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