上篇 虚拟仿真技术基本理论 1
第1章 绪论 1
1.1 虚拟仿真技术的形成和发展 1
1.2 虚拟仿真技术的应用范围 2
1.2.1 虚拟仿真技术在现代高端机械领域内的应用 2
1.2.2 虚拟仿真技术在国内的应用及前景 3
1.3 虚拟仿真软件简介 4
第2章 动力学理论基础知识 7
2.1 坐标系 7
2.1.1 坐标系概述 7
2.1.2 确定不同坐标系位置和方向的方法 8
2.2 质点运动 9
2.2.1 质点运动的描述 9
2.2.2 点合成运动概念 10
2.2.3 点的速度合成定理 11
2.2.4 点的加速度合成定理 12
2.3 刚体运动 17
2.3.1 刚体的平面运动与分解 17
2.3.2 平面图形内各点的速度和加速度 18
2.3.3 刚体的合成运动 23
2.4 广义坐标和自由度 28
2.4.1 约束及其分类 28
2.4.2 广义坐标 30
2.4.3 广义坐标变分 30
2.4.4 自由度 31
2.5 多体动力学理论 31
2.5.1 多体动力学研究对象及基本概念 32
2.5.2 多刚体系统动力学 33
2.5.3 多柔体系统动力学 36
2.5.4 多体动力学求解 39
2.6 虚拟仿真软件中机械系统的运动分析 44
2.6.1 机械系统运动分析基础 44
2.6.2 机械系统运动学分析及求解 46
2.6.3 机械系统动力学分析及求解 47
2.6.4 机械系统静力学及线性化分析求解 49
2.7 ADAMS求解器算法 49
2.7.1 微分代数方程的求解算法 49
2.7.2 坐标减缩的微分方程算法 50
2.8 ADAMS/View介绍及基本功能 51
2.8.1 界面介绍 52
2.8.2 基本操作 54
2.8.3 视图窗口设置 60
2.8.4 显示方式设置 62
2.8.5 操作环境与信息管理 66
中篇 有限元理论及方法 69
第3章 有限元法的力学基础 69
3.1 弹性力学的基本方程和边界条件 69
3.2 弹性力学的变分原理 73
3.2.1 应变能和应变余能 73
3.2.2 虚位移原理和最小势能原理 73
3.2.3 虚应力原理和最小余能原理 75
3.2.4 Hellinger-Reissner变分原理 76
3.2.5 胡海昌-鹫津久一郎变分原理 79
3.2.6 参数变分原理 81
3.3 变分原理的应用实例 87
3.4 里茨法和伽辽金法 91
第4章 有限元法 98
4.1 协调模型——位移元 99
4.2 平衡模型Ⅰ 107
4.3 平衡模型Ⅱ 108
4.4 杂交应力模型 109
4.5 杂交位移模型 112
4.6 混合模型 113
第5章 常用的有限元单元 115
5.1 三角形单元族 115
5.2 等参数单元 119
5.3 奇异性单元 123
5.4 板壳单元 126
5.4.1 三角形薄板单元和薄壳单元 127
5.4.2 厚板单元和厚壳单元 134
第6章 弹性动力学问题的有限元方法 142
6.1 弹性系统的动力学方程 142
6.1.1 达朗贝尔原理和动力学方程 142
6.1.2 哈密尔顿原理和动力学方程 143
6.1.3 质量矩阵 143
6.1.4 阻尼矩阵 144
6.2 弹性结构的自由振动特性 145
6.2.1 特征值问题的一些特性 146
6.2.2 矩阵特征值问题的求解方法 149
6.3 弹性系统的动力响应 156
6.3.1 中心差分法 157
6.3.2 威尔逊（Wilson-θ）法 158
6.3.3 纽马克（Newmark）法 159
6.3.4 模态叠加法 160
下篇 应用实例 162
第7章 300t门式双梁起重机虚拟仿真与分析 162
7.1 300t门式双梁起重机基本情况介绍 162
7.2 300t门式双梁起重机运行状态虚拟仿真分析 163
7.2.1 300t门式双梁起重机虚拟样机建模过程 163
7.2.2 300t门式双梁起重机所受载荷情况和工况 168
7.2.3 300t门式双梁起重机虚拟仿真试验分析结果 169
7.3 300t门式双梁起重机典型金属结构的有限元分析 179
7.3.1 起重机有限元模型建模过程 179
7.3.2 起重机有限元分析计算过程 189
第8章 L型门式起重机虚拟仿真与分析 204
8.1 L型门式起重机基本参数与三维建模 204
8.2 L型门式起重机运行状态虚拟仿真分析 207
8.2.1 L型门式起重机虚拟样机建模 207
8.2.2 L型门式起重机受载情况与虚拟仿真分析 208
8.2.3 L型门式起重机虚拟仿真分析结果 209
8.3 L型门式双梁起重机典型金属结构的有限元分析 224
第9章 双梁桥式起重机虚拟仿真与分析 238
9.1 双梁桥式起重机虚拟样机建模 238
9.2 双梁桥式起重机虚拟仿真计算结果 242
第10章 40t门座式起重机典型金属结构分析 254
10.1 40t门座式起重机结构分析和有限元建模 254
10.2 40t门座式起重机结构件载荷和工况的确定 265
10.3 40t门座式起重机有限元计算结果 267
附录 ADAMS软件基本操作 281
附录A ADAMS/View实体建模与虚拟仿真计算 281
A.1 建模工具与基本形状建模 281
A.2 复杂形体几何建模 283
A.3 修改几何形体与构件特征 284
A.4 约束机构与施加载荷 288
A.5 虚拟仿真分析过程与调试 294
附录B ADAMS/Solver求解器基本理论 297
B.1 ADAMS/Solver的建模语句 298
B.2 ADAMS/Solver的函数表达式 302
B.3 ADAMS/Solver的命令语句与仿真控制 304
附录C 虚拟仿真计算后处理的使用方法 307
C.1 后处理程序及基本后处理操作 307
C.2 仿真结果曲线绘制 311
C.3 输出仿真结果动画 313
C.4 仿真结果曲线的编辑和运算 316
C.5 设置和编辑曲线图的图面内容 318
参考文献 322