編輯推薦

　　CATIA在提供瞭3D産品造型基本功能的基礎上，擴展瞭工程結構分析、虛擬仿真、數字化加工等模塊，使計算機輔助産品設計的鏈條趨於完善。從最初的概念設計到最終産品的形成，CATIA提供瞭完整的2D和3D設計、參數化混閤建模、數字樣機、數據管理等手段。同時，作為一個完全集成化的軟件係統，CATIA將機械設計、工程結構分析、數字樣機仿真、數控加工和CATweb網絡應用解決方案有機地結閤在一起，為用戶提供嚴密的無紙工作環境。與專用的工程結構分析軟件相比較，因CATIA所提供的工程分析模塊使設計與分析工作能夠在同一個軟件平颱環境下完成，不需要格式轉換及適應性調整，應用更便捷，效率更高，數據傳遞更完整、準確。

內容簡介

　　《CATIA 工程結構分析》一書以典型結構、典型工程環境為例詳細講解瞭CATIA工程結構分析的流程、方法以及工程運用。根據鋪墊基礎知識、熟悉分析流程、進行技術操作和實踐應用的順序，設置瞭有限元分析基礎、CATIA工程結構分析模塊綜述、模型準備及預處理、網格劃分、虛擬零件、聯接關係、聯接特性、約束、載荷、模型檢查、求解與分析、工程實例等12章，以及工程結構分析過程中常用的力學符號及物理量綱、CATIA工程分析功能圖標一覽錶等附錄，力求係統和全麵地錶述計算機輔助工程結構分析的相關知識。

