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序言1

前言1

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 有限元工程应用2

1.4 有限元分析流程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9

2.1 SAMTECH公司9

2.2 SAMCEF的发展历史9

2.3 SAMCEF系列软件介绍10

2.3.1 前后处理软件SAMCEF Field11

2.3.2 通用求解器12

2.4 SAMCEF专业分析软件包15

2.4.1 SAMCEF Rotor转子动力学软件包15

2.4.2 SAMCEF MachineTools机床分析软件包19

2.4.3 SAMCEF TurbineWind风电分析软件包21

2.4.4 SAMCEF Amaryllis专业的高温分解与烧蚀分析软件包24

2.4.5 SAMCEF for Power Line and Substations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28

3.1 SAMCEF软件安装28

3.1.1 硬件系统要求28

3.1.2 软件系统要求28

3.1.3 SAMCEF的安装29

3.2 SAMCEF的启动35

3.2.1 SAMCEF Field的启动35

3.2.2 SAMCEF Field用户界面37

3.3 SAMCEF Field菜单界面38

3.3.1 SAMCEF Field菜单界面简介38

3.3.2 鼠标的使用39

3.3.3 人机对话界面40

3.4 SAMCEF Field的功能44

3.4.1 参数化44

3.4.2 几何模型44

3.4.3 网格45

3.4.4 装配单元45

3.4.5 材料特性45

3.4.6 分析45

3.4.7 工作过程47

3.4.8 报告和输出49

3.5 SAMCEF有限元分析简单实例49

3.5.1 问题描述49

3.5.2 导入几何模型50

3.5.3 导入和修补几何模型51

3.5.4 数据定义52

3.5.5 生成有限元网格55

3.5.6 求解56

3.5.7 后处理57

第4章 SAMCEF Field建模功能61

4.1 概述61

4.1.1 建模介绍61

4.1.2 建模功能62

4.1.3 图标库62

4.2 创建几何63

4.2.1 创建点63

4.2.2 创建线63

4.2.3 创建面64

4.2.4 创建轴64

4.2.5 创建无限大平面64

4.2.6 创建草图65

4.2.7 拉伸建模67

4.2.8 旋转建模67

4.2.9 体素创建67

4.2.10 创建交点或交线68

4.2.11 创建螺旋线69

4.2.12 创建扫描模型69

4.2.13 面合并成壳69

4.2.14 粘合70

4.2.15 融合70

4.2.16 创建区域70

4.3 几何修补71

4.3.1 删除操作72

4.3.2 几何修改操作73

4.3.3 几何特性转换75

4.4 其他基本操作77

4.4.1 Import和Export77

4.4.2 Copy和Paste78

4.4.3 投影79

4.4.4 修改80

4.4.5 分析82

4.4.6 爆炸83

4.4.7 提取83

4.4.8 偏移83

4.4.9 复制84

4.4.10 移动84

4.4.11 比例缩放85

4.4.12 放置86

4.4.13 冻结87

4.4.14 数据资料87

4.4.15 参数设置87

第5章 分析数据定义89

5.1 分析类型89

5.1.1 分析类型简介89

5.1.2 更改分析类型90

5.1.3 几种典型的分析类型90

5.2 分析数据93

5.2.1 分析数据简介93

5.2.2 基本概念94

5.2.3 数据库94

5.2.4 局部分析数据96

5.2.5 应用数据97

5.2.6 分析数据对话框100

5.2.7 物理数据类型104

5.2.8 特殊的单元104

5.3 单元特性定义109

5.3.1 单元类型109

5.3.2 单元参数定义110

5.4 材料数据定义117

5.4.1 材料类型117

5.4.2 定义方法117

5.5 边界条件117

5.5.1 边界条件类型118

5.5.2 各类型边界条件简介118

5.6 载荷定义119

5.6.1 载荷的介绍119

5.6.2 载荷类型120

5.7 装配连接定义120

5.7.1 装配连接简介120

5.7.2 连接类型简介120

第6章 SAMCEF Field网格划分124

6.1 SAMCEF有限元网格124

6.1.1 网格简介124

6.1.2 网格约束124

6.2 有限元网格划分133

6.2.1 划分网格133

6.2.2 输入/出网格体141

6.3 有限元网格质量检查143

6.3.1 检查网格质量143

6.3.2 显示方法149

6.4 有限元网格修改152

6.4.1 修改网格实体152

6.4.2 网格重编号156

