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第1章 Marc Mentat简介 1

1.1 MSC公司与Marc 1

1.1.1 Marc公司与Marc 1

1.1.2 Marc的产品 2

1.1.3 MSC公司资料共享平台 3

1.2 Marc程序结构框架 4

1.2.1 Mentat与Marc的关系 4

1.2.2 Marc一般分析流程 5

1.3 Marc 2011新增功能亮点 6

1.3.1 Mentat 2011新功能介绍 7

1.3.2 Marc 2011以及近年来的新功能 12

1.4 Marc 2011的帮助文档 15

1.5 Marc 2011安装 16

1.5.1 Marc 2011在Windows操作系统下的安装步骤 16

1.5.2 Marc在Windows环境下的并行环境配置以及递交计算的流程 22

1.5.3 Marc在Linux操作系统下的安装方法和并行配置 25

第2章 Marc Mentat 2011图形用户界面和操作 29

2.1 概述 29

2.2 启动图形用户界面（Mentat GUI） 29

2.3 Mentat 2011图形交互界面的布局和组成 31

2.3.1 新界面风格与经典界面的异同 31

2.3.2 Mentat 2011常用功能图标介绍 32

2.3.3 Mentat 2011主菜单介绍 33

2.4 File下拉菜单 34

2.5 Select下拉菜单 36

2.5.1 Selection Control-选择控制 37

2.5.2 Set Control（集的控制） 40

2.6 View下拉菜单 41

2.7 Tools下拉菜单 41

2.7.1 Procedures 42

2.7.2 Python 42

2.7.3 .Net Modules 43

2.7.4 Parameters 43

2.7.5 Aliases 44

2.7.6 Generalized XY Plot 44

2.7.7 Animation 45

2.7.8 Rendering 45

2.7.9 Distance 45

2.7.10 Calculations 45

2.7.11 Menu Font 45

2.7.12 Window Settings 45

2.8 Window下拉菜单 45

2.9 Help下拉菜单 47

2.10 辅助功能图标 48

2.11 Mentat的常用快捷方式 49

第3章 Marc Mentat几何建模与网格生成 50

3.1 概述 50

3.1.1 与有限元分析相关的常用词 50

3.1.2 与几何实体相关的常用词 50

3.2 几何模型输入 51

3.2.1 Mentat最新CAD接口功能 51

3.2.2 General CAD Import with Repair（几何输入的中间通用接口） 51

3.3 在Mentat中几何建模和生成网格 56

3.3.1 格栅的使用 56

3.3.2 Geometry（几何要素的生成和编辑） 58

3.3.3 Mesh（生成网格） 60

3.4 Pre-Automesh（自动分网预处理） 63

3.4.1 Check/Repair Geometry（几何检查／修复） 63

3.4.2 Curve Divisions（设置种子点） 67

3.4.3 Apply Curve Divisions（曲线种子点应用） 69

3.4.4 Tools（工具） 69

3.5 Automesh（自动分网） 69

3.5.1 Curves（曲线分网） 69

3.5.2 Planar（平面分网） 69

3.5.3 Surface（曲面网格划分） 72

3.5.4 Volumes（实体网格划分） 73

3.5.5 2D Rebars（二维Rebar单元） 75

3.5.6 Tools 76

3.6 转换法生成网格 77

3.7 Operations（几何和网格处理） 78

3.7.1 Attach（关联／附着） 78

3.7.2 Change Class（单元几何拓扑类型更改） 79

3.7.3 Check Elements（单元检查） 80

3.7.4 Convert（转换） 80

3.7.5 Duplicate（复制） 80

3.7.6 Expand（扩展） 80

3.7.7 Intersect（相交） 80

3.7.8 Move（移动） 81

3.7.9 Relax（松弛） 81

3.7.10 Revolve（旋转） 81

3.7.11 Solid（实体的操作） 81

3.7.12 Stretch 81

3.7.13 Subdivide（网格加密） 81

3.7.14 Sweep（清理） 83

3.7.15 Symmetry（对称） 83

3.8 网格自动划分例题 83

3.8.1 一维网格自动划分例题 84

3.8.2 二维网格自动划分例题 88

3.8.3 三维网格自动划分例题 90

第4章 材料非线性分析 95

4.1 综述 95

4.2 弹塑性分析 95

4.2.1 概述 95

4.2.2 利用Marc/Mentat进行弹塑性分析 96

4.2.3 例题：带孔壁架的弹塑性分析 97

