第1篇 结构与热分析 3
第1章 Mechanica简介 3
1.1 概述 4
1.2 Mechanica的功能特性 4
1.3 Mechanica的优点 5
1.4 Mechanica Wildfire 3.0的新增功能 6
第2章 有限元分析基础 7
2.1 概述 8
2.2 连续问题的离散化 8
2.2.1 实际问题的连续性 8
2.2.2 标准的离散系统 9
2.2.3 连续问题的离散化 9
2.3 单元 10
2.3.1 概述 10
2.3.2 单元的选择指南 10
2.3.3 一些主要单元的介绍 11
2.4 边界条件 13
2.5 结构分析的基础概念 14
2.5.1 概述 14
2.5.2 结构强度与刚度分析 15
2.5.3 结构稳定性分析 17
2.6 结构分析、热分析的理论基础 17
2.6.1 通用动力学方程 17
2.6.2 通用热学方程 19
2.7 有限元分析的一般流程 20
第3章 Mechanica界面操作互动 21
3.1 基本操作界面 22
3.2 工具列 22
3.3 后处理操作界面 23
3.4 环境与偏好设定 23
3.4.1 环境设定 23
3.4.2 config.pro设置 25
3.5 视图窗口的图标 26
第4章 Mechanica分析计算特点 27
4.1 工作模式 28
4.1.1 集成模式（Integrated Mode） 28
4.1.2 独立模式（Independent Mode） 29
4.1.3 工作模式的切换 29
4.2 工作流程 30
4.3 有限元分析（FEA）与几何单元分析（GEA） 30
4.3.1 FEA与GEA的单元比较 31
4.3.2 FEA与GEA的收敛方式 31
4.4 材料性能 32
4.4.1 概述 32
4.4.2 材料定义 34
4.4.3 Mechanica材料的本构关系 35
4.5 网格划分 36
4.5.1 几何公差 36
4.5.2 AutoGEM设置 37
4.5.3 AutoGEM控制 37
4.5.4 使用AutoGEM建立网格 38
第5章 约束及载荷定义 39
5.1 概述 40
5.2 约束 40
5.2.1 位移约束 41
5.2.2 对称约束 45
5.2.3 规定温度条件 48
5.2.4 对流条件 50
5.2.5 热分析的循环对称边界条件 51
5.2.6 约束组 52
5.3 载荷 53
5.3.1 集中力载荷 53
5.3.2 压力载荷 55
5.3.3 轴承载荷 56
5.3.4 体载荷 57
5.3.5 力矩载荷 59
5.3.6 函数功能 60
5.3.7 温度载荷 64
5.3.8 热载荷 64
5.3.9 载荷组 65
5.3.10 机构载荷 65
第6章 应用理想化模型 67
6.1 梁与杆的理想化 68
6.1.1 梁单元的几何参考 68
6.1.2 梁单元坐标系统 68
6.1.3 梁截面 69
6.1.4 梁单元定向 70
6.1.5 梁端点自由度释放 71
6.2 应用梁单元 72
6.2.1 悬臂梁 72
6.2.2 桁架 77
6.3 质量与弹簧的理想化 84
6.3.1 质量单元的设定 84
6.3.2 弹簧单元的设定 85
6.4 应用质量与弹簧单元 87
6.4.1 建立桁架模型架构 87
6.4.2 建立梁、质量及弹簧单元 88
6.5 壳的理想化 88
6.5.1 壳单元定义的一般过程 88
6.5.2 壳属性 90
6.5.3 壳属性类型 91
6.6 应用壳单元 93
6.7 理想化模型的制作 99
6.7.1 模型制作 99
6.7.2 实体模型制作 99
6.7.3 壳模型制作 104
6.7.4 区域 108
第7章 组件模型制作 113
7.1 界面 114
7.1.1 概述 114
7.1.2 定义连接界面（Interface） 114
7.2 焊缝 116
7.2.1 端焊（End Welds） 116
7.2.2 围焊（Perimeter Welds） 118
7.2.3 点焊（Spot Welds） 120
7.3 刚性连接 122
7.4 受力连接 122
7.5 接触 124
7.6 紧固件 125
第8章 Mechanica分析与结果检视 129
8.1 分析功能 130
8.2 结构分析 130
8.2.1 线性静力分析 130
8.2.2 大变形分析 133
8.2.3 模态分析 137
8.2.4 预应力静力分析 140
8.2.5 预应力模态分析 144
8.2.6 屈曲分析 148
8.2.7 接触分析 152
8.2.8 疲劳分析 156
8.3 热分析 157
8.3.1 稳态热分析 157