6.4.3 分网参数选择157

第7章 SAMCEF Field分析求解158

7.1 求解参数设置158

7.1.1 求解菜单158

7.1.2 校验分析数据158

7.1.3 设置158

7.1.4 载荷工况166

7.1.5 结果选择166

7.1.6 输出控制167

7.2 求解运行167

7.2.1 转换和运行167

7.2.2 求解监控168

7.2.3 求解器配置170

7.2.4 求解命令171

第8章 SAMCEF Field后处理172

8.1 SAMCEF Field结果后处理概述172

8.1.1 后处理菜单172

8.1.2 结果图标174

8.2 后处理方法和过程175

8.2.1 结果属性175

8.2.2 结果单位—色标175

8.2.3 结果样式—显示模式178

8.2.4 结果属性—变形和变形系数179

8.2.5 结果属性—网格180

8.2.6 结果属性—结果使用网格或使用外形180

8.2.7 绘制模式181

8.2.8 动画182

8.2.9 列表183

8.2.10 结果绘图184

8.2.11 结果参数187

8.2.12 结果标准187

8.2.13 绑定或分离节点和外形188

8.2.14 卸载结果189

8.2.15 输入结果实体189

8.2.16 超单元恢复189

8.2.17 为将来恢复保存超单元189

第9章 SAMCEF Field建模实例190

9.1 耳板几何建模190

9.1.1 实例分析190

9.1.2 启动SAMCEF Field190

9.1.3 建立模型底座190

9.1.4 建立吊耳实体190

9.1.5 模型的精细处理192

9.1.6 建立分析数据192

9.1.7 网格划分193

9.1.8 求解193

9.1.9 结果显示193

9.2 模型的修改以及结果的更新193

9.2.1 实例分析193

9.2.2 分析步骤及流程194

9.2.3 分析数据的更新194

9.2.4 重新计算195

9.2.5 查看结果195

9.3 修改一个导入的模型195

9.3.1 实例分析195

9.3.2 实现步骤及流程195

9.3.3 修改模型196

9.3.4 建立分析数据196

9.3.5 网格划分197

9.3.6 计算197

9.3.7 查看结果197

9.4 导入及修改模型198

9.4.1 实例分析198

9.4.2 操作步骤198

第10章 线性结构分析应用实例200

10.1 连杆应力分析200

10.1.1 实例分析200

10.1.2 分析模型和载荷条件200

10.1.3 建立分析模型200

10.1.4 定义分析数据202

10.1.5 划分有限元网格203

10.1.6 求解205

10.1.7 查看结果205

10.2 离心叶轮应力分析207

10.2.1 实例分析207

10.2.2 建立模型207

10.2.3 定义分析数据208

10.2.4 网格211

10.2.5 求解212

10.2.6 后处理213

10.3 简单悬臂梁应力分析216

10.3.1 实例分析216

10.3.2 分析模型及载荷条件217

10.3.3 分析流程217

第11章 模态分析实例221

11.1 连杆模态分析221

11.1.1 实例分析221

11.1.2 分析数据221

11.1.3 模态分析过程221

11.1.4 计算结果222

11.2 壳结构模态分析实例224

11.2.1 实例分析224

11.2.2 操作步骤224

第12章 热分析实例227

12.1 平板结构传热分析算例227

12.1.1 实例分析227

12.1.2 启动227

12.1.3 建立模型227

12.1.4 定义分析数据228

12.1.5 网格划分228

12.1.6 计算229

12.1.7 查看结果229

第13章 结构非线性分析实例230

13.1 弹塑性材料结构的非线性分析230

13.1.1 实例分析230

13.1.2 启动230

13.1.3 定义分析数据230

13.1.4 网格划分232

13.1.5 计算232

13.1.6 查看结果233

13.2 接触非线性实例233

13.2.1 实例分析233

13.2.2 操作步骤233

第14章 机构运动非线性分析实例238

14.1 曲柄滑轨结构非线性分析实例238

14.1.1 实例分析238

14.1.2 启动238

14.1.3 定义分析数据238

14.1.4 装配组件239

14.1.5 网格划分242

14.1.6 计算242

14.1.7 查看结果243

14.2 四连杆机构动力学分析243

14.2.1 问题描述243

14.2.2 创建几何模型243

14.2.3 定义分析数据244

14.2.4 网格划分247

14.2.5 计算247

14.2.6 查看结果247

14.3 多柔性体机床运动分析249

14.3.1 实例分析249

14.3.2 启动250

14.3.3 定义分析数据251

14.3.4 装配组件252

14.3.5 网格划分255

14.3.6 计算255

