 新版Marc除求解功能得到很多重要增強(qiáng)外，其特有的前后處理軟件Mentat除保留經(jīng)典的界面風(fēng)格外，引入了全新的界面風(fēng)格，使初學(xué)者能夠很快的掌握和熟悉界面、菜單的使用方法。

 在與各商用CAD軟件的接口方面，新版Mentat增加了多種較為常用的原生CAD接口，極大地方便了用戶進(jìn)行各種幾何類型的模型導(dǎo)入、避免信息在轉(zhuǎn)換過程中的丟失。

 配有DVD光盤，對(duì)書中的所有實(shí)例都配有完整操作過程的動(dòng)畫，讀者可以邊操作邊看動(dòng)畫。

本書可作為理工科相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生、教師和廣大科研技術(shù)人員學(xué)習(xí)Marc軟件的教材和使用Marc軟件的參考書。

Marc作為世界上第一個(gè)商用非線性有限元分析軟件誕生于20世紀(jì)70年代。經(jīng)過40年的發(fā)展，Marc已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于航空、航天、汽車、造船、機(jī)械制造、能源、電子、土木工程、鐵路運(yùn)輸、水利等各個(gè)行業(yè)，成為世界上很多知名企業(yè)必備的分析工具。

MSC公司幾乎每年都會(huì)推出一個(gè)Marc的新版本。隨著新版本的不斷推出，Marc軟件在功能上也得到了不斷地增強(qiáng)和擴(kuò)充。特別令用戶們驚喜的是Marc 2011除求解功能得到很多重要增強(qiáng)外，其特有的前后處理軟件 Mentat除保留經(jīng)典的界面風(fēng)格外，引入了全新的界面風(fēng)格，使初學(xué)者能夠很快地掌握和熟悉界面、菜單的使用方法。在與各商用CAD軟件的接口方面， Mentat 2011增加了多種較為常用的原生CAD接口，極大地方便用戶進(jìn)行各種幾何類型的模型導(dǎo)入，避免信息在轉(zhuǎn)換過程中的丟失。另外在網(wǎng)格劃分功能上引入了新的網(wǎng)格劃分方法，使得用戶可以在更短的時(shí)間內(nèi)建立網(wǎng)格質(zhì)量更高的模型。為使廣大新老用戶更好地了解Marc的新功能、掌握和使用Marc，我們幾位作者投入大量精力和時(shí)間搜集并整理了近年來Marc的一些新功能、在各行業(yè)的應(yīng)用以及用戶在使用過程中經(jīng)常提出的一些問題，力求能給廣大用戶提供一本內(nèi)容較新的、有特色的、能夠系統(tǒng)介紹Marc使用方法的簡(jiǎn)明實(shí)用的參考用書。

本書介紹了Marc軟件在各個(gè)領(lǐng)域的基本理論和使用方法。全書共分10章，主要內(nèi)容有：

 第1章Marc Mentat簡(jiǎn)介，介紹Marc的發(fā)展歷史、主要功能、安裝和并行以及子程序配置方法、幫助文檔等，并針對(duì)近年來Marc新增功能的亮點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

 第2章Marc Mentat常用菜單，介紹前后處理程序Mentat的常用菜單，并針對(duì)最新版本在界面風(fēng)格上的改變與之前版本進(jìn)行了對(duì)比，使新老用戶對(duì)Mentat的使用方法能夠更為深入的了解。

 第3章Marc Mentat幾何建模和網(wǎng)格生成，介紹Mentat幾何建模和網(wǎng)格生成的基本方法、Marc新版本中增加的CAD接口等，學(xué)會(huì)如何在Mentat中讀入和創(chuàng)建幾何模型、劃分各類網(wǎng)格。

 第4章材料非線性分析，介紹各類常用的材料非線性問題的分析方法和過程，深入了解對(duì)Marc中常用材料模型的定義和使用。

 第5章接觸分析，介紹接觸問題分析的方法和過程，使讀者學(xué)會(huì)定義接觸體、接觸表和摩擦類型等的方法。

 第6章Marc和 Mentat結(jié)果輸出，介紹Marc的結(jié)果輸出類型、含義等，以及近年來Marc在后處理方面的一些新的功能亮點(diǎn)。

 第7章網(wǎng)格自適應(yīng)與重劃分，介紹網(wǎng)格自適應(yīng)和重劃分的使用方法，讓讀者深刻體會(huì)Marc中頗具特色的網(wǎng)格自適應(yīng)和網(wǎng)格重劃分功能。

 第8章通過實(shí)例介紹斷裂力學(xué)J 積分分析、復(fù)合材料失效分析、脫層分析、界面單元的建模方法和參數(shù)設(shè)置，以及裂紋擴(kuò)展的仿真計(jì)算流程。

