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第1章 绪论 1

1.1 CAE的基本概念 2

1.2 计算机发展概述 3

1.3 CAE的发展历史 6

1.4 CAE分析的流程 9

小结 11

习题 13

第2章 前处理技术基础 14

2.1 几何建模基础 15

2.1.1 基本的几何元素 16

2.1.2 典型的几何建模方法 19

2.1.3 几何建模实例 27

2.2 网格剖分基础 28

2.2.1 网格单元 28

2.2.2 网格分类 30

2.2.3 网格剖分方法 33

2.2.4 CAE软件中的网格剖分 41

2.2.5 网格剖分实例 42

2.3 CAE软件前处理 43

小结 44

习题 45

第3章 分析技术基础 47

3.1 数值计算方法基础 48

3.1.1 有限差分法 48

3.1.2 有限体积法 52

3.1.3 有限元法 54

3.2 计算流体力学基础 60

3.2.1 计算流体力学简介 60

3.2.2 计算流体力学的基本概念 62

3.2.3 计算流体力学的求解过程 69

3.2.4 计算流体力学问题的边界条件 70

3.3 计算结构力学基础 73

3.3.1 计算结构力学简介 73

3.3.2 计算结构力学的基本原理和方法 74

3.3.3 计算结构力学的基本概念 77

3.3.4 计算结构力学分析的基本步骤 79

3.3.5 典型的计算结构力学问题 80

3.3.6 边界条件与载荷 84

小结 88

习题 88

第4章 后处理技术基础 90

4.1 计算机图形图像基础 91

4.1.1 点阵图基础 92

4.1.2 矢量图基础 94

4.1.3 点阵图和矢量图的比较 95

4.1.4 动画基础 98

4.2 CAE软件中的后处理模块 99

4.2.1 FLUENT后处理 99

4.2.2 MSC.NASTRAN后处理 105

4.2.3 ANSYS后处理 112

4.2.4 MSC.ADAMS后处理 116

小结 121

习题 122

第5章 CAE相关主流软件系统简介 124

5.1 几何建模软件 125

5.1.1 Pro/E（Creo） 125

5.1.2 UG 128

5.1.3 SolidWorks 131

5.1.4 CATIA 134

5.2 网格剖分软件 137

5.2.1 HyperMesh 137

5.2.2 其他网格剖分软件 141

5.3 结构分析软件 142

5.3.1 MSC.Nastran 142

5.3.2 ANSYS 145

5.4 动力学分析软件 148

5.4.1 MSC.ADAMS 148

5.4.2 LS-DYNA 151

5.4.3 ABAQUS 155

5.5 流体力学分析软件 158

5.5.1 FLUENT 158

5.5.2 FASTRAN 160

5.6 模型交换技术 165

5.6.1 模型交换的基本方法 166

5.6.2 模型交换的常见问题 168

5.6.3 模型交换的主要环节 169

5.6.4 模型的修正问题 170

5.6.5 模型特征重建 171

5.7 数据交互文件 171

5.7.1 IGES标准 171

5.7.2 STEP标准 173

5.7.3 DXF文件 175

5.7.4 STL文件 176

5.7.5 IDF文件 177

5.7.6 ACIS文件 178

5.7.7 Parasolid文件 178

小结 179

习题 180

第6章 面向轨道车辆设计的CAE技术应用 182

6.1 轮对外形设计 184

6.1.1 车轮强度分析 185

6.1.2 瞬态温度场的数学模型 186

6.1.3 温度场的有限元理论 187

6.1.4 热应力场的有限元理论 187

6.1.5 制动热负载的确定和施加 188

6.1.6 热应力的计算过程 188

6.2 几何建模 189

6.3 网格划分 193

6.3.1 轮对几何模型的六面体结构网格剖分实例 193

6.3.2 轮对几何模型的非结构网格剖分实例 208

6.4 静力分析 210

6.4.1 静力分析描述 210

6.4.2 静力分析实例及步骤 210

6.5 模态分析 215

6.5.1 模态分析描述 215

6.5.2 模态分析实例及步骤 215

6.6 热-应力耦合分析 220

6.6.1 热-应力耦合分析仿真场景描述 220

6.6.2 分析实例及步骤 220

小结 233

习题 234

第7章 面向飞行器设计的CAE技术应用 235

7.1 飞行器总体设计与CAE技术 236

7.1.1 CAE技术在飞行器气动外形设计中的应用 238

7.1.2 CAE技术在飞行器结构设计中的应用 239

7.1.3 CAE技术在飞行器动力学特性分析中的应用 240

7.2 几何建模实例 241

7.3 网格剖分 248

7.3.1 飞行器几何模型的非结构网格剖分实例 248

7.3.2 飞行器几何模型的六面体结构网格剖分实例 251

7.4 空气动力学仿真 264

7.4.1 空气动力学仿真场景描述 264

7.4.2 仿真实例及步骤 265

7.5 结构力学仿真 281

7.5.1 结构力学仿真场景描述 281

7.5.2 仿真实例及步骤 281

7.6 系统动力学仿真 292

7.6.1 系统动力学仿真场景描述 292

7.6.2 仿真实例及步骤 293

小结 300

习题 301

附录 课后习题答案 303

参考文献 305