高清PDF《复合材料结构CAE教程》袁国青

本书第1章着重介绍了复合材料结构和CAE的概念，并就复合材料结构CAE的任务、内容、研究方法以及课程的地位和作用进行了阐述；第2到第6章从介绍有限元法基础知识入手，结合大型通用有限元软件ASYS,阐述了利用通用软件进行结构分析的基本过程和方法，在此基础上详细介绍了分析复合材料结构的若干单元类型和进行复合材料结构分析的前后处理知识，并给出了若干算例，初学者可以通过模仿和完成课后练习来理解和掌握复合材料结构数值分析的基础知识，培养自己对复合材料结构的仿真分析能力：第7和第8章介绍的参数化设计语言和基于CAD数模的有限元建模方法是开展复杂结构问题分析的有效途径：第9章介绍的专业设计分析软件则很好地将宏细观复合材料力学的知识工具化了，对用户更自如地进行复合材料结构设计会大有助益：第10章集中介绍了若干有特色的软件并就复合材料结构CAE发展趋势和面临的挑战进行了探讨。
本书的主要读者为初涉复合材料结构有限元分析的本科生、研究生和其他工程技术人员。第1一10章的内容则对中高级用户也有一定的参考价值。

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第1章绪论1
1.1复合材料结构概述1
1.2CAE的基本概念及其发展沿革4
1.2.1CAE的基本概念4
1.2.2CAE在产品研制中的作用6
1.2.3CAE技术的发展沿革7
1.2.4CAE技术的实际工程应用8
1.3复合材料结构CAE的任务、内容和研究方法9
1.4复合材料结构CAE课程的地位和作用9
习题10
第2章有限元法基础11
2.1有限元法概念11
2.2有限元法的一般步骤13
2.3有限元法示例13
2.4有限元法解结构强度、刚度、振动及稳定性问题的概念23
2.4.1应用有限元法分析静力强度、刚度问题的概念23
2.4.2应用有限元法求解结构振动问题的概念23
2.4.3应用有限元法求解结构稳定问题的概念24
2.5非线性问题及其有限元法26
2.6有限元法的收敛性准则27
2.7有限元法与其他分析方法的比较28
2.7.1梁振动的运动方程29
2.7.2准确的解析解（分离变量法）29
2.7.3近似的解析解30
2.7.4数值解之有限差分法31
2.7.5数值解之有限元法32
习题35

第3章大型通用有限元软件结构分析基本过程和方法36
3.1概述36
3.1.1利用有限元法进行结构分析的过程36
3.1.2有很元模型的概念36
3.1.3CAE软件ANSYS的使用环境、图形用户界面和输出文件简介37
3.2基于ANSYS的有限元建模方法42
3.2.1设置工作目录42
3.2.2指定作业名和分析标题43
3.2.3定义图形界面过滤参数44
3.2.4 ANSYS的单位制45
3.2.5定义单元类型45
3.2.6定义单元实常数47
3.2.7定义单元裁面参数48
3.2.8定义材料属性54
3.2.9几何建模和有限元建模概述55
3.2.10坐标系56
3.2.11实体建模63
3.2.12耦合和约束91
3.2.13模型的合并和归档94
3.3 ANSYS分析的加载与求解95
3.3.1加载96
3.3.2 ANSYS的求解103
3.4 ANSYS分析的结果后处理108
3.4.1通用后处理器(P0ST1)109
3.4.2单元表115
3.4.4时间历程后处理器(P0ST26)125
3.5 ANSYS分析算例131
第4章。复合材料结构有限元分析的单元143
4.2复合材料层合板壳理论的若干基础知识144
4.3复合材料层合板壳单元146
4.3.1 SHELL181单元146
4.3.2 SHELL281单元154
4.3.3 SHELL208单元159
4.3.4 SHELL209单元164
4.4复合材料层合实体单元169

4.4.1S0儿1D185层合实体单元169
4.4.2S0儿1D186层合实体单元173
4.4.3S0儿1D278层合实体热传导分析单元178
4.4.4S0儿ID279层合实体热传导分析单元181
4.5实体壳单元183
4.5.1S0儿SH190单元的基本属性183
4.5.2S0儿SH190单元的选项184
4.5.3S0儿SH190的数据输入185
4.5.4S0儿SH190单元的输出数据185
4.5.5S0儿SH190单元的假定和很定条件188
4.6C0 hesive单元 189
4.6.1界而单元189
4.6.2提批单元193
4.6.31NTER202单元197
4.6.41NTER203界面单元198
4.6.51NTER204单元199
4.6.6NTER205单元201
4.6.7分折现括的接粒单元202
习题204
第5章复合材料结构有限元分析的前处理与后处理206
5.1复合材料结构有限元分析的前处理206
5.1.1复合材料结构有限元建模的特点206
5.1.2层合复合材料单元的选项设置207
5.1.3铺层材料性能数据的输入210
5.1.4截面铺层方案的定义212
5.1.5层合壳单元中节点偏置的设定213
5.1.6本构矩降的直接输入215
5.1.7逻辑选择216
5.1.8输入CAD软件中创建好的几何模型218
5.1.9划分网格218
5.1.10复合材料结构分析中应遵循的建模规则223
5.2复合材料失效准则及相关参数的输人226
5.2.1复合材料失效准别226
5.2.2在ANSYS中失效准则值的含义231
5.2.3在ANSYS中指定失效准则中材料性能的命令233
5.2.4定义失效准则的一些注意事项233
5.3复合材料结构分析的后处理235
5.3.1复合材料结构分折的目的与输出站果235