 第9章溫度場(chǎng)分析，介紹Marc 進(jìn)行結(jié)構(gòu)熱傳導(dǎo)和熱應(yīng)力分析的方法與過程，并針對(duì)近年來國內(nèi)用戶對(duì)熱燒蝕分析的需求，對(duì)Marc進(jìn)行熱燒蝕分析的建模和仿真流程進(jìn)行了說明。

 第10章Marc常見問題解答，根據(jù)Marc用戶經(jīng)常提出的一些問題進(jìn)行了匯總和整理，幫助讀者快速解決一些使用中經(jīng)常遇到的問題。

讀者可根據(jù)自己的需要對(duì)本書的內(nèi)容進(jìn)行有選擇的閱讀。要充分掌握軟件，還需要進(jìn)行大量的上機(jī)操作。

本書可作為理工科相關(guān)專業(yè)高年級(jí)本科生、研究生、教師和廣大科研技術(shù)人員學(xué)習(xí)Marc軟件的教材和使用Marc軟件的參考書。

在本書的編寫過程中得到了MSC公司及其很多員工的大力支持，另外韓俊杰、苗杰、劉浩、張紅偉、杜軍、黃串、姜元慶、田利思、陳志偉、李道中、李保國、王彬、張健參與調(diào)試和編寫了書中的一些算例，編者在此深表謝意。