4.3 蠕变和粘塑性分析 109

4.3.1 概述 109

4.3.2 利用Marc求解蠕变问题 110

4.3.3 例题：焊料的非线性粘塑性蠕变分析 112

4.4 橡胶材料特性的分析 124

4.4.1 概述 124

4.4.2 Marc中的超弹性材料本构模型 125

4.4.3 用Marc程序进行弹性体材料分析 127

4.4.4 例题：弹性橡胶拱的力与位移响应分析 128

4.4.5 材料试验曲线拟合 133

4.4.6 采用Marc进行试验曲线拟合 135

4.4.7 例题：橡胶材料的试验曲线拟合 138

第5章 接触分析 147

5.1 综述 147

5.1.1 接触问题的数学描述方法和数值计算方法 147

5.1.2 Marc软件进行接触探测及分析的方法 148

5.1.3 Marc软件接触算法基本流程 150

5.2 接触体的定义和运动描述 152

5.2.1 Deformable-可变形接触体的定义 152

5.2.2 Rigid Body-刚性接触体的定义 154

5.2.3 允许传热分析的刚性接触体的定义 155

5.2.4 Body Control-刚体运动控制 156

5.2.5 接触体定义技巧 157

5.3 接触约束 157

5.4 模拟摩擦 158

5.4.1 滑动库仑摩擦模型 158

5.4.2 剪切摩擦 160

5.4.3 粘-滑摩擦模型 161

5.4.4 双线性摩擦模型 162

5.4.5 各向异性摩擦定义 162

5.4.6 其他摩擦模型 163

5.5 Contact Tables-接触表 164

5.5.1 接触表的定义 164

5.5.2 Detection Method-接触检查顺序 165

5.5.3 接触表中的参数设置 165

5.5.4 Contact Area-接触区域 170

5.6 接触分析例题：板料成形拉延筋拉延阻力的有限元预测 170

第6章 Marc/Mentat结果输出 182

6.1 综述 182

6.2 Job Results计算结果 182

6.2.1 Job Results菜单 182

6.2.2 后处理文件（.t16）的打开 194

6.3 Model Plot 195

6.3.1 Deformed Shape（变形体的显示） 195

6.3.2 Scalar Plot（标量显示） 196

6.3.3 其他的显示 197

6.4 Path Plot（路径上的结果显示） 197

6.5 History Plot（变量历程图） 197

6.6 有限元结果类型 198

6.6.1 应力（Stress，代码11-16/311） 198

6.6.2 柯西应力（Cauchy Stress，代码41-46/341） 199

6.6.3 特定坐标系应力（Stress in Preferred System，代码111-116/391） 199

6.6.4 整体应力（Global Stress，代码411） 199

6.6.5 默认应力（Default Stress） 199

6.6.6 Tresca等效应力（Tresca Intensity） 199

6.6.7 法向应力（Normal Stress） 199

6.6.8 剪应力（Shear Stress） 199

6.6.9 平均法向强度（Mean Normal Intensity） 200

6.6.10 等效Mises应力／等效von Mises应力（代码17） 200

6.6.11 等效应力／屈服应力（Equivalent Stress/Yield Stress，代码59） 200

6.6.12 等效应力／与温度相关的屈服应力（Equivalent Stress/Yield Stress@Cur.Temp，代码59） 200

6.6.13 有效塑性应变 200

6.6.14 主应力输出 201

6.7 .out文件结果输出 202

6.7.1 单元应力、应变 202

6.7.2 反作用力 203

6.7.3 连续单元节点力输出 204

6.7.4 特征值的文件输出结果 205

6.7.5 接触分析输出 205

6.7.6 迭代求解器迭代输出 207

6.8 后处理的抓图和动画功能 207

6.8.1 图片的存储 207

6.8.2 创建动画文件 208

第7章 网格自适应（Local Adaptivity）与重划分（Global Remesh） 210

7.1 综述 210

7.2 局部网格自适应 211

7.2.1 局部网格自适应误差准则 211

7.2.2 局部网格自适应相关技术处理 215

7.2.3 网格自适应实例 218

7.3 全局网格重划分（Global Remeshing） 225

7.3.1 全局网格重划分定义相关菜单和操作 226

7.3.2 全局网格重划分准则定义 227

7.3.3 网格重划分网格密度控制和设置 228

7.3.4 二维网格重划分例题 229

7.3.5 三维网格重划分实例 236

第8章 断裂力学其他失效分析 246

8.1 综述 246

8.2 Marc进行失效分析 246

8.2.1 最大应力失效准则（Maximum Stress） 247