8.3.2 瞬态热分析 162
8.4 振动分析 166
8.4.1 动态时间响应分析 167
8.4.2 动态频率响应分析 172
8.5 分析与设计研究设置 179
8.6 结果检视 181
第9章 灵敏度与优化设计研究 189
9.1 建立CAD模型与优化设计研究方案的规划 190
9.1.1 问题描述 190
9.1.2 模型准备 190
9.1.3 为测量建立一个基准点 191
9.1.4 建立载荷施加区域 191
9.2 结构静力分析 192
9.2.1 使用理想化模型模拟物理模型 192
9.2.2 设定材料性质、约束和载荷 193
9.2.3 定义测量 194
9.2.4 定义静力分析 195
9.2.5 执行结构静力分析 196
9.2.6 检视结果 196
9.3 结构优化设计 197
9.3.1 定义设计参数 197
9.3.2 区域敏感度设计研究 198
9.3.3 全域敏感度设计研究 201
9.3.4 最佳化设计研究 204
9.3.5 批处理操作 206
9.3.6 检视最佳化设计研究结果 207
9.3.7 更新零件 208
9.4 本章练习 208
第10章 二维问题分析 209
10.1 平面应力问题 210
10.1.1 建立薄钢板几何模型 210
10.1.2 选择平面应力分析类型 211
10.1.3 使用2D平板单元模拟薄钢板 212
10.1.4 施加载荷 212
10.1.5 设置约束 212
10.1.6 自动网格划分 213
10.1.7 定义分析类型 214
10.1.8 执行分析 214
10.1.9 查看分析结果 215
10.2 平面应变问题 216
10.2.1 建立支座几何模型 216
10.2.2 选择平面应变分析类型 217
10.2.3 使用2D Solid单元模拟支座并定义材料属性 217
10.2.4 施加载荷 218
10.2.5 设置约束 219
10.2.6 定义分析类型 219
10.2.7 执行分析 220
10.2.8 查看分析结果 220
10.3 轴对称问题 221
10.3.1 建立压力容器几何模型 222
10.3.2 选择2D轴对称模型类型 222
10.3.3 使用2D Solid单元模拟压力容器并定义材料属性 223
10.3.4 施加载荷 223
10.3.5 设置约束 223
10.3.6 定义分析类型 224
10.3.7 执行分析 224
10.3.8 查看分析结果 224
10.4 二维问题分析练习 225
10.4.1 平面应力问题 225
10.4.2 平面应变问题 226
10.4.3 轴对称问题 226
第11章 一个MP3充电器的静力分析 227
11.1 问题分析 228
11.2 模型简化处理 228
11.3 判断分析为线性还是大变形类型 238
11.3.1 判断静力分析为线性还是非线性 238
11.3.2 判断几何非线性 239
11.3.3 判断MP3充电器各个工况下的几何非线性 239
11.4 使用静力分析计算MP3充电器应力与变形 239
11.4.1 进入Mechanica Structure环境 240
11.4.2 定义材料属性 240
11.4.3 为约束建立曲面区域 240
11.4.4 施加载荷 241
11.4.5 设置约束条件 241
11.4.6 使用自动几何工具建立单元网格 242
11.4.7 定义静力分析 243
11.4.8 执行分析 244
11.4.9 查看分析结果 244
第12章 梁分析实例 249
12.1 桁架的内力及挠度计算 250
12.1.1 问题分析 250
12.1.2 建立桁架几何模型 250
12.1.3 进入Mechanica Structure环境 251
12.1.4 使用梁单元模拟桁架 251
12.1.5 设置约束 251
12.1.6 施加载荷 252
12.1.7 定义并执行静力分析 252
12.1.8 查看分析结果 253
12.2 梁与壳单元组合计算 255
12.2.1 问题分析 255
12.2.2 建立屋框架几何 256
12.2.3 进入Mechanica Structure环境 257
12.2.4 定义梁单元与壳单元 257
12.2.5 施加载荷 259
12.2.6 设置约束 260
12.2.7 定义并执行静力分析 260
12.2.8 查看分析结果 261
12.3 梁的稳定性计算 264
12.3.1 在静力分析的基础上定义屈曲分析 264
12.3.2 执行屈曲分析 264
12.3.3 查看屈曲载荷系数（BLF）和屈曲模态 264
