編輯推薦
★作者具有豐富的實際工作經驗,齣版過多本暢銷書。
★書中所有案例均經過作者的精挑細選,均為實際工作中常用且經常齣錯的典型案例。讓讀者的學習事半功倍。
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內容簡介
《CAD/CAM/CAE工程應用叢書:ABAQUS 6.12有限元分析從入門到精通》以ABAQUS 6.12版為軟件平颱,介紹瞭ABAQUS的操作命令及其在工程結構數值分析中的使用方法和技巧。
《CAD/CAM/CAE工程應用叢書:ABAQUS 6.12有限元分析從入門到精通》分基礎應用篇和實際工程篇兩個層次講解,共16章。基礎應用篇(第1~9章)包括有限單元法的基礎理論、ABAQUS入門知識介紹,幾何建模技術與技巧、分析步的概念與設置方法、相互作用的概念與使用、載荷與邊界條件的定義、網格的劃分、作業的創建與設置以及可視化後處理技術;實際工程篇(第10~16章)依托工程中常見的實例,按照不同的分析方式,分層次、分類彆地進行瞭詳盡的操作演示與方法教學。本書根據實際應用為讀者提供的專題包括結構靜力學分析、顯式與隱式的動力學分析、綫性與非綫性的靜力與動力學分析、接觸分析、熱結構耦閤問題分析、加工過程仿真等,具有一定的參考價值。
《CAD/CAM/CAE工程應用叢書:ABAQUS 6.12有限元分析從入門到精通》工程背景深厚,內容豐富,講解詳盡,內容安排由淺入深,適用於不同層次的ABAQUS用戶,既可作為大、中專院校相關專業高年級本科生、研究生的參考用書,也可供相關專業的工程技術人員參考使用。
內頁插圖
目錄
齣版說明
前言
第1章 有限單元法分析概述
1.1 有限單元法基礎理論
1.1.1 有限元法的誕生和發展
1.1.2 有限元法的基本思想
1.2 ABAQUS簡介
1.3 ABAQUS文件係統
1.4 本章小結
第2章 ABAQUS操作入門
2.1 ABAQUS用戶界麵
2.2 ABAQUS相關約定
2.2.1 ABAQUS中的單位製
2.2.2 ABAQUS中的坐標係
2.2.3 ABAQUS中的自由度
2.3 ABAQUS分析流程
2.4 本章小結
第3章 建立模型
3.1 部件與草圖(Part& Sketch)
3.1.1 部件模塊簡介
3.1.2 建模實例-滅火器啓動開關
3.2 屬性(Property)
3.2.1 屬性模塊簡介
3.2.2 創建材料
3.2.3 創建與指派截麵
3.3 裝配(Assembly)
3.3.1 導入部件
3.3.2 裝配實例-發動機連杆組件
3.4 本章小結
第4章 分析步
4.1 分析步
4.1.1 準備模型
4.1.2 通用靜力學分析步
4.1.3 通用隱式動力學分析步
4.1.4 通用顯式動力學分析步
4.1.5 綫性攝動分析步
4.2 輸齣設置
4.2.1 輸齣請求管理器
4.2.2 編輯輸齣請求
4.3 分析步模塊的其他功能
4.3.1 ALE自適應網格
4.3.2 求解控製
4.4 本章小結
第5章 相互作用
5.1 相互作用
5.1.1 接觸屬性
5.1.2 定義接觸
5.2 約束(Constraint)
5.2.1 綁定(Tie)約束
5.2.2 剛體(Rigid body)約束
5.2.3 顯示體(Display body)約束
5.2.4 耦閤(Coupling)約束
5.3 連接器(Connector)
5.3.1 連接器的截麵特性
5.3.2 連接器的特徵綫
5.3.3 連接單元
5.4 本章小結
第6章 載荷與邊界條件
6.1 載荷(Load)
6.1.1 定義載荷
6.1.2 集中力
6.1.3 彎矩
6.1.4 壓強
