CAD/CAM/CAE工程应用丛书 SAMCEF有限元分析与应用实例PDF电子书下载

第1章 有限元分析和CAE软件 1

1.1 有限元分析 1

1.2 有限元方法和有限元分析的历史 1

1.3 有限元分析的工程应用 2

1.4 有限元分析的流程 3

1.5 CAE软件概述和主要的有限元分析软件 4

第2章 SAMCEF软件介绍 8

2.1 西门子工业软件比利时有限公司 8

2.2 SAMCEF的发展历史 8

2.3 SAMCEF系列软件介绍 9

2.3.1 前后处理软件SAMCEF Field 9

2.3.2 通用求解器 12

2.4 SAMCEF专业分析软件包 14

2.4.1 SAMCEF Rotor转子动力学软件包 14

2.4.2 SAMCEF Machine Tools机床分析软件包 20

2.4.3 SAMCEF for Wind Turbine风电分析软件包 23

2.4.4 SAMCEF Amaryllis高温分解与烧蚀分析软件包 24

2.4.5 SAMCEF for Power Line andSubstations输电线和变电站专业集成软件包 25

第3章 SAMCEF基本分析过程 29

3.1 SAMCEF软件的安装 29

3.1.1 硬件系统要求 29

3.1.2 软件系统要求 30

3.1.3 SAMCEF的安装 30

3.2 SAMCEF的启动和用户界面 34

3.2.1 SAMCEF Field的启动 34

3.2.2 SAMCEF Field的用户界面 36

3.3 SAMCEF Field的菜单界面 37

3.3.1 SAMCEF Field菜单界面的基本概况 37

3.3.2 鼠标的使用 38

3.3.3 人机对话界面（MMI） 40

3.4 SAMCEF Field V5的功能 45

3.4.1 参数化 45

3.4.2 几何模型 46

3.4.3 网格 46

3.4.4 装配单元 46

3.4.5 材料特性 46

3.4.6 分析 47

3.4.7 工作过程 48

3.4.8 报告和输出 50

3.5 SAMCEF有限元分析简单实例 51

3.5.1 问题描述 51

3.5.2 导入几何模型 51

3.5.3 修补几何模型 52

3.5.4 数据的定义 54

3.5.5 生成有限元网格 56

3.5.6 求解 57

3.5.7 后处理 59

第4章 SAMCEF Field建模功能 64

4.1 概述 64

4.1.1 建模介绍 64

4.1.2 建模功能 65

4.1.3 图标库 66

4.2 创建几何对象 66

4.2.1 创建点 66

4.2.2 创建线 67

4.2.3 创建面 67

4.2.4 创建轴 67

4.2.5 创建无限大平面 68

4.2.6 创建草图 68

4.2.7 拉伸建模 70

4.2.8 旋转建模 70

4.2.9 体素的创建 71

4.2.10 创建交点或交线 72

4.2.11 创建螺旋线 72

4.2.12 创建扫描模型 72

4.2.13 面合并成壳 73

4.2.14 粘合 73

4.2.15 融合 73

4.2.16 创建区域 73

4.3 几何对象的修补 75

4.3.1 删除操作 75

4.3.2 修改操作 76

4.3.3 特性转换 80

4.4 其他基本操作 82

4.4.1 输入和输出 82

4.4.2 复制和粘贴 83

4.4.3 投影 83

4.4.4 修改 85

4.4.5 分析 87

4.4.6 爆炸 87

4.4.7 提取 88

4.4.8 偏移 88

4.4.9 复制 89

4.4.10 移动 89

4.4.11 放置 91

4.4.12 冻结 92

4.4.13 数据资料 93

4.4.14 参数设置 93

第5章 分析数据定义 96

5.1 分析类型 96

5.1.1 分析类型简介 96

5.1.2 更改分析类型 97

5.1.3 几种典型的分析类型 97

5.2 分析数据 100

5.2.1 分析数据简介 100

5.2.2 基本概念 100

5.2.3 数据库 101

5.2.4 局部分析数据 103

5.2.5 应用数据 103

5.2.6 分析数据对话框 106

5.2.7 物理数据类型 111

5.2.8 特殊的单元 111

5.3 单元特性定义 117

5.3.1 单元类型 117

5.3.2 单元参数定义 118

5.4 材料数据定义 126

5.4.1 材料类型 126

5.4.2 定义方法 126

5.5 边界条件 127

5.5.1 边界条件类型 127

5.5.2 各类型边界条件简介 128

5.6 载荷定义 129

5.6.1 载荷简介 129

5.6.2 载荷类型 129

5.7 装配连接定义 130

5.7.1 装配连接简介 130

5.7.2 连接类型简介 130

第6章 SAMCEF Field分析求解 133

6.1 求解参数设置 133

6.1.1 求解菜单 133

6.1.2 校验分析数据 133

6.1.3 设置 133

6.1.4 载荷工况 142

6.1.5 结果选择 142

6.1.6 输出控制 143

6.2 求解运行 143

6.2.1 转换和运行 143