14.3.7 查看结果255

第15章 转子动力学理论背景256

15.1 简介256

15.1.1 转子动力学问题256

15.1.2 转子动力学的基本假设256

15.2 模型256

15.2.1 转子模型256

15.2.2 静子模型259

15.2.3 模型减缩260

15.2.4 连接部件261

15.2.5 载荷263

15.2.6 时域系统方程263

15.2.7 频率域系统方程264

第16章 转子动力学分析实例265

16.1 悬臂盘转子临界转速分析265

16.1.1 实例分析265

16.1.2 建立分析模型266

16.1.3 定义分析数据267

16.1.4 网格271

16.1.5 求解272

16.1.6 后处理273

16.1.7 直接法求解临界转速277

16.1.8 弹性支承条件临界转速278

16.2 阶梯轴转子临界转速分析282

16.2.1 实例分析282

16.2.2 建立分析模型283

16.2.3 定义分析数据284

16.2.4 网格291

16.2.5 求解292

16.2.6 后处理293

16.2.7 直接法求解临界转速299

16.3 阶梯轴转子谐波响应分析302

16.3.1 实例分析302

16.3.2 建立分析模型304

16.3.3 定义分析数据305

16.3.4 网格309

16.3.5 求解310

16.3.6 后处理312

16.4 阶梯轴转子瞬态响应分析313

16.4.1 实例分析313

16.4.2 建立分析模型315

16.4.3 定义分析数据316

16.4.4 网格319

16.4.5 求解320

16.4.6 后处理322

16.5 阶梯轴转子二维模型临界转速分析324

16.5.1 实例分析324

16.5.2 建立分析模型325

16.5.3 定义分析数据327

16.5.4 网格331

16.5.5 求解331

16.5.6 后处理332

16.6 阶梯轴转子临界转速分析（超单元）335

16.6.1 实例分析335

16.6.2 建立分析模型336

16.6.3 定义分析数据339

16.6.4 网格341

16.6.5 求解341

16.6.6 导入超单元342

16.6.7 重新定义分析数据343

16.6.8 超单元求解345

16.6.9 后处理346

16.7 单盘转子临界转速分析（三维实体模型）349

16.7.1 实例分析349

16.7.2 建立分析模型349

16.7.3 定义分析数据351

16.7.4 网格划分354

16.7.5 求解355

16.7.6 后处理357

第17章 振动噪声分析实例362

17.1 容器声学响应分析362

17.1.1 实例分析362

17.1.2 启动362

17.1.3 建立分析数据362

17.1.4 划分网格364

17.1.5 计算模态结果364

17.1.6 查看结果365

17.1.7 未耦合结构的模态分析366

17.1.8 谐响应分析366

17.1.9 谐响应分析（考察声学传播规律）371

17.2 声学衍射分析373

17.2.1 实例分析373

17.2.2 启动并建立模型373

17.2.3 建立分析数据374

17.2.4 网格划分375

17.2.5 提交计算376

17.2.6 检查结果376

第18章 耦合分析典型实例377

18.1 压电材料与控制装置的强耦合模型377

18.1.1 模型描述377

18.1.2 分析目标377

18.1.3 线性静力分析377

18.1.4 模态分析382

18.1.5 谐响应分析384

18.1.6 瞬态分析386

18.2 电动热力学分析实例387

18.2.1 模型描述387

18.2.2 分析目标388

18.2.3 线性静态分析流程388

18.2.4 瞬态分析393

18.3 电磁分析实例1394

18.3.1 模型描述394

18.3.2 分析目标395

18.3.3 分析流程395

18.4 电磁分析实例2400

18.4.1 模型描述400

18.4.2 分析目标400

18.4.3 分析流程400

18.5 光机热耦合分析实例1405

18.5.1 模型描述405

18.5.2 分析目标405

18.5.3 线性静力分析流程405

18.5.4 瞬态分析412

18.6 光机热耦合分析实例2414

18.6.1 模型描述414

18.6.2 分析目标415

18.6.3 Z向重力的线性静力分析流程415

第19章 SAMCEF特殊分析实例423

19.1 复合材料分析423

19.1.1 实例分析423

19.1.2 操作步骤423

19.2 简单电缆线分析428

19.2.1 模型描述428

19.2.2 启动软件设置429

19.2.3 电缆线分析429

19.3 充满流体的箱体分析433

19.3.1 模型描述433

19.3.2 启动软件设置433

19.3.3 非线性分析433

19.3.4 模态分析436

19.4 拓扑优化分析437

19.4.1 模型描述437

19.4.2 拓扑优化分析的步骤437