6.2 邊界條件(Boundary Condition)
6.2.1 創建邊界條件
6.2.2 編輯對稱/反對稱/完全固定邊界條件
6.2.3 編輯位移/鏇轉邊界條件
6.3 本章小結
第7章 網格劃分
7.1 種子(SEED)
7.1.1 為部件實例布種
7.1.2 為邊布種
7.2 網格控製
7.2.1 網格形狀
7.2.2 網格劃分技術與算法
7.2.3 網格控製注意事項
7.3 單元族
7.3.1 單元的錶徵
7.3.2 實體單元
7.3.3 殼單元
7.3.4 梁單元
7.3.5 桁架單元
7.4 網格劃分
7.4.1 選擇單元類型
7.4.2 劃分網格
7.5 網格劃分進階技巧
7.5.1 網格檢查
7.5.2 高質量的網格
7.6 本章小結
第8章 作業
8.1 作業模塊
8.1.1 各功能模塊調用邏輯
8.1.2 創建作業
8.1.3 管理作業
8.2 網格自適應過程
8.3 本章小結
第9章 後處理與數據可視化
9.1 在模型上顯示結果
9.1.1 變形圖
9.1.2 雲圖
9.1.3 符號變量
9.2 圖錶輸齣
9.2.1 曆程變量XY數據輸齣
9.2.2 場變量XY數據輸齣
9.2.3 關於路徑的XY變量輸齣
9.3 製作動畫
9.4 本章小結
第10章 綫性靜態分析
10.1 綫性靜力學分析概述
10.1.1 靜力學分析的基本概念
10.1.2 結構靜力學分析的方法
10.2 綫性靜力學分析-滑動軸承
10.2.1 問題描述
10.2.2 分析過程
10.3 初識INP文件
10.3.1 INP文件概述
10.3.2 INP文件實例講解
10.4 本章小結
第11章 非綫性分析
11.1 非綫性問題概述
11.1.1 綫性與非綫性
11.1.2 非綫性的來源
11.1.3 非綫性問題求解方法
11.2 非綫性問題實例
11.2.1 幾何非綫性問題-薄闆的大變形
11.2.2 材料非綫性問題-橡膠的超彈性
11.3 本章小結
第12章 動力學分析
12.1 動力學分析的理論基礎
12.1.1 固有頻率和模態
12.1.2 振型疊加
12.1.3 阻尼
12.1.4 瞬態動力學
12.2 動力學問題實例
12.2.1 綫性動力學問題實例-模態分析
12.2.2 非綫性動力學問題實例-衝擊與侵徹
12.3 本章小結
第13章 接觸問題分析
13.1 接觸問題概述
13.1.1 接觸麵間的相互作用
13.1.2 在ABAQUS中定義接觸
13.1.3 接觸算法
13.1.4 接觸工程分析的關鍵技術
13.2 接觸問題實例
13.2.1 接觸問題基礎實例-法蘭的密封尺寸
13.2.2 剛性接觸問題實例-塑性加工過程仿真
13.3 本章小結
第14章 顯式動態分析
14.1 顯式動態分析簡介
14.1.1 顯式動態問題的産生及其形式
14.1.2 顯式動態分析的主要方法
14.1.3 隱式和顯式的比較
14.2 顯式動態分析實例
14.2.1 ABAQUS/Explicit實例-手機跌落測試
14.2.2 ABAQUS/Explicit實例-彈丸侵蝕靶體的分析
14.3 本章小結
第15章 熱分析
15.1 熱力學基礎知識
15.1.1 符號與單位
15.1.2 熱分析相關基礎知識
15.2 熱分析實例
15.2.1 ABAQUS瞬態熱分析-金屬散熱管的溫度場研究
15.2.2 ABAQUS熱應力分析-刹車盤片的熱效應
15.3 本章小結
第16章 加工仿真應用
16.1 機械加工仿真概述
16.1.1 機械加工問題的特徵
16.1.2 計算成本優化
16.2 機械加工仿真實例
16.2.1 ABAQUS仿真實例-鏇壓加工
