本書以基于HyperMesh軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元建模的基本步驟為主線，著重介紹HyperMesh軟件進(jìn)行有限元建模的方法，每章均包含了基本的概念、方法并配備相應(yīng)的應(yīng)用實(shí)例。

本書配備了大量具有代表性的應(yīng)用實(shí)例，通過介紹軟件的使用操作和有限元建模過程，使讀者逐步掌握有限元建模的技巧和方法。

本書介紹了HyperMesh與主流CAE軟件聯(lián)合應(yīng)用以解決靜力學(xué)、屈曲、模

態(tài)、非線性接觸、跌落碰撞、響應(yīng)譜分析等工程問題的方法，使讀者能夠更全面地掌握軟件技能及有限元分析方法。

前 言

有限元法是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展而

發(fā)展起來的一種工程實(shí)用數(shù)值分析方法，現(xiàn)已成為航空、航天、機(jī)械、土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)分析中必不可少的計(jì)算工具，同時(shí)也是分析連續(xù)力學(xué)問題的一種重要手段。結(jié)構(gòu)有限元分析結(jié)果的精度取決于有限元分析模型

的質(zhì)量，因此，聯(lián)合利用CAD與CAE軟件建立高置信度的有限元模型已成為結(jié)構(gòu)分析人員必須具備的能力之一。

本書以工程實(shí)用為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合作者的軟件使用經(jīng)驗(yàn)及FEA處理問題的方法，講解軟件的使用操作及有限

元建模過程，幫助讀者掌握有限元建模的技巧和方法。

本書共8章，第1章介紹HyperMesh的主要菜單界面以及基于HyperMesh進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元建模的基本流程；第2章主要介紹基于有限元分析的幾何建模技術(shù)，包括

HyperMesh的幾何建模功能以及對(duì)其他CAD軟件模型的導(dǎo)入及清理；第3章闡述二維單元建模、三維四面體、六面體實(shí)體單元建模以及特殊單元建模技術(shù)；第4章重點(diǎn)介紹結(jié)構(gòu)有限元模型的快速修改技術(shù)，包括二維單元網(wǎng)格

變形及三維單元網(wǎng)格變形技術(shù)；第5至第8章分別講解如何應(yīng)用HyperMesh與CAE分析軟件ANSYS/LsDyna、Abaqus、Pamcrash、Nastran/RADIOSS進(jìn)行靜力、模態(tài)、屈曲、響應(yīng)譜、接觸非線性、跌落碰撞等分析的數(shù)據(jù)接口技

術(shù)，以及如何在進(jìn)行各種分析時(shí)設(shè)置材料屬性、單元特性、載荷約束、求解分析控制選項(xiàng)等。

本書主要編寫工作由付亞蘭及大連交通大學(xué)謝素明教授共同完成，郝博、郭峰、韓濤、秦睿賢、楊宇生、鄭喜斌、鄧曉宇

、毛會(huì)生、袁露等參與了部分實(shí)例編寫工作。

本書在編寫過程中得到了大連交通大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院的大力支持，特別感謝兆文忠教授、陳秉智教授、萬朝燕教授、李曉峰副教授給予的幫助和指導(dǎo)。同時(shí)衷心感謝

中國(guó)水利水電出版社的編輯為本書的出版所付出的辛勤工作。

本書可作為機(jī)械、工程力學(xué)、土木、能源、航空航天、車輛等專業(yè)的研究生的有限元建模指導(dǎo)用書，亦可供相關(guān)領(lǐng)域從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真的工程技術(shù)人員

學(xué)習(xí)參考。

由于寫作倉(cāng)促和作者水平有限，書中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。如有疑問，可發(fā)郵件至cae_mesh@sina.com，歡迎來信共同探討。