由于編者水平有限，書中缺點(diǎn)、謬誤在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

編 者

2012年4月

第1章 Marc Mentat簡(jiǎn)介 1
1.1 MSC公司與Marc 1
1.1.1 Marc公司與Marc 1
1.1.2 Marc的產(chǎn)品 2
1.1.3 MSC公司資料共享平臺(tái) 3
1.2 Marc程序結(jié)構(gòu)框架 4
1.2.1 Mentat與Marc的關(guān)系 4
1.2.2 Marc一般分析流程 5
1.3 Marc 2011新增功能亮點(diǎn) 6
1.3.1 Mentat 2011新功能介紹 7
1.3.2 Marc 2011 以及近年來的新功能 12
1.4 Marc 2011的幫助文檔 15
1.5 Marc 2011安裝 16
1.5.1 Marc 2011在Windows操作系統(tǒng)下
的安裝步驟 16
1.5.2 Marc 在Windows環(huán)境下的并行環(huán)境
配置以及遞交計(jì)算的流程 22
1.5.3 Marc 在Linux操作系統(tǒng)下的安裝
方法和并行配置 25
第2章 Marc Mentat 2011圖形用戶界面和操作 29
2.1 概述 29
2.2 啟動(dòng)圖形用戶界面（Mentat GUI） 29
2.3 Mentat 2011圖形交互界面的布局和組成 31
2.3.1 新界面風(fēng)格與經(jīng)典界面的異同 31
2.3.2 Mentat 2011常用功能圖標(biāo)介紹 32
2.3.3 Mentat 2011主菜單介紹 33
2.4 File下拉菜單 34
2.5 Select下拉菜單 36
2.5.1 Selection Control－選擇控制 37
2.5.2 Set Control（集的控制） 40
2.6 View下拉菜單 41
2.7 Tools 下拉菜單 41
2.7.1 Procedures 42
2.7.2 Python 42
2.7.3 .Net Modules 43
2.7.4 Parameters 43
2.7.5 Aliases 44
2.7.6 Generalized XY Plot 44
2.7.7 Animation 45
2.7.8 Rendering 45
2.7.9 Distance 45
2.7.10 Calculations 45
2.7.11 Menu Font 45
2.7.12 Window Settings 45
2.8 Window下拉菜單 45
2.9 Help下拉菜單 47
2.10 輔助功能圖標(biāo) 48
2.11 Mentat的常用快捷方式 49
第3章 Marc Mentat幾何建模與網(wǎng)格生成 50
3.1 概述 50
3.1.1 與有限元分析相關(guān)的常用詞 50
3.1.2 與幾何實(shí)體相關(guān)的常用詞 50
3.2 幾何模型輸入 51
3.2.1 Mentat最新CAD接口功能 51
3.2.2 General CAD Import with Repair
（幾何輸入的中間通用接口） 51
3.3 在Mentat中幾何建模和生成網(wǎng)格 56
3.3.1 格柵的使用 56
3.3.2 Geometry（幾何要素的生成和編輯） 58
3.3.3 Mesh（生成網(wǎng)格） 60
3.4 Pre-Automesh（自動(dòng)分網(wǎng)預(yù)處理） 63
3.4.1 Check/Repair Geometry（幾何
檢查/修復(fù)） 63
3.4.2 Curve Divisions（設(shè)置種子點(diǎn)） 67
3.4.3 Apply Curve Divisions（曲線種子
點(diǎn)應(yīng)用） 69
3.4.4 Tools（工具） 69
3.5 Automesh（自動(dòng)分網(wǎng)） 69
3.5.1 Curves（曲線分網(wǎng)） 69
3.5.2 Planar（平面分網(wǎng)） 69
3.5.3 Surface（曲面網(wǎng)格劃分） 72
3.5.4 Volumes（實(shí)體網(wǎng)格劃分） 73
3.5.5 2D Rebars（二維Rebar單元） 75
3.5.6 Tools 76
3.6 轉(zhuǎn)換法生成網(wǎng)格 77
3.7 Operations（幾何和網(wǎng)格處理） 78
3.7.1 Attach（關(guān)聯(lián)/附著） 78
3.7.2 Change Class（單元幾何拓?fù)?br> 類型更改） 79
3.7.3 Check Elements（單元檢查） 80
3.7.4 Convert（轉(zhuǎn)換） 80
3.7.5 Duplicate（復(fù)制） 80
3.7.6 Expand（擴(kuò)展） 80
3.7.7 Intersect（相交） 80
3.7.8 Move（移動(dòng)） 81
3.7.9 Relax（松弛） 81
3.7.10 Revolve（旋轉(zhuǎn)） 81
3.7.11 Solid（實(shí)體的操作） 81
3.7.12 Stretch 81
3.7.13 Subdivide（網(wǎng)格加密） 81
3.7.14 Sweep（清理） 83
3.7.15 Symmetry（對(duì)稱） 83
3.8 網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 83
3.8.1 一維網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 84
3.8.2 二維網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 88
3.8.3 三維網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 90
第4章 材料非線性分析 95
4.1 綜述 95
4.2 彈塑性分析 95
4.2.1 概述 95
4.2.2 利用Marc/Mentat進(jìn)行彈塑性分析 96