16.2.2 ABAQUS仿真實例-鉚接
16.3 本章小結
參考文獻
前言/序言
結構仿真的智慧之光:ABAQUS 6.12 有限元分析深度探索 在現代工程設計與製造的宏偉藍圖中,精確的結構力學行為預測是實現高性能、高可靠性和低成本的關鍵。從航空航天的精巧部件到汽車的堅固底盤,再到醫療器械的精密植入物,每一個承載著功能與安全的結構,都離不開嚴謹的理論分析和精密的仿真計算。本文獻,一本旨在引領您深入理解和精通ABAQUS 6.12有限元分析的權威指南,將為您打開結構仿真領域的一扇智慧之門。 為何選擇ABAQUS? ABAQUS,作為全球最強大、最全麵的有限元分析軟件之一,以其卓越的求解能力、豐富的材料模型庫、多樣的分析類型以及高度的靈活性,成為眾多行業仿真工程師的首選。它能夠模擬從簡單的綫性靜態分析到極其復雜的非綫性動態過程,涵蓋瞭材料非綫性、幾何非綫性、接觸、損傷、斷裂、疲勞等諸多工程實踐中常見但又極具挑戰性的問題。ABAQUS 6.12 版本,作為該軟件發展曆程中的一個重要裏程碑,不僅繼承瞭其前代産品的優良基因,更在用戶界麵、求解器效率、功能擴展以及特定工程領域的支持上進行瞭顯著的提升。掌握ABAQUS 6.12,意味著您掌握瞭應對現代工程復雜力學挑戰的利器。 本書的目標與價值 本書的編寫旨在係統性地、由淺入深地引導讀者掌握ABAQUS 6.12有限元分析的核心理論、操作技巧以及實際應用。我們不迴避復雜性,而是以清晰的邏輯、詳實的步驟和豐富的案例,幫助您建立堅實的理論基礎,逐步提升仿真分析的深度和廣度。無論您是初次接觸有限元分析的在校學生,還是希望係統提升ABAQUS技能的在職工程師,抑或是緻力於將仿真技術應用於解決實際工程難題的研究者,本書都能為您提供寶貴的指導和助益。 內容架構與亮點:循序漸進,全麵精通 本書的內容設計遵循瞭從基礎到高級、從理論到實踐的學習路徑,力求讓每一位讀者都能獲得最大的學習效益。 第一部分:基礎奠基——認識ABAQUS與有限元理論 ABAQUS軟件概覽與安裝配置: 我們將首先為您介紹ABAQUS的整體架構、主要模塊(如ABAQUS/CAE、ABAQUS/Standard、ABAQUS/Explicit)及其各自的特點和應用場景。同時,提供詳細的軟件安裝與配置指南,確保您能夠順利搭建起學習環境。 有限元方法基礎: 深入淺齣地講解有限元法的基本原理,包括離散化、形函數、單元方程的組裝、邊界條件的施加以及求解過程。這一部分旨在幫助您理解ABAQUS“為什麼”能工作,建立對仿真背後的物理和數學邏輯的深刻認識。 ABAQUS/CAE用戶界麵與基本操作: ABAQUS/CAE是進行模型前處理(建模、材料定義、載荷施加、網格劃分)和後處理(結果查看、可視化)的核心圖形用戶界麵。我們將逐一介紹其主要功能區域,包括Parts(零件)、Property(屬性)、Assembly(裝配)、Step(分析步)、Interaction(交互)、Load(載荷)、Mesh(網格)和Job(作業)等模塊,並通過簡單的實例演示,讓您快速熟悉軟件的操作流程。 第二部分:核心分析技術——解鎖ABAQUS的強大功能 綫性靜態分析: 這是最基本也是最常用的分析類型。我們將詳細講解如何進行綫性靜態分析,包括應力、應變、位移的計算,以及如何解釋和評估分析結果。通過實例,您將學會如何為簡單的結構施加載荷和約束,並分析其響應。 非綫性分析: 現實世界中的許多結構行為是非綫性的,如材料屈服、大變形、接觸等。本部分將重點闡述ABAQUS在處理材料非綫性(塑性、屈服準則)、幾何非綫性(大變形、穩定性分析)以及接觸非綫性(接觸算法、摩擦、粘附)方麵的強大能力。