Autodesk Inventor有限元分析和运动仿真详解PDF电子书下载

第1章　Inventor、应力分析与运动仿真仿真概述 1

1.1　Inventor简介 1

1.1.1　用Inventor创建三维设计模型 2

1.1.2　Inventor三维模型与二维工程图 4

1.1.3　Inventor与AutoCAD的兼容性 5

1.1.4　Inventor与其他CAD文件格式 6

1.1.5　Inventor的数据共享 6

1.1.6　Inventor软件包和产品系列 7

1.2　Inventor应力分析与运动仿真简介 8

1.2.1　Inventor应力分析 9

1.2.2　Inventor运动仿真 11

1.3　用CAD建模进行有限元分析和运动仿真的设计方法 18

第2章　有限元分析概述 21

2.1　三维结构设计的应力分析 21

2.1.1　结构的力学问题 21

2.1.2　边值问题的数值解法 24

2.2　有限元法 25

2.2.1　离散 26

2.2.2　单元、位移和单元刚度矩阵 27

2.2.3　形函数、高阶单元和收敛 30

2.2.4　边界条件 33

2.2.5　求解域的总的刚度矩阵和代数方程求解 34

2.2.6　误差评估 34

2.2.7　对结果的理解和解释 36

2.2.8　有限元法的应用 36

第3章　应力分析的界面和应用 37

3.1　“应力分析”工具面板和浏览器 37

3.2　应力分析的设置 40

3.2.1　定义材料 40

3.2.2　施加载荷 40

3.2.3　施加约束 42

3.2.4　应力分析设置 42

3.2.5　求解 45

3.3　启用应力分析 45

第4章　应力分析结果 46

4.1　等效应力 47

4.2　主应力 47

4.3　变形 49

4.4　安全系数 49

4.5　固有频率和模态形状 50

4.6　其他的应力计算结果 50

4.7　对应力分析结果查看的实例——梁的有限元应力分析 51

4.7.1　等效应力 53

4.7.2　最大主应力 54

4.7.3　最小主应力 55

4.7.4　变形 55

4.7.5　安全系数 56

4.8　应力分析结果可视化显示 57

4.8.1　编辑颜色栏 57

4.8.2　动画计算结果 57

4.8.3　设置计算结果显示选项 57

4.9　使用分析得到的结果 59

4.10　进一步分析或者报告输出到ANSYS Workbench 59

4.11 设计中常用的材料强度理论 59

4.11.1　材料的强度准则 60

4.11.2　最大切应力准则 62

4.11.3　最大畸变能密度准则 63

4.11.4　最大正应力准则 65

4.11.5　库仑-莫尔准则 66

第5章　在设计中结合应力分析的实例 68

5.1　对设计模型的初步分析 68

5.2　在零件造型环境中进行应力分析 70

5.3　在应力分析环境中修改几何尺寸 71

5.4　在应力分析环境中用收敛来取得更好的精度 73

5.5　在设计过程中进行应力分析的意义 75

第6章　常见问题的解决技巧和方法 76

6.1　应力分析中的常见问题 76

6.1.1　网格划分失败 76

6.1.2　求解失败 78

6.1.3　收敛失败 79

6.2　零件被约束不足和弱弹簧的引入 83

6.3　使用应力分析的技巧 84

6.3.1　施加力在合理的几何面积上 84

6.3.2　略去次要特征 84

6.3.3　使用“结果收敛”求得更精确的结果 86

6.3.4　Inventor功能在应力分析中的技巧 87

第7章　模态分析 94

7.1　模态分析的类型 94

7.1.1　模态分析中不考虑预应力作用 94

7.1.2　模态分析中考虑预应力作用 95

7.2　模态分析的结果 96

7.2.1　固有频率 96

7.2.2　模态形状 96

7.3　轴和圆盘在不同条件下的模态分析实例 97

7.3.1　轴在不被约束条件下的模态分析 97

7.3.2　轴在被约束条件下的模态分析 99

7.3.3　预应力对模态参数的作用 100

7.4　振动、固有频率和模态形状的概念 101

7.4.1　一维自由度的自由振动 102

7.4.2　梁的自由振动 104

7.4.3　振动的类型 106

7.4.4　固有频率和模态形状 108

7.4.5　应用固有频率和模态形状 109

7.5　使用有限元法进行模态分析 112

第8章　运动仿真界面及运行仿真 113

8.1　运动仿真界面 113

8.1.1　“运动仿真”工具面板 113

8.1.2　运动仿真浏览器 114

8.1.3　“仿真”面板 114

8.2　运动仿真简单流程——电扇的运动仿真 115

8.3　运行仿真 116