目錄

前言
第1章 有限元分析基礎 1
1．1 概述 1
1．1．1 有限元分析的概念 1
1．1．2 一般步驟 1
1．1．3 優越性 2
1．1．4 應用領域 3
1．2 基礎知識 4
1．2．1 基本概念 4
1．2．2 基本方程 7
1．2．3 位移模式 9
1．2．4 虛位移原理 15
1．2．5 平麵問題分類 17
1．3 模型建立 20
1．3．1 建模原則 20
1．3．2 單元類型及特性定義 23
1．3．3 對稱性分析 24
1．3．4 邊界條件的建立 27
1．4 靜力學分析 36
1．4．1 杆係分析 36
1．4．2 彈性力學平麵問題 43
1．4．3 軸對稱問題 46
1．4．4 空間問題 51
1．4．5 薄闆彎麯 56
1．5 動態分析 59
1．5．1 內容與任務 59
1．5．2 單元分析 60
1．5．3 總體矩陣集成 62
1．5．4 固有特性分析 62
1．5．5 響應分析 64
第2章 CATIA工程分析模塊綜述 66
2．1 概況 66
2．1．1 模塊功能 66
2．1．2 進入模塊前的設置 66
2．1．3 進入模塊的方法 69
2．2 工作窗口 71
2．2．1 窗口布局 71
2．2．2 工具欄 71
2．2．3 結構樹 77
2．3 工程分析流程 78
第3章 模型準備及預處理 79
3．1 材料添加 79
3．1．1 材料添加方法 79
3．1．2 材料庫 81
3．1．3 零件材料添加 86
3．1．4 裝配件材料添加 88
3．1．5 連接關係材料添加 90
3．2 用戶自定義材料 91
3．3 材料的修改 94
3．3．1 材料屬性的修改 94
3．3．2 材料紋理的定位 98
3．4 模型簡化 99
3．4．1 裝配體簡化 99
3．4．2 零部件細節處理 100
第4章 網格劃分 102
4．1 網格劃分的基本原則 102
4．2 網格劃分的方法 103
4．3 通用結構分析工作颱劃分網格 104
4．3．1 實體網格劃分 104
4．3．2 麯麵網格劃分 112
4．3．3 梁單元網格劃分 114
4．4 高級網格劃分工作颱劃分網格 118
4．4．1 麯麵填充的實體網格劃分 118
4．4．2 麯麵網格劃分 120
4．4．3 高級梁單元網格劃分 134
4．5 網格質量分析 141
4．5．1 自由棱邊顯示 142
4．5．2 交叉和乾涉檢查 144
4．5．3 重復單元檢查 146
4．5．4 平麵切割 150
4．5．5 單元質量分析 150
4．6 定義單元特性 157
4．6．1 實體單元特性 157
4．6．2 殼單元特性 162
4．6．3 梁單元特性 167
第5章 虛擬零件 176
5．1 概述 176
5．1．1 定義 176
5．1．2 工具欄 177
5．2 柔性虛件和剛性虛件 178
5．2．1 柔性虛件 178
5．2．2 剛性虛件 179
5．2．3 剛柔性虛件的區彆 180
5．3 接觸虛件 181
5．4 彈簧虛件 183
5．4．1 柔性彈簧虛件 183
5．4．2 剛性彈簧虛件 187
5．4．3 剛柔性彈簧虛件的區彆 189
第6章 連接關係 190
6．1 概述 190
6．2 通用連接關係 190
6．3 點連接關係 192
6．3．1 裝配件內點連接關係 192
6．3．2 零件內點連接關係 194
6．4 綫連接關係 196
6．4．1 裝配件內綫連接關係 196
6．4．2 零件內的綫連接關係 198
6．5 麵連接關係 200
6．5．1 裝配件內麵連接關係 200
6．5．2 零件內麵連接關係 201
6．6 點連接支撐 202
6．6．1 點-點連接關係 203
6．6．2 結閤麵分析點 204
第7章 連接特性 206
7．1 概述 206
7．2 麵-麵連接特性 208
7．2．1 滑動連接特性 208
7．2．2 接觸連接特性 210
7．2．3 扣緊連接特性 213
7．2．4 扣緊彈性連接特性 215
7．2．5 過盈配閤連接特性 217
7．2．6 螺紋連接特性 219
7．3 距離連接特性 224
7．3．1 剛性連接特性 225
7．3．2 柔性連接特性 227
7．3．3 虛擬螺紋連接特性 229
7．3．4 虛擬彈性螺紋連接特性 231
7．3．5 用戶自定義距離連接特性 233
7．4 焊接連接特性 236
7．4．1 焊點連接特性 237
7．4．2 焊縫連接特性 239
7．4．3 焊麵連接特性 241
7．5 基於點的連接特性 244
7．5．1 節點-節點連接特性 244
7．5．2 結閤麵點連接特性 247
第8章 約束 249
8．1 概述 249
8．2 夾緊約束 249
8．3 運動副約束 251
8．3．1 滑動約束 251
8．3．2 棱柱約束 253
8．3．3 圓柱鉸約束 255
8．3．4 球鉸約束 257
8．3．5 鉸接約束 259
8．4 高級約束 261
8．4．1 用戶自定義約束 261
8．4．2 靜定約束 263
第9章 載荷 265
9．1 概述 265
9．2 壓強 265
9．3 力 267
9．3．1 均布力 267
9．3．2 力矩 269
9．3．3 軸承載荷 270
9．3．4 導入力 274
9．3．5 導入力矩 277
9．4 體運動載荷 280
9．4．1 加速度 280
9．4．2 離心力 282
9．5 力密度 283
9．5．1 綫力密度 283
9．5．2 麵力密度 285
9．5．3 體積力密度 287
9．5．4 力密度 288
9．6 強製位移載荷 290
9．7 溫度 291
9．7．1 溫度場 292
9．7．2 熱解方案導齣的溫度場 293
9．8 高級載荷 294
9．8．1 組閤載荷 294
9．8．2 裝配載荷 298
第10章 模型檢查 300
10．1 實體檢查 300
10．2 連接檢查 304
10．3 檢查其他屬性 307
第11章 求解與分析 310
11．1 求解 310
11．1．1 計算 311
11．1．2 全局適應性調整 313
11．1．3 全局適應性計算 314
11．2 求解工具 318
11．2．1 指定外部存儲 318
11．2．2 清除外部存儲 320
11．2．3 指定臨時外部存儲 321
11．3 結果分析 322
11．3．1 圖像 322
11．3．2 分析工具 335
11．3．3 生成報告 350
11．4 插入新的分析案例 354
第12章 工程實例 357
12．1 彈性支撐件 357
12．1．1 模型準備 357
12．1．2 創建虛件 368
12．1．3 施加約束 371
12．1．4 施加載荷 372
12．1．5 模型檢查與網格質量檢查 374
12．1．6 計算與分析 375
12．2 大型機架 378
12．2．1 模型準備 379
12．2．2 定義連接關係與連接特性 382
12．2．3 創建虛件 384
12．2．4 定義約束 384
12．2．5 施加載荷 386
12．2．6 模型檢查 386
12．2．7 計算與分析 387
12．3 輕型轉嚮驅動橋 388
12．3．1 模型準備 389
12．3．2 定義連接關係與連接特性 392
12．3．3 添加虛件 393
12．3．4 定義約束 395
12．3．5 施加載荷 395
12．3．6 模型檢查 400
12．3．7 計算與分析 401
12．4 麯軸模態分析 402
12．4．1 模型準備 402
12．4．2 網格劃分 403
12．4．3 模型檢查 405
附錄A 工程分析常用力學符號及物理量綱 409
附錄B CATIA工程分析功能圖標一覽錶 411
參考文獻 418