作 者

2014年10月

前言

第1
章 基于HyperMesh的結(jié)構(gòu)有限元建模 1
1.1 HyperMesh基礎(chǔ)知識(shí) 1
1.2 創(chuàng)建集合器 5
1.3 創(chuàng)建或?qū)�入幾何模�?5
1.4 有限元建模及模型質(zhì)量檢查 5
1.5 有限元求解器的
數(shù)據(jù)傳遞接口 8
1.6 本章小結(jié) 9
第2章 基于有限元分析的幾何建模 10
2.1 HyperMesh幾何建模功能 10
2.1.1 特殊單元的幾何模型建模 10
2.1.2 二維單元的幾何模型
建模 12
2.1.3 三維單元的幾何模型建模 16
2.2 CAD模型導(dǎo)入及清理 17
2.2.1 CAD幾何模型的導(dǎo)入 17
2.2.2 幾何模型清理 17
2.3 建模實(shí)例 22
2.3.1 導(dǎo)入和修復(fù)
幾何模型 23
2.3.2 抽取模型中面 26
2.3.3 簡(jiǎn)化幾何模型 27
2.3.4 優(yōu)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 28
2.4 本章小結(jié) 32
第3章 建立有限元模型 33
3.1 二維單元建模
33
3.1.1 三角形及四邊形單元建模 33
3.1.2 二維單元質(zhì)量檢查 38
3.1.3 二維單元建模實(shí)例 40
3.2 三維單元建模 46
3.2.1 四面體單元建模 47
3.2.2 六面體單元建模
48
3.2.3 三維單元質(zhì)量檢查 54
3.2.4 四面體單元建模實(shí)例 54
3.2.5 六面體單元建模實(shí)例 62
3.3 特殊單元建模 78
3.3.1 特殊單元建模 79
3.3.2 特殊單元質(zhì)量檢查 81
3.3.3 特殊單元建模實(shí)例 82
3.4 本章小結(jié) 86
第4章 結(jié)構(gòu)有限元模型的快速修改 87
4.1 單元變形基礎(chǔ)知識(shí) 87
4.2 二維單元網(wǎng)格變形 90
4.3 三維單元網(wǎng)格變形
92
4.4 二維有限元網(wǎng)格變形實(shí)例一 94
4.4.1 創(chuàng)建域和控制柄 94
4.4.2 執(zhí)行網(wǎng)格變形 98
4.5 二維有限元網(wǎng)格變形實(shí)例二 99
4.5.1 創(chuàng)建局部坐標(biāo)系 100
4.5.2 創(chuàng)
建變形體 100
4.5.3 創(chuàng)建對(duì)稱 101
4.5.4 分割變形體進(jìn)行模型變形 101
4.5.5 更新變形體邊界進(jìn)行模型變形 103
4.6 三維有限元網(wǎng)格變形實(shí)例 105
4.6.1 創(chuàng)建域和控
制柄 105
4.6.2 分割外環(huán)域 106
4.6.3 增加圓管中部截面的外徑 107
4.6.4 偏移扶手內(nèi)徑 108
4.7 本章小結(jié) 110
第5章 ANSYS/LsDyna數(shù)據(jù)接口技術(shù)及應(yīng)用 111
5.1 靜力分析實(shí)例 111
5.1.1 輸入模型數(shù)據(jù)文件 112
5.1.2 定義載荷和約束 112
5.1.3 更新ANSYS單元類型 116
5.1.4 定義材料屬性 117
5.1.5 定義單元屬性 117
5.1.6 創(chuàng)建控制卡片 119
5.1.7 輸出模型文件 119
5.2 模態(tài)分析實(shí)例 119
5.2.1 輸入模型數(shù)據(jù)文件 120
5.2.2 定義材料屬性 120
5.2.3 定義單元屬性 121
5.2.4 定義約束 122
5.2.5 創(chuàng)建載荷步及控制卡片 123
5.2.6 輸出模型文件 124
5.3 接觸非線性分析實(shí)例 124
5.3.1 輸入模型數(shù)據(jù)文件 125
5.3.2 定義ANSYS三維接觸
125
5.3.3 創(chuàng)建模型約束及載荷 134
5.3.4 創(chuàng)建控制卡片 137
5.3.5 輸出模型文件 138
5.4 跌落分析實(shí)例 138
5.4.1 輸入模型數(shù)據(jù)文件 139
5.4.2 創(chuàng)建非線性
材料 139
5.4.3 定義體單元單元屬性 142
5.4.4 定義初始速度*INITIAL VELOCITY
GENERATION卡片 143
5.4.5 建立螺絲刀與剛性平板之間的接觸
*CONTACT_ SURFACE_TO_
SURFACE
143
5.4.6 定義*DEFORMABLE_TO_RIGID_
AUTOMATIC卡片 144
5.4.7 定義重力影響*LOAD_BODY_Y
卡片 145
5.4.8 定義平板邊界條件*BOUNDARY_
SPC_SET卡片 145
5.4.9 建立求解時(shí)
間卡片* CONTROL_
TERMINATION 146
5.4.10 建立質(zhì)量縮放卡片*CONTROL_
TIMESTEP 146
5.4.11 建立節(jié)點(diǎn)輸出卡片*DATEBASE>
DATEBASE_OPTION 147
5.4.12 輸出模型文件 148
5.5 本章小結(jié) 148
第6章 Abaqus數(shù)據(jù)接口技術(shù)及應(yīng)用 149
6.1 靜力分析實(shí)例 149
6.1.1 輸入模型數(shù)據(jù)文件 150
6.1.2 檢查和編輯模型內(nèi)容 150
6.1.3 針對(duì)托架組
件創(chuàng)建和分配一個(gè)
*MATERIAL卡片 151
6.1.4 約束支架到托架上 152
6.1.5 定義邊界條件 154
6.1.6 定義載荷步 155
6.1.7 定義載荷步輸出請(qǐng)求并輸出文件 156
6.2 接觸非線性分析實(shí)例 157
6.2.1 輸入模型數(shù)據(jù)文件 157
6.2.2 定義實(shí)體單元接觸面 158
6.2.3 定義板殼單元接觸面 160
6.2.4 通過Set定義接觸面 161
6.2.5 定
義接觸面接觸參數(shù) 163
6.2.6 定義接觸對(duì) 164
6.3 本章小結(jié) 165
第7章 Pamcrash數(shù)據(jù)接口技術(shù)及應(yīng)用 166
7.1 碰撞分析實(shí)例一 166
7.1.1 輸入模型文件數(shù)據(jù)
166
7.1.2 選擇Pam-Crash 2G配置文件 167
7.1.3 創(chuàng)建控制卡片 167
7.1.4 賦予單元類型 169
7.1.5 定義材料屬性及部件卡片 170
7.1.6 定義接觸 171
7.1.7 定義剛性墻
172
7.1.8 創(chuàng)建邊界條件 175
7.1.9 創(chuàng)建時(shí)間歷程 176
7.1.10 創(chuàng)建函數(shù) 176
7.1.11 創(chuàng)建sensor卡片 177
7.1.12 輸出模型文件 177
7.2 碰撞分析實(shí)例二 178
7.2.1 輸入模型文件數(shù)據(jù) 178
7.2.2 創(chuàng)建控制卡片 179
7.2.3 設(shè)置單元類型 183
7.2.4 定義材料屬性 184
7.2.5 定義接觸關(guān)系 185
7.2.6 定義加速度
186
7.2.7 建立邊界約束 187
7.2.8 輸出模型文件 187
7.3 本章小結(jié) 187
第8章 Nastran/RADIOSS數(shù)據(jù)接口技術(shù)及應(yīng)用 188
8.1 靜強(qiáng)度分析實(shí)例 188
8.1.1 輸入模型文
件數(shù)據(jù) 189
8.1.2 創(chuàng)建材料集合器和組件 189
8.1.3 網(wǎng)格劃分 190
8.1.4 施加邊界條件 190
8.1.5 創(chuàng)建Nastran子工況 192
8.1.6 寫出Nastran輸入文件 193
8.2 線性
屈曲分析實(shí)例 193
8.2.1 輸入模型文件數(shù)據(jù) 194
8.2.2 創(chuàng)建載荷集合器 194
8.2.3 施加載荷邊界條件 195
8.2.4 創(chuàng)建載荷步 196
8.2.5 提交計(jì)算 197
8.2.6 查看后處理
結(jié)果 198
8.3 響應(yīng)譜分析實(shí)例 198
8.3.1 輸入模型文件數(shù)據(jù) 199
8.3.2 創(chuàng)建EIGRL卡片 199
8.3.3 創(chuàng)建模型約束 199
8.3.4 使用TABLED1卡片定義輸入的
響應(yīng)譜
200
8.3.5 定義DTI、SPECSEL卡片 202
8.3.6 定義RSPEC卡片 202
8.3.7 定義結(jié)構(gòu)模態(tài)阻尼 203
8.3.8 定義PARAM卡片 204
8.3.9 定義輸出要求 204
8.3.10 定義響應(yīng)
譜分析載荷步 204
8.3.11 提交計(jì)算 205
8.3.12 查看后處理結(jié)果 205
8.4 本章小結(jié) 206
附錄 207
參考文獻(xiàn) 223