12.4 梁的特征值计算 265
12.4.1 打开钢桥的几何模型并进入Mechanica Structure环境 266
12.4.2 使用梁单元模拟钢桥 266
12.4.3 设置约束 267
12.4.4 定义模态分析 267
12.4.5 运行模态分析 268
12.4.6 查看模态分析结果 268
12.5 应用梁的优化设计 269
12.5.1 钢桥的固有频率特性优化 269
12.5.2 结构重量的优化 278
12.6 本章练习 287
第13章 热-结构耦合分析实例 289
13.1 热-结构耦合分析的基本过程 290
13.2 热-结构耦合分析实例 290
13.2.1 问题分析 290
13.2.2 热分析 291
13.2.3 结构分析 295
第14章 优化设计研究实例 299
14.1 问题分析 300
14.2 模型分析 300
14.3 判断是否为大变形分析 300
14.3.1 进入Mechanica Structure环境 300
14.3.2 设定材料属性 301
14.3.3 使用压缩中间曲面建立壳对 301
14.3.4 施加载荷 301
14.3.5 设定约束 302
14.3.6 使用AutoGEM工具建立单元网格 302
14.3.7 建立并执行线性静力分析 303
14.3.8 查看分析结果 303
14.4 对方案1的研究 304
14.4.1 定义全局灵敏度设计研究 304
14.4.2 运行灵敏度设计研究 305
14.4.3 查看灵敏度设计研究结果 305
14.4.4 对方案1的评估 306
14.5 对方案2的研究 306
14.5.1 包含加强肋的线性静力分析 306
14.5.2 对方案2的评估 308
14.6 对方案3的研究 308
14.6.1 修改模型厚度 309
14.6.2 执行静力分析计算修改后模型对载荷的响应 309
14.6.3 查看分析结果 309
14.7 使用大变形分析验证结果 310
14.7.1 使用实体单元划分网格 310
14.7.2 建立约束 310
14.7.3 定义并执行大变形分析 311
14.7.4 查看大变形分析结果 312
第2篇 机构运动仿真 317
第15章 机构运动学分析 317
15.1 机构运动仿真简介 318
15.1.1 用户界面 318
15.1.2 运动分析工作流程 321
15.2 组件模型的建立 321
15.2.1 使用约束条件装配 322
15.2.2 使用连接装配 324
15.3 连接设置 325
15.3.1 连接位置的设定 325
15.3.2 特殊连接 327
15.4 伺服电动机 332
15.5 建立运动特性测量 334
15.6 定义并执行运动学分析 336
15.7 查看运动分析结果 338
15.7.1 图形显示测量结果 338
15.7.2 结果回放 339
15.8 平面四连杆机构运动学分析 341
15.8.1 组件装配 342
15.8.2 连接设置 344
15.8.3 检查模型 344
15.8.4 建立伺服电动机 345
15.8.5 建立测量 345
15.8.6 建立并运行运动学分析 345
15.8.7 查看结果 346
第16章 机构动力学分析 349
16.1 机构动力学分析机构图元 350
16.1.1 质量属性设定 350
16.1.2 重力 351
16.1.3 弹簧 351
16.1.4 阻尼器 352
16.1.5 力／扭矩 353
16.1.6 初始条件 354
16.1.7 执行电动机 355
16.1.8 组件设置 355
16.2 小球碰撞的动态分析 357
16.2.1 组件装配 357
16.2.2 连接设置 358
16.2.3 定义质量属性 358
16.2.4 建立凸轮连接模拟碰撞 358
16.2.5 检查模型 359
16.2.6 定义重力 360
16.2.7 建立初始条件 360
16.2.8 机构设置 360
16.2.9 建立测量 361
16.2.10 定义并执行动态分析 362
16.2.11 查看测量结果 362
16.2.12 结果回放 363
16.3 动态、静态和力平衡分析实例 364
16.3.1 问题分析 364
16.3.2 组件装配 364
16.3.3 连接设置 365
16.3.4 定义质量属性 365
16.3.5 检查模型并建立快照 366
16.3.6 建立初始条件 366
16.3.7 建立弹簧图元 366
16.3.8 建立集中力载荷 366
16.3.9 建立结果测量 367
16.3.10 定义并执行分析 368
16.3.11 查看分析结果 368