4.2.3 例題：帶孔壁架的彈塑性分析 97
4.3 蠕變和粘塑性分析 109
4.3.1 概述 109
4.3.2 利用Marc求解蠕變問題 110
4.3.3 例題：焊料的非線性粘塑性
蠕變分析 112
4.4 橡膠材料特性的分析 124
4.4.1 概述 124
4.4.2 Marc中的超彈性材料本構(gòu)模型 125
4.4.3 用Marc程序進(jìn)行彈性體材料分析 127
4.4.4 例題：彈性橡膠拱的力與位移
響應(yīng)分析 128
4.4.5 材料試驗(yàn)曲線擬合 133
4.4.6 采用Marc 進(jìn)行試驗(yàn)曲線擬合 135
4.4.7 例題：橡膠材料的試驗(yàn)曲線擬合 138
第5章 接觸分析 147
5.1 綜述 147
5.1.1 接觸問題的數(shù)學(xué)描述方法和數(shù)值
計(jì)算方法 147
5.1.2 Marc 軟件進(jìn)行接觸探測(cè)及分析
的方法 148
5.1.3 Marc軟件接觸算法基本流程 150
5.2 接觸體的定義和運(yùn)動(dòng)描述 152
5.2.1 Deformable－可變形接觸體的定義 152
5.2.2 Rigid Body－剛性接觸體的定義 154
5.2.3 允許傳熱分析的剛性接觸體的定義 155
5.2.4 Body Control－剛體運(yùn)動(dòng)控制 156
5.2.5 接觸體定義技巧 157
5.3 接觸約束 157
5.4 模擬摩擦 158
5.4.1 滑動(dòng)庫侖摩擦模型 158
5.4.2 剪切摩擦 160
5.4.3 粘－滑摩擦模型 161
5.4.4 雙線性摩擦模型 162
5.4.5 各向異性摩擦定義 162
5.4.6 其他摩擦模型 163
5.5 Contact Tables－接觸表 164
5.5.1 接觸表的定義 164
5.5.2 Detection Method－接觸檢查順序 165
5.5.3 接觸表中的參數(shù)設(shè)置 165
5.5.4 Contact Area－接觸區(qū)域 170
5.6 接觸分析例題：板料成形拉延筋拉延
阻力的有限元預(yù)測(cè) 170
第6章 Marc/Mentat結(jié)果輸出 182
6.1 綜述 182
6.2 Job Results 計(jì)算結(jié)果 182
6.2.1 Job Results菜單 182
6.2.2 后處理文件（.t16）的打開 194
6.3 Model Plot 195
6.3.1 Deformed Shape（變形體的顯示） 195
6.3.2 Scalar Plot（標(biāo)量顯示） 196
6.3.3 其他的顯示 197
6.4 Path Plot（路徑上的結(jié)果顯示） 197
6.5 History Plot（變量歷程圖） 197
6.6 有限元結(jié)果類型 198
6.6.1 應(yīng)力（Stress，代碼11-16/311） 198
6.6.2 柯西應(yīng)力（Cauchy Stress，代碼
41-46/341） 199
6.6.3 特定坐標(biāo)系應(yīng)力（Stress in Preferred
System，代碼111-116/391） 199
6.6.4 整體應(yīng)力（Global Stress，代碼411）
199
6.6.5 默認(rèn)應(yīng)力（Default Stress） 199
6.6.6 Tresca等效應(yīng)力（Tresca Intensity） 199
6.6.7 法向應(yīng)力（Normal Stress） 199
6.6.8 剪應(yīng)力（Shear Stress） 199
6.6.9 平均法向強(qiáng)度（Mean Normal
Intensity） 200
6.6.10 等效Mises應(yīng)力/等效von Mises
應(yīng)力（代碼17） 200
6.6.11 等效應(yīng)力/屈服應(yīng)力（Equivalent Stress/Yield Stress，代碼59） 200
6.6.12 等效應(yīng)力/與溫度相關(guān)的屈服應(yīng)力
（Equivalent Stress/Yield Stress@Cur.
Temp，代碼59） 200
6.6.13 有效塑性應(yīng)變 200
6.6.14 主應(yīng)力輸出 201
6.7 .out文件結(jié)果輸出 202
6.7.1 單元應(yīng)力、應(yīng)變 202
6.7.2 反作用力 203
6.7.3 連續(xù)單元節(jié)點(diǎn)力輸出 204
6.7.4 特征值的文件輸出結(jié)果 205
6.7.5 接觸分析輸出 205
6.7.6 迭代求解器迭代輸出 207
6.8 后處理的抓圖和動(dòng)畫功能 207
6.8.1 圖片的存儲(chǔ) 207
6.8.2 創(chuàng)建動(dòng)畫文件 208
第7章 網(wǎng)格自適應(yīng)（Local Adaptivity）與
重劃分（Global Remesh） 210
7.1 綜述 210
7.2 局部網(wǎng)格自適應(yīng) 211
7.2.1 局部網(wǎng)格自適應(yīng)誤差準(zhǔn)則 211
7.2.2 局部網(wǎng)格自適應(yīng)相關(guān)技術(shù)處理 215
7.2.3 網(wǎng)格自適應(yīng)實(shí)例 218
7.3 全局網(wǎng)格重劃分（Global Remeshing） 225
7.3.1 全局網(wǎng)格重劃分定義相關(guān)菜單
和操作 226
7.3.2 全局網(wǎng)格重劃分準(zhǔn)則定義 227
7.3.3 網(wǎng)格重劃分網(wǎng)格密度控制和設(shè)置 228
7.3.4 二維網(wǎng)格重劃分例題 229
7.3.5 三維網(wǎng)格重劃分實(shí)例 236
第8章 斷裂力學(xué)其他失效分析 246
8.1 綜述 246
8.2 Marc進(jìn)行失效分析 246
8.2.1 最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則（Maximum