8.3.1　“仿真”面板简介 116

8.3.2　动态零件运动 118

第9章　运动仿真的关键概念 119

第10章　运动机理中的连接 129

10.1　连接类型 129

10.1.1　标准连接 130

10.1.2　滚动连接和滑动连接 131

10.1.3　二维接触连接 132

10.1.4　力连接 132

10.2　产生连接的方法 132

10.2.1　手动插入连接 133

10.2.2　通过“继承装配约束”产生连接 147

10.2.3　自动产生基于装配约束的连接 148

10.3　连接的特性 151

10.4　产生连接的规则 151

第11章　机理的物理特性和力学环境 152

11.1　驱动条件——驱动齿轮传动系统 152

11.2　定义初始条件和范围边界 154

11.2.1　初始位置 154

11.2.2　初始速度——保龄球仿真的初始条件 155

11.2.3　自由度的界限 156

11.3　作用在连接自由度上的力矩或力 157

11.4　施加外力 158

第12章　输入图示器 160

12.1　输入图示器界面 160

12.2　定义变量的法则 162

12.2.1　用“线性”函数定义变量 163

12.2.2　用“摆线”函数定义变量 163

12.2.3　用“正弦或余弦”函数定义变量 164

12.2.4　用“样条曲线”函数定义变量 165

12.2.5　用“多项式”函数定义变量 166

12.2.6　用“公式”定义变量 167

12.3　定义一个随时间变化的复杂变量 168

12.3.1　产生一条由多扇区组成的曲线 168

12.3.2　在一个扇区由多个法则叠加定义的曲线 170

12.3.3 由多时间扇区、多法则叠加定义的驱动条件的实例 170

12.4　运动曲线的条件 172

12.5　在模拟中应用输入图示器的实例 172

12.6　变量在定义区域外的特性 175

12.6.1　常数 175

12.6.2　常数斜度 175

12.6.3　模量 176

12.6.4　周期 176

12.6.5　自由 176

第13章　输出图示器和仿真结果 177

13.1　输出图示器 177

13.2 同步 179

13.3　输出图示器中的输入条件或输出结果 181

13.3.1　运动变量 181

13.3.2　驱动力 182

13.3.3　关节动力 182

13.3.4　动力因素 182

13.3.5　在输出图示器中显示输入变量和仿真结果 183

第14章　过度约束导致的冗余及修复 187

14.1　冗余 187

14.2　冗余机理运动及计算结果的有效性 192

14.3　修复有冗余的模型 195

14.4　自动修复冗余 196

第15章　运动仿真在设计中应用的实例 197

15.1　使用“未知力”功能求解运动机构的静态平衡条件 197

15.1.1　运动仿真的“未知力”功能 197

15.1.2　应用“未知力”功能的实例——开启酒瓶时，开启器各部件的受力 198

15.2　基于对草图受力分析的设计——曲柄连杆滑块机构的实例 201

15.3　使用“轨迹”功能进行逆向工程设计——如何确定绕线机的凸轮轮廓 204

15.4　可运动机构在静止状态下的受力分析 211

15.4.1　可调整结构的受力状态 211

15.4.2　用运动仿真计算可运动结构在静止状态的受力 212

第16章　运动机理中构件的有限元分析 216

16.1　静态平衡和动态平衡 217

16.2　对运动构件的有限元应力分析 220

16.2.1　运动构件的载荷条件 220

16.2.2　在有限元求解中消除运动构件的刚体运动 220

第17章　运动部件的有限元应力分析 222

17.1　运动载荷——电扇在运行时各传动部件的受力 222

17.2　输出到有限元分析 224

17.2.1　选定载荷承载面 224

17.2.2　选定时间点 229

17.3　对运动零部件进行有限元分析 231

17.3.1　输入运动载荷 231

17.3.2　在默认设置下进行有限元分析——电扇叶片和轴的应力分布 232

17.3.3　应力分析在多步骤运动时的设置 233

17.4　选定载荷承载面 233

17.4.1　手动选定一个适当的面 233

17.4.2　手动选定一个载荷的多个面 233

17.4.3　使用自动选定选项来定义载荷承载面 234

17.5　输出固定零件的运动载荷 234

17.6　对运动部件有限元分析的流程 236

第18章　机械装置的“准”静态平衡和应力分析 237

18.1　“准”静态平衡——挖掘机在挖掘时铲斗的受力 237

18.2　零件在静态平衡下的有限元分析——铲斗的应力分布 240

附录　主要词汇中英文对照 243

参考文献 248