8.2.2 最大应变准则（Maximum Strain） 248

8.2.3 Hoffman、Hill、蔡一吴（Tsai-Wu） 248

8.2.4 Puck失效准则 249

8.2.5 Hashin、Hashin Tape、Hashin Fabric 249

8.2.6 Marc 2011新增的应变不变量失效准则（Strain Invariant） 250

8.2.7 渐进失效分析（Progressive Failure Analysis） 251

8.3 断裂力学理论及有限元实现 251

8.3.1 裂纹类型 252

8.3.2 裂纹的位置 253

8.3.3 断裂力学的有限元分析方法 253

8.3.4 利用Marc程序进行断裂力学分析 256

8.4 Mentat中的虚拟裂纹闭合技术（VCCT） 257

8.5 Marc进行脱层分析及粘接区域建模 263

8.5.1 Marc进行脱层分析 263

8.5.2 Marc Mentat中的粘接区域建模 265

8.6 复合材料失效分析例题（Failure） 269

8.6.1 模型创建 269

8.6.2 材料参数定义 270

8.6.3 边界条件定义 274

8.6.4 工况和分析任务参数定义 276

8.6.5 结果后处理 279

8.7 J积分分析例题 280

8.7.1 模型创建 280

8.7.2 定义材料属性 281

8.7.3 定义边界条件 282

8.7.4 定义分析任务 283

8.7.5 结果后处理 284

8.8 裂纹扩展分析例题 285

8.8.1 模型创建 286

8.8.2 定义几何属性 287

8.8.3 定义材料参数 287

8.8.4 定义接触 288

8.8.5 定义裂纹扩展参数 289

8.8.6 定义边界条件 290

8.8.7 网格重划分参数设置 291

8.8.8 定义分析工况 293

8.8.9 定义分析任务 294

8.8.10 结果后处理 295

8.9 三维结构脱层分析例题（Delamination） 299

8.9.1 模型创建 299

8.9.2 定义材料属性 302

8.9.3 定义接触 303

8.9.4 定义脱层参数 303

8.9.5 定义边界条件 304

8.9.6 定义分析工况 306

8.9.7 定义分析任务 306

8.9.8 结果后处理 307

8.10 粘接结构分析例题（Interface） 309

8.10.1 模型创建 309

8.10.2 定义几何属性 312

8.10.3 定义材料属性 314

8.10.4 定义接触 314

8.10.5 定义边界条件 315

8.10.6 定义分析工况 317

8.10.7 定义分析任务 319

8.10.8 结果后处理 320

第9章 热及其相关耦合场 323

9.1 综述 323

9.2 用Marc Mentat实施传热分析 324

9.2.1 热传导问题的有限元法 324

9.2.2 非线性热传导分析的收敛判定 325

9.2.3 Marc Mentat进行传热分析的流程 328

9.2.4 传热分析例题：低温冰型快速成形工艺传热问题有限元分析 335

9.3 热应力分析 349

9.3.1 热应力分析的有限元描述 350

9.3.2 热应变 350

9.3.3 用Marc/Mentat完成热应力分析 351

9.3.4 铝管热弹性分析 352

9.4 热机耦合分析 360

9.4.1 热机耦合分析的有限元描述 360

9.4.2 焊接分析例题 362

9.5 烧蚀分析 381

9.5.1 热烧蚀分析的有限元描述 382

9.5.2 用Marc Mentat完成热烧蚀分析 386

9.5.3 热烧蚀分析实例 391

第10章 常见问题解答 405

10.1 Marc的安装与配置 405

10.1.1 Marc安装与并行环境配置 405

10.1.2 更改工作路径 407

10.1.3 Marc常用DOS命令 408

10.1.4 用户子程序运行环境配置 409

10.1.5 Marc中的单位制（统一的单位制） 411

10.2 关于Mentat操作界面的常见问题 413

10.2.1 模型文件保存与数据恢复 413

10.2.2 Select功能的使用 414

10.2.3 模型信息的统计与测量 416

10.2.4 MSC Marc Mentat启动问题 417

10.3 Property功能模块中的常见问题 418

10.4 Modeling tools功能模块中的常见问题 419

10.4.1 局部坐标系的定义 419

10.4.2 螺栓预紧模型的定义流程 423

10.4.3 连接单元的定义方法（cweld、cfast） 427

10.5 接触参数设置常见问题 435

10.5.1 接触体的方向 435

10.5.2 接触摩擦系数设置 437

10.6 任务递交中的常见问题 438

10.6.1 监控分析作业运行状态 438

10.6.2 查看分析诊断信息 439

10.6.3 退出号 446

10.7 结果后处理中的常见问题 447

10.7.1 局部坐标系的变换 447

10.7.2 结果文件的保存 451

10.8 其他问题 452

参考文献 455