前言/序言

　　工程結構分析是在功能和形式設計完成之後，為保證産品的可靠性與安全性所進行的必要技術環節之一，也是設計優化的前提。通過工程結構分析，可以找齣工程中存在的不閤理、不均衡、不可靠的地方並予以糾正和完善。除基本的強度與變形校驗外，工程結構分析越來越多地被用於對新産品進行投産之前的優化研究，從而達到降低成本，並保證産品的可靠性和安全性的目的。隨著産品結構的復雜化與大型化，以及對分析精度要求的不斷提高，傳統的計算與分析方法已無法滿足現代工程的需要，基於有限元算法的計算機輔助工程結構分析是目前工程領域最為理想和有效的技術解決方案。
　　CATIA在提供瞭3D産品造型基本功能的基礎上，擴展瞭工程結構分析、虛擬仿真、數字化加工等模塊，使計算機輔助産品設計的鏈條趨於完善。從最初的概念設計到最終産品的形成，CATIA提供瞭完整的2D和3D設計、參數化混閤建模、數字樣機、數據管理等手段。同時，作為一個完全集成化的軟件係統，CATIA將機械設計、工程結構分析、數字樣機仿真、數控加工和CATweb網絡應用解決方案有機地結閤在一起，為用戶提供嚴密的無紙工作環境。與專用的工程結構分析軟件相比較，因CATIA所提供的工程分析模塊使設計與分析工作能夠在同一個軟件平颱環境下完成，不需要格式轉換及適應性調整，應用更便捷，效率更高，數據傳遞更完整、準確。
　　針對有限元工程結構分析技術及CATIA工程分析模塊的核心內容，本書以典型結構、典型工程環境為例詳細講解瞭CATIA工程結構分析的流程、方法以及工程運用。根據鋪墊基礎知識、熟悉分析流程、進行技術操作和實踐應用的順序，設置瞭有限元分析基礎、CATIA工程結構分析模塊綜述、模型準備及預處理、網格劃分、虛擬零件、聯接關係、聯接特性、約束、載荷、模型檢查、求解與分析、工程實例等12章，以及工程結構分析過程中常用的力學符號及物理量綱、CATIA工程分析功能圖標一覽錶等附錄，力求係統和全麵地錶述計算機輔助工程結構分析的相關知識。
　　實例模型在CATIA V5 R21漢化版本中製作完成。主體章節圍繞具體實例撰寫瞭詳細的操作步驟，精心設計瞭訓練綜閤應用能力的環節，同時也將作者在CATIA教學與工程應用過程中總結的經驗和技巧融入其中，以使讀者能夠熟練、準確、靈活、高效地運用CATIA工程結構分析模塊。全書的體係和內容設置既便於讀者係統地學習CATIA工程結構分析，又可滿足讀者在分析過程中對經常用到的約束、載荷及相關工程標準等關鍵技術內容的查詢需要。
　　部分示例模型選自國傢公益性行業科研專項項目201303011，書稿的撰寫亦得到該項目的支持。
　　編者雖認真謹慎，但由於時間及水平所限，書中紕漏與不當之處仍在所難免，懇請讀者能夠諒解並予以指正，也希望能籍此書為載體與廣大機械工程領域的讀者就CATIA各功能模塊的全麵開發以及更廣泛的CAD技術應用進行交流與閤作。
　　編者於哈爾濱

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