6.2.2 求解监控 144

6.2.3 求解器配置 146

6.2.4 求解命令 147

第7章 SAMCEF Field后处理 148

7.1 SAMCEF Field结果后处理概述 148

7.1.1 后处理菜单 148

7.1.2 结果图标 149

7.2 后处理方法和过程 149

7.2.1 结果属性 149

7.2.2 结果单位——色标 150

7.2.3 结果样式——显示模式 153

7.2.4 结果属性——变形和变形系数 154

7.2.5 结果属性——网格 155

7.2.6 结果属性——结果使用网格或使用外形 155

7.2.7 绘制模式 156

7.2.8 动画 158

7.2.9 列表 158

7.2.10 结果绘图 160

7.2.11 结果参数 162

7.2.12 结果标准 163

7.2.13 绑定或分离节 点和外形 164

7.2.14 卸载结果 164

7.2.15 输入结果实体 164

7.2.16 超单元恢复 165

7.2.17 为将来恢复保存超单元 165

第8章 线性结构分析应用实例 166

8.1 连杆应力分析 166

8.1.1 实例分析 166

8.1.2 分析模型和载荷条件 166

8.1.3 建立分析模型 166

8.1.4 定义分析数据 168

8.1.5 划分有限元网格 170

8.1.6 求解 171

8.1.7 查看结果 171

8.2 离心叶轮应力分析 173

8.2.1 实例分析 173

8.2.2 建立模型 173

8.2.3 定义分析数据 174

8.2.4 网格 177

8.2.5 求解 178

8.2.6 后处理 180

第9章 模态分析实例 184

9.1 连杆模态分析 184

9.1.1 实例分析 184

9.1.2 分析数据 184

9.1.3 模态分析过程 184

9.1.4 计算结果 186

9.2 壳结构模态分析实例 188

9.2.1 实例分析 188

9.2.2 操作步骤 188

第10章 热分析实例 192

10.1 实例分析 192

10.2 启动 192

10.3 建立模型 192

10.4 定义分析数据 193

10.5 网格划分 194

10.6 计算 195

10.7 查看结果 196

第11章 结构非线性分析实例 197

11.1 弹塑性材料结构的非线性分析 197

11.1.1 实例分析 197

11.1.2 启动 197

11.1.3 定义分析数据 198

11.1.4 网格划分 199

11.1.5 计算 200

11.1.6 查看结果 200

11.2 接触非线性实例 200

11.2.1 实例分析 200

11.2.2 操作步骤 200

第12章 机构运动非线性分析实例 205

12.1 曲柄滑轨结构非线性分析实例 205

12.1.1 实例分析 205

12.1.2 启动 205

12.1.3 定义分析数据 206

12.1.4 装配组件 206

12.1.5 网格划分 209

12.1.6 计算 209

12.1.7 查看结果 210

12.2 四连杆机构动力学分析 210

12.2.1 问题描述 210

12.2.2 创建几何模型 210

12.2.3 定义分析数据 211

12.2.4 网格划分 214

12.2.5 计算 214

12.2.6 查看结果 214

第13章 转子动力学理论背景 217

13.1 概述 217

13.1.1 转子动力学问题 217

13.1.2 转子动力学的基本假设 217

13.2 模型 217

13.2.1 转子模型 217

13.2.2 静子模型 220

13.2.3 模型减缩 221

13.2.4 连接部件 222

13.2.5 载荷 224

13.2.6 时域系统方程 224

13.2.7 频率域系统方程 225

第14章 转子动力学分析实例 226

14.1 悬臂盘转子临界转速分析 226

14.1.1 实例分析 226

14.1.2 建立分析模型 227

14.1.3 定义分析数据 228

14.1.4 网格 232

14.1.5 求解 233

14.1.6 后处理 234

14.1.7 用直接法求解临界转速 237

14.1.8 弹性支承条件临界转速 239

14.2 阶梯轴转子临界转速分析 242

14.2.1 实例分析 242

14.2.2 建立分析模型 243

14.2.3 定义分析数据 245

14.2.4 网格 250

14.2.5 求解 252

14.2.6 后处理 253

14.2.7 用直接法求解临界转速 259

14.3 阶梯轴转子谐波响应分析 262

14.3.1 实例分析 262

14.3.2 建立分析模型 263

14.3.3 定义分析数据 264

14.3.4 网格 268

14.3.5 求解 269

14.3.6 后处理 271

14.4 阶梯轴转子瞬态响应分析 272

14.4.1 实例分析 272

14.4.2 建立分析模型 274

14.4.3 定义分析数据 275

14.4.4 网格 278

14.4.5 求解 279

14.4.6 后处理 280

14.5 阶梯轴转子二维模型临界转速分析 282