5.3.2结果的图形星示240
5.3.3结采的数据列表243
5.3.4特定量沿相定路径的变化规律244
第6章复合材料结构分析实例247
6.1悬臂复合材料工字梁的静强度分析247
6.1.1采月层合壳单元分析247
6.1.2采月层合实体单元分析254
6.2加筋峡板的特征值屈曲分析260
6.2.1定义单元类型、材料参数和藏面262
6.2.2建立有很元模型262
6.2.3添加约束和载荷并求解264
6.2.4观察结果265
6.3复合材料层合板拉伸的层间应力分析266
6.3.1定义单元类型、材料参数和藏面266
6.3.2建立有很元模型267
6.3.3添加约束和载荷并求解268
6.3.4现察结果269
6.4单钉连接破坏线荷分折270
6.4.1定义单元类型、材料特性270
6.4.2建立几何模型271
6.4.3划分单元网络274
6.4.4定义接触对276
6.4.5加载求解278
6.4.6后处现279
6.5阶梯形胶接连接分析280
6.5.1定义单元280
6.5.2定义失效准则281
6.5.3建立有限元模型281
6.5.4添加约束和载荷并求解283
6.5.5现察结果283
6.6复合材料梁热一力拥合弯曲问题分285
6.6.1定义工作丈件名与工作标题285
6.6.2定义单元类型、材料参数286
6.6.3建立有限元模型287
6.6.4加战与求解288
6.6.5查看结果289

第7查参数化设计语言及其应用293
7.1APD儿简介293
7.1.1参数化建模实例294
7.1.2用APD儿命令进行流程控制实例295
7.1.3用APDL命令流进行结构响应分析的全过程实例295
7.2APDL参数类型及其应用297
7.2.1APD儿参数类型297
7.2.2参数的命名297
7.2.3标量参数及其月法298
7.2.4数组参数及其用法305
7.2.5 ANSYS内部函数312
7.3APD儿.常用命令313
7.4APD儿宏314
7.4.1宏的生战314
7.4.2宏文件命名妮则314
7.4.3宏的搜索路径315
7.4.4在ANSYS中生成宏315
7.4.5用文本编辑器生成315
7.4.6使用宏库文件315
7.4.7运行宏和宏库文件316
7..8程序流的控制320
7.5APD月应用示例320
7.5.1悬臂梁分析的命今流文件320
7.5.2加脐壁板稳定分析的命令流文件323
习题327
第8章基于CAD数模的有限元建模方法328
8.1概述328
8.2Aut0CAD的几何模型与ANSYS的交互328
8.2.1将工字梁的CAD线模型导入ANSYS的示例329
8.2.2将一垂尾的CAD点线模型导入ANSYS的示例331
8.3CAT1A几何模型导人ANSYS的方法332
8.3.1基于g5格式文件实施导入332
8.3.2直接基于CAT1A图形文件实流乎入333
8.3.3基于CAT1A建立的加筋壁板模型的导入示例334
8.4 HyperMesh的数模转换及有限元建模示例335
8.4.1 HyperMesh软件简介335
8.4.2将CAT1A儿何摸型导入Hypermesh337
8.4.3 HyperMesh的有限元模型与ANSYS的交互339

8.4.4使用Hypermesh和ANSYS联合求解叶片静强度的示例339
习题346
第9章复合材料专业设计分析软件在CAE中的应用348
9.1概述348
9.2复合材料专业设计分析软件ESAComp简介348
9.3单层板的创建和细观力学分析349
93.1单层板的创建350
9.3.2单层恢的细观力学分祈353
9.4单层板的宏观力学分析354
9.4.1单层板的应力一应变头系355
9.4.2 Carpet白线355
9.5层合板的创建和性能分析356
9.5.1层合板的创建357
9.5.2层合板的性能分析358
9.6板分析367
9.7梁分析369
9.7.2抽向载荷分折370
9.7.3横向载荷分析370
9.7.4梁的圆有领率分析372
9.8胶接接头分析372
9.8.1添加将合材料372
9.8.2创建胶接接头373
9.83创建边界条件与载荷373
9.8.4载荷响应和失效分析374
9.9机械连接接头分析375
9.9.1创建机械连接接头376
9,9.2我芬响应分折375
9,10上SAC0mD与ANSYS的有限元接口376
9,11后处理模块C0mp0lyX378
习题379
第10章复合材料结构CAE的发展380
10.1概述380
10.2可用于二、三次复合材料结构分析的特色软件380
10.2.1p型自适应有很元软件StressCheck简介380
10.2.2多尺度复合材料新进失效/耐久性/损伤客限分析软件Geoa简介386

10.2.3复合材料结构优化设计Hyper Works平台的OptiStruct模块功能简介388
10.3可用于一、二次复合材料结构分析的特色软件395
10.3.1复合材料性能表征和鉴定分析软件MCQ简介395
10.3.2复合材料与结构多尺度建模分析软件Digimat简介396
10.4复合材料结构工艺仿真软件397
10.4.1 FiberSIM软件简介397
10.4.2 PAM-RTM树脂模注工艺仿真软件简介413
10.5复合材料结构分析面临的问题与挑战416
参考文献417

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