单元位移模式 36
3.2.2 单元位移模式应该满足的条件(收敛性条件) 37
3.2.3 单元内的应变和应力 38
3.2.4 单元刚度方程 38
3.3 整体分析 39
3.4 边界约束条件的处理 45
3.4.1 零位移约束 45
3.4.2 非零位移约束 46
3.5 刚度方程的求解 46
3.6 非结点载荷的移置 47
3.7 计算结果的整理 48
3.8 四结点矩形单元 49
3.8.1 单元位移模式 50
3.8.2 单元应变和应力 50
3.8.3 单元刚度方程 51
3.9 六结点三角形单元 51
3.10 八结点矩形单元 52
第4章 轴对称问题的有限元分析 53
4.1 基本概念 53
4.1.1 轴对称问题 53
4.1.2 基本方程 54
4.1.3 有限元离散 55
4.2 三结点三角形轴对称单元 55
4.2.1 单元描述 55
4.2.2 单元位移模式 56
4.2.3 单元的应变和应力 57
4.2.4 单元的刚度方程 58
4.2.5 等效结点载荷矩阵 58
4.3 四结点矩形轴对称单元 59
4.3.1 单元描述 59
4.3.2 单元位移模式 59
4.3.3 单元刚度方程 60
第5章 三维固体的有限元分析 61
5.1 四结点四面体单元 61
5.1.1 单元位移模式 61
5.1.2 单元应变与应力 62
5.1.3 单元刚度方程 62
5.2 八结点六面体单元 62
5.2.1 单元位移模式 63
5.2.2 单元应变与应力 63
5.2.3 单元刚度方程 63
5.3 其他种类的结构体单元 63
第6章 薄板弯曲问题的有限元分析 65
6.1 薄板弯曲问题 65
6.1.1 基本概念 65
6.1.2 薄板的位移分量 66
6.1.3 薄板内的应力及应变 66
6.2 薄板弯曲的有限元分析 67
6.2.1 离散化 67
6.2.2 矩形薄板单元分析 67
6.2.3 单元刚度方程与刚度矩阵 70
6.3 薄壳结构的有限元简化计算 70
第7章 有限元分析软件的应用 72
7.1 有限元分析的流程简介 72
7.2 有限元分析的规划 73
7.2.1 有限元分析的战略规划 73
7.2.2 有限元分析的战术规划 74
7.3 本章小结 85
第8章 静力学分析实例 86
8.1 梁中心受力分析 88
8.1.1 问题分析 88
8.1.2 基于梁单元的分析 88
8.1.3 基于solid单元的分析 96
8.1.4 探究训练 101
8.2 悬臂梁承受均布载荷 101
8.2.1 问题分析 102
8.2.2 基于梁单元的问题求解 102
8.2.3 探究训练 105
8.3 悬臂梁承受集中载荷 105
8.3.1 问题分析 105
8.3.2 基于梁单元的分析 106
8.3.3 基于壳单元的分析 108
8.3.4 探究训练 112
8.4 变截面梁承受轴向力——ROD单元 113
8.4.1 问题分析 113
8.4.2 分析过程 113
8.4.3 探究训练 115
8.5 发动机活塞的有限元分析 116
8.5.1 问题分析 116
8.5.2 分析过程 116
8.5.3 探究训练 119
8.6 薄板中心受力分析 119
8.6.1 问题分析 119
8.6.2 分析过程 120
8.6.3 探究训练 122
8.7 钢支架均布载荷 122
8.7.1 问题分析 123
8.7.2 分析过程 123
8.7.3 探究训练 127
8.8 椅子静力学分析 127
8.8.1 问题分析 127
8.8.2 分析过程 127
8.8.3 探究训练 134
8.9 方管与薄板的焊接受力 134
8.9.1 问题分析 134
8.9.2 分析过程 134
8.9.3 探究训练 138
8.10 车架刚度分析 138
8.10.1 问题分析 138
8.10.2 分析过程 139
8.10.3 探究训练 144
第9章 动力学问题的有限元分析 145
9.1 引言 146
9.2 动力学有限元基本方程 146
9.2.1 单元分析(建立单元的动力学方程) 146
9.2.2 整体结构动力学有限元方程 148
9.3 质量矩阵和阻尼矩阵 149
9.3.1 质量矩阵 149
9.3.2 阻尼矩阵 150
9.4 结构的固有频率和固有振型 151
9.5 结构动力响应 153
9.5.1 振型叠加法(模态变换法) 154
9.5.2 直接积分法 156
9.6 动力响应算例 158
第10章 动力学分析实例 160
10.1 焊接板模态分析 165
10.1.1 问题分析 165
10.1.2 有限元分析过程 165
10.1.3 探究训练 168
10.2 加筋板振动分析 168
10.2.1 问题分析 168
10.2.2 有限元分析过程 168
10.2.3 探究训练 170
10.3 动力学——频响分析(直接法+模态法) 170
10.3.1 问题分析 171
10.3.2 有限元分析过程 171
10.3.3 探究训练 173
10.4 弹簧-质量系统瞬态动力学分析 173
10.4.1 问题分析 173
10.4.2 有限元分析过程 173
10.4.3 探究训练 175
10.5 平板随机响应分析 175
10.5.1 问题分析 175
10.5.2 有限元分析过程 175
10.5.3 探究训练 179
10.6 板受力后的疲劳寿命分析 179
10.6.1 问题分析 179
10.6.2 有限元分析过程 179
10.6.3 探究训练 181
10.7 钢支架疲劳寿命分析 181
10.7.1 问题分析 181
10.7.2 有限元分析过程 181
10.7.3 探究训练 183
第11章 非线性有限元问题的分类与一般解法 184
11.1 引言 184
11.2 非线性问题的分类 185
11.3 非线性问题的一般解法 188
11.3.1 增量法 189
11.3.2 迭代法 190
11.3.3 混合法 193
第12章 材料非线性有限元分析 194
12.1 材料本构关系 194
12.1.1 线弹性 194
12.1.2 非线性弹性 194
12.1.3 弹塑性 195
12.2 材料非线性有限元方程 204
12.2.1 非线性弹性问题有限元方程 204
12.2.2 弹塑性问题的有限元方程 204
第13章 几何非线性有限元分析 206
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