14.5.1 实例分析 282

14.5.2 建立分析模型 283

14.5.3 定义分析数据 285

14.5.4 网格 288

14.5.5 求解 289

14.5.6 后处理 289

14.6 阶梯轴转子临界转速分析（超单元） 292

14.6.1 实例分析 292

14.6.2 建立分析模型 294

14.6.3 定义分析数据 295

14.6.4 网格 298

14.6.5 求解 298

14.6.6 导入超单元 299

14.6.7 重新定义分析数据 300

14.6.8 超单元求解 302

14.6.9 后处理 302

14.7 单盘转子临界转速分析（三维实体模型） 305

14.7.1 实例分析 305

14.7.2 建立分析模型 306

14.7.3 定义分析数据 307

14.7.4 网格划分 310

14.7.5 求解 311

14.7.6 后处理 313

14.8 循环对称分析实例 317

14.8.1 概述 317

14.8.2 启动 317

14.8.3 定义分析数据 318

14.8.4 网格划分 319

14.8.5 计算 320

14.8.6 查看结果 321

14.8.7 查看完整三维结果 321

14.9 航空发动机低压转子分析 323

14.9.1 问题描述 323

14.9.2 建立分析模型 323

14.9.3 定义分析数据 324

14.9.4 网格划分 329

14.9.5 求解 330

14.9.6 后处理 331

14.10 旋转坐标系分析实例 332

14.10.1 概述 332

14.10.2 启动 332

14.10.3 定义分析数据 333

14.10.4 网格划分 335

14.10.5 稳态计算 336

14.10.6 查看结果 336

14.10.7 建立单元组 337

14.10.8 临界转速计算 337

14.10.9 查看临界转速结果 338

14.11 混合模型分析实例 339

14.11.1 1D-3D混合模型 339

14.11.2 2D-3D混合模型 342

14.12 滚动轴承支承转子分析实例 349

14.12.1 问题描述 349

14.12.2 建立分析模型 349

14.12.3 定义分析数据 350

14.12.4 网格划分 354

14.12.5 求解 355

14.12.6 后处理 355

14.12.7 其他工况 357

14.13 滚动轴承支承转子瞬态响应分析实例 359

14.13.1 问题描述 359

14.13.2 建立分析模型 359

16.13.3 定义分析数据 360

14.13.4 网格划分 366

14.13.5 求解 367

14.13.6 后处理 369

14.13.7 其他工况 371

第15章 扭转振动 374

15.1 扭转振动概述 374

15.2 简单两惯量系统 375

15.3 齿轮系统 376

15.4 系统运动方程 378

15.5 固有频率和模态 381

15.6 扭转振动瞬态分析 382

第16章 扭转振动分析实例 384

16.1 简单两惯量系统 384

16.1.1 概述 384

16.1.2 建立分析模型 384

16.1.3 定义分析数据 385

16.1.4 网格 389

16.1.5 求解 389

16.1.6 后处理 391

16.1.7 直接法求解临界转速 393

16.2 单自由度齿轮传动转子分析 395

16.2.1 概述 395

16.2.2 建立分析模型 396

16.2.3 定义分析数据 396

16.2.4 网格 400

16.2.5 求解 401

16.2.6 后处理 403

16.2.7 第二种模型计算结果 403

16.2.8 第三种模型计算结果 404

16.3 四惯量齿轮传动系统 406

16.3.1 概述 406

16.3.2 建立分析模型 406

16.3.3 定义分析数据 407

16.3.4 网格 410

16.3.5 求解 411

16.3.6 后处理 412

16.4 三轴船舶推进轴系（不考虑齿轮柔性） 414

16.4.1 概述 414

16.4.2 建立分析模型 415

16.4.3 定义分析数据 416

16.4.4 网格 421

16.4.5 求解 421

16.4.6 后处理 422

16.4.7 直接法求解 422

16.5 发电机-齿轮箱-压缩机轴系（考虑齿轮柔性） 424

16.5.1 概述 424

16.5.2 建立分析模型 425

16.5.3 定义分析数据 426

16.5.4 网格 431

16.5.5 求解 431

16.5.6 后处理 431

16.5.7 用直接法求解 432

第17章 SAMCEF特殊分析实例 434

17.1 复合材料分析 434

17.1.1 实例分析 434

17.1.2 操作步骤 434

17.2 简单电缆线分析 439

17.2.1 模型描述 439

17.2.2 启动软件设置 440

17.2.3 电缆线分析 440

17.3 充满流体的箱体分析 444

17.3.1 模型描述 444

17.3.2 启动软件设置 444

17.3.3 非线性分析 444

17.3.4 模态分析 447