Stress） 247
8.2.2 最大應(yīng)變準(zhǔn)則（Maximum Strain） 248
8.2.3 Hoffman、Hill、蔡－吳（Tsai-Wu） 248
8.2.4 Puck失效準(zhǔn)則 249
8.2.5 Hashin、Hashin Tape、Hashin Fabric 249
8.2.6 Marc 2011新增的應(yīng)變不變量失效
準(zhǔn)則（Strain Invariant） 250
8.2.7 漸進(jìn)失效分析（Progressive Failure
Analysis） 251
8.3 斷裂力學(xué)理論及有限元實(shí)現(xiàn) 251
8.3.1 裂紋類型 252
8.3.2 裂紋的位置 253
8.3.3 斷裂力學(xué)的有限元分析方法 253
8.3.4 利用Marc程序進(jìn)行斷裂力學(xué)分析 256
8.4 Mentat中的虛擬裂紋閉合技術(shù)
（VCCT） 257
8.5 Marc進(jìn)行脫層分析及粘接區(qū)域建模 263
8.5.1 Marc進(jìn)行脫層分析 263
8.5.2 Marc Mentat中的粘接區(qū)域建模 265
8.6 復(fù)合材料失效分析例題（Failure） 269
8.6.1 模型創(chuàng)建 269
8.6.2 材料參數(shù)定義 270
8.6.3 邊界條件定義 274
8.6.4 工況和分析任務(wù)參數(shù)定義 276
8.6.5 結(jié)果后處理 279
8.7 J積分分析例題 280
8.7.1 模型創(chuàng)建 280
8.7.2 定義材料屬性 281
8.7.3 定義邊界條件 282
8.7.4 定義分析任務(wù) 283
8.7.5 結(jié)果后處理 284
8.8 裂紋擴(kuò)展分析例題 285
8.8.1 模型創(chuàng)建 286
8.8.2 定義幾何屬性 287
8.8.3 定義材料參數(shù) 287
8.8.4 定義接觸 288
8.8.5 定義裂紋擴(kuò)展參數(shù) 289
8.8.6 定義邊界條件 290
8.8.7 網(wǎng)格重劃分參數(shù)設(shè)置 291
8.8.8 定義分析工況 293
8.8.9 定義分析任務(wù) 294
8.8.10 結(jié)果后處理 295
8.9 三維結(jié)構(gòu)脫層分析例題（Delamination） 299
8.9.1 模型創(chuàng)建 299
8.9.2 定義材料屬性 302
8.9.3 定義接觸 303
8.9.4 定義脫層參數(shù) 303
8.9.5 定義邊界條件 304
8.9.6 定義分析工況 306
8.9.7 定義分析任務(wù) 306
8.9.8 結(jié)果后處理 307
8.10 粘接結(jié)構(gòu)分析例題（Interface） 309
8.10.1 模型創(chuàng)建 309
8.10.2 定義幾何屬性 312
8.10.3 定義材料屬性 314
8.10.4 定義接觸 314
8.10.5 定義邊界條件 315
8.10.6 定義分析工況 317
8.10.7 定義分析任務(wù) 319
8.10.8 結(jié)果后處理 320
第9章 熱及其相關(guān)耦合場(chǎng) 323
9.1 綜述 323
9.2 用Marc Mentat實(shí)施傳熱分析 324
9.2.1 熱傳導(dǎo)問題的有限元法 324
9.2.2 非線性熱傳導(dǎo)分析的收斂判定 325
9.2.3 Marc Mentat進(jìn)行傳熱分析的流程 328
9.2.4 傳熱分析例題：低溫冰型快速成形
工藝傳熱問題有限元分析 335
9.3 熱應(yīng)力分析 349
9.3.1 熱應(yīng)力分析的有限元描述 350
9.3.2 熱應(yīng)變 350
9.3.3 用Marc/Mentat完成熱應(yīng)力分析 351
9.3.4 鋁管熱彈性分析 352
9.4 熱機(jī)耦合分析 360
9.4.1 熱機(jī)耦合分析的有限元描述 360
9.4.2 焊接分析例題 362
9.5 燒蝕分析 381
9.5.1 熱燒蝕分析的有限元描述 382
9.5.2 用Marc Mentat完成熱燒蝕分析 386
9.5.3 熱燒蝕分析實(shí)例 391
第10章 常見問題解答 405
10.1 Marc 的安裝與配置 405
10.1.1 Marc安裝與并行環(huán)境配置 405
10.1.2 更改工作路徑 407
10.1.3 Marc常用DOS命令 408
10.1.4 用戶子程序運(yùn)行環(huán)境配置 409
10.1.5 Marc中的單位制（統(tǒng)一的單
位制） 411
10.2 關(guān)于Mentat操作界面的常見問題 413
10.2.1 模型文件保存與數(shù)據(jù)恢復(fù) 413
10.2.2 Select功能的使用 414
10.2.3 模型信息的統(tǒng)計(jì)與測(cè)量 416
10.2.4 MSC Marc Mentat啟動(dòng)問題 417
10.3 Property 功能模塊中的常見問題 418
10.4 Modeling tools功能模塊中的常見問題 419
10.4.1 局部坐標(biāo)系的定義 419
10.4.2 螺栓預(yù)緊模型的定義流程 423
10.4.3 連接單元的定義方法（cweld、
cfast） 427
10.5 接觸參數(shù)設(shè)置常見問題 435
10.5.1 接觸體的方向 435
10.5.2 接觸摩擦系數(shù)設(shè)置 437
10.6 任務(wù)遞交中的常見問題 438
10.6.1 監(jiān)控分析作業(yè)運(yùn)行狀態(tài) 438
10.6.2 查看分析診斷信息 439
10.6.3 退出號(hào) 446
10.7 結(jié)果后處理中的常見問題 447
10.7.1 局部坐標(biāo)系的變換 447
10.7.2 結(jié)果文件的保存 451
10.8 其他問題 452
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