我們將通過復雜的實例,展示如何設置和求解這些非綫性問題,並深入分析非綫性效應如何影響結構響應。 動態分析: 涉及瞬時載荷、衝擊、振動等情況時,動態分析是必不可少的。我們將介紹瞬態動力學分析和模態分析,講解如何設置質量矩陣、阻尼,以及如何進行諧波響應分析、隨機響應分析等。 熱-結構耦閤分析: 許多工程應用涉及熱載荷對結構性能的影響,例如發動機部件、電子設備等。本書將詳細介紹如何利用ABAQUS進行熱-結構耦閤分析,包括熱傳導、對流、輻射等熱載荷的定義,以及熱應力、熱位移的計算。 疲勞與損傷分析: 結構在重復載荷作用下的疲勞壽命預測是保證産品可靠性的關鍵。我們將介紹ABAQUS中與疲勞和損傷相關的模塊和分析步驟,包括S-N麯綫、應力強度因子法等,幫助您評估結構的耐久性。 第三部分:進階應用與優化——提升仿真能力的深度與廣度 接觸與約束的深入應用: 接觸是許多工程問題中的重要組成部分,其準確模擬是分析成功的關鍵。我們將深入探討ABAQUS中各種接觸類型、接觸屬性、接觸滲透控製等高級設置,並介紹各種約束(如Tie、Spring、Rigid Wall等)的詳細應用,使您能夠應對復雜裝配體的仿真需求。 材料模型的選擇與應用: ABAQUS提供瞭極其豐富的材料模型庫,涵蓋瞭金屬、塑料、橡膠、復閤材料、混凝土、土壤等多種材料。本書將重點講解不同材料模型的適用條件、參數定義方法,並提供針對特定材料的仿真案例,幫助您選擇最適閤工程問題的材料模型。 網格劃分策略與質量控製: 網格質量直接影響仿真結果的精度和收斂性。我們將深入探討各種網格劃分技術,包括結構化網格、非結構化網格、自適應網格等,並介紹如何評估和改進網格質量,以獲得可靠的仿真結果。 高級分析技術: 針對特定領域,我們將介紹更多高級分析技術,例如: 斷裂力學分析: 針對裂紋擴展和結構完整性評估。 屈麯與後屈麯分析: 針對薄壁結構和穩定性失效。 顯式動力學分析(ABAQUS/Explicit): 針對高速碰撞、爆炸等瞬態衝擊問題。 優化設計(Optimization): 結閤ABAQUS的優化模塊,實現結構的參數化設計和性能優化。 腳本與二次開發: 對於需要自動化重復性任務或實現特定定製化功能的工程師,我們將簡要介紹ABAQUS的Python腳本接口,讓您能夠通過編程提升工作效率。 第四部分:實踐案例與工程應用——理論聯係實際 本書的每一項核心技術講解都將輔以精心設計的、具有代錶性的工程案例。這些案例涵蓋瞭機械、汽車、航空航天、土木工程、生物醫學工程等多個領域,例如: 汽車部件的碰撞安全仿真 航空發動機葉片的應力與振動分析 橋梁結構的靜力與動力響應評估 醫療植入物的生物力學仿真 高分子材料的非綫性力學行為模擬 通過對這些案例的詳細剖析,您將不僅能夠學習到ABAQUS的具體操作步驟,更能理解如何在實際工程問題中建立閤適的分析模型、選擇恰當的分析技術,以及如何解讀和應用仿真結果。 附帶DVD-ROM光盤 本書附帶的DVD-ROM光盤內容豐富,包括: ABAQUS 6.12軟件的演示版本或安裝指導(如適用)。 書中所有案例的 ABAQUS 模型文件和數據文件,方便您進行對照學習和修改。 相關的視頻教程,以直觀的方式演示關鍵操作步驟和技巧。 精選的ABAQUS相關技術文檔和參考資料。 結語 在競爭日益激烈的工程領域,能夠熟練運用高級仿真工具進行精確分析,是提升産品競爭力和創新能力的關鍵。ABAQUS 6.12 有限元分析從入門到精通,不僅僅是一本技術書籍,更是一位循循善誘的導師,一個內容詳實的工具箱,一套行之有效的學習方法。它將帶領您從零開始,逐步掌握ABAQUS的精髓,最終成為一名自信、高效的結構仿真工程師。請跟隨本書的指引,開啓您的結構仿真之旅,釋放無限的工程智慧。