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10. Office 2010辦公自動(dòng)化高級(jí)應(yīng)用實(shí)例教程（第二版） [主編 謝海燕 吳紅梅 陳永梅]
11. Office高級(jí)應(yīng)用項(xiàng)目式教程 [主編 李觀金 林龍健 王靜]
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15. Office 2016辦公自動(dòng)化案例教程 [主編 林灃 鐘明]
16. 辦公軟件高級(jí)應(yīng)用 [主 編 闕清賢 黃詮]
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18. MSC Nastran動(dòng)力分析指南（第二版） [李保國(guó) 黃曉銘 裴延軍 李偉 ]
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20. 計(jì)算機(jī)一級(jí)MS Office全真模擬手冊(cè)（第二版） [主編 張建軍 李瑛 王鋒]
21. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（Windows 7+Office 2010） [主編 張曉琪 唐天國(guó)]
22. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)與習(xí)題指導(dǎo)（Windows 7+Office 2010） [主編 唐天國(guó) 曾慶勇]
23. Altium Designer 17電路設(shè)計(jì)案例教程 [主編 王靜]
24. ANSYS AQWA軟件入門與提高 [主編 高巍]
25. MSC Adams 多體動(dòng)力學(xué)仿真基礎(chǔ)與實(shí)例解析（第二版） [湯滌軍 張躍 編著]
26. ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例（第二版） [李占營(yíng) 闞川 等編著]
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28. 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論（基于Windows 7+Office 2010）（第二版） [主編 柳青]
29. 全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試一級(jí)MS Office教程及實(shí)訓(xùn)指導(dǎo) [主編 張心越 劉玉芳 邢怡]
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