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上篇　虚拟仿真技术基本理论1

第1章　绪论1

1.1　虚拟仿真技术的形成和发展1

1.2　虚拟仿真技术的应用范围2

1.2.1　虚拟仿真技术在现代高端机械领域内的应用2

1.2.2　虚拟仿真技术在国内的应用及前景3

1.3　虚拟仿真软件简介4

第2章　动力学理论基础知识7

2.1　坐标系7

2.1.1　坐标系概述7

2.1.2　确定不同坐标系位置和方向的方法8

2.2　质点运动9

2.2.1　质点运动的描述9

2.2.2　点合成运动概念10

2.2.3　点的速度合成定理11

2.2.4　点的加速度合成定理12

2.3　刚体运动17

2.3.1　刚体的平面运动与分解17

2.3.2　平面图形内各点的速度和加速度18

2.3.3　刚体的合成运动23

2.4　广义坐标和自由度28

2.4.1　约束及其分类28

2.4.2　广义坐标30

2.4.3　广义坐标变分30

2.4.4 自由度31

2.5　多体动力学理论31

2.5.1　多体动力学研究对象及基本概念32

2.5.2　多刚体系统动力学33

2.5.3　多柔体系统动力学36

2.5.4　多体动力学求解39

2.6　虚拟仿真软件中机械系统的运动分析44

2.6.1　机械系统运动分析基础44

2.6.2　机械系统运动学分析及求解46

2.6.3　机械系统动力学分析及求解47

2.6.4　机械系统静力学及线性化分析求解49

2.7 ADAMS求解器算法49

2.7.1　微分代数方程的求解算法49

2.7.2　坐标减缩的微分方程算法50

2.8 ADAMS/View介绍及基本功能51

2.8.1 界面介绍52

2.8.2　基本操作54

2.8.3　视图窗口设置60

2.8.4　显示方式设置62

2.8.5　操作环境与信息管理66

中篇　有限元理论及方法69

第3章　有限元法的力学基础69

3.1　弹性力学的基本方程和边界条件69

3.2　弹性力学的变分原理73

3.2.1　应变能和应变余能73

3.2.2　虚位移原理和最小势能原理73

3.2.3　虚应力原理和最小余能原理75

3.2.4 Hellinger-Reissner变分原理76

3.2.5　胡海昌-鹫津久一郎变分原理79

3.2.6　参数变分原理81

3.3　变分原理的应用实例87

3.4　里茨法和伽辽金法91

第4章　有限元法98

4.1 协调模型——位移元99

4.2　平衡模型Ⅰ107

4.3　平衡模型Ⅱ108

4.4　杂交应力模型109

4.5　杂交位移模型112

4.6　混合模型113

第5章　常用的有限元单元115

5.1　三角形单元族115

5.2　等参数单元119

5.3　奇异性单元123

5.4　板壳单元126

5.4.1　三角形薄板单元和薄壳单元127

5.4.2　厚板单元和厚壳单元134

第6章　弹性动力学问题的有限元方法142

6.1　弹性系统的动力学方程142

6.1.1　达朗贝尔原理和动力学方程142

6.1.2　哈密尔顿原理和动力学方程143

6.1.3　质量矩阵143

6.1.4　阻尼矩阵144

6.2　弹性结构的自由振动特性145

6.2.1　特征值问题的一些特性146

6.2.2　矩阵特征值问题的求解方法149

6.3　弹性系统的动力响应156

6.3.1　中心差分法157

6.3.2　威尔逊（Wilson-θ）法158

6.3.3　纽马克（Newmark）法159

6.3.4　模态叠加法160

下篇　应用实例162

第7章　300t门式双梁起重机虚拟仿真与分析162

7.1　300t门式双梁起重机基本情况介绍162

7.2　300t门式双梁起重机运行状态虚拟仿真分析163

7.2.1　300t门式双梁起重机虚拟样机建模过程163

7.2.2　300t门式双梁起重机所受载荷情况和工况168

7.2.3　300t门式双梁起重机虚拟仿真试验分析结果169

7.3　300t门式双梁起重机典型金属结构的有限元分析179

7.3.1　起重机有限元模型建模过程179

7.3.2　起重机有限元分析计算过程189

第8章　L型门式起重机虚拟仿真与分析204

8.1　L型门式起重机基本参数与三维建模204

8.2　L型门式起重机运行状态虚拟仿真分析207

8.2.1　L型门式起重机虚拟样机建模207

8.2.2　L型门式起重机受载情况与虚拟仿真分析208

8.2.3　L型门式起重机虚拟仿真分析结果209

8.3　L型门式双梁起重机典型金属结构的有限元分析224

第9章　双梁桥式起重机虚拟仿真与分析238

9.1　双梁桥式起重机虚拟样机建模238

9.2　双梁桥式起重机虚拟仿真计算结果242

第10章　40t门座式起重机典型金属结构分析254

10.1　40t门座式起重机结构分析和有限元建模254

10.2　40t门座式起重机结构件载荷和工况的确定265

10.3　40t门座式起重机有限元计算结果267

附录　ADAMS软件基本操作281

附录A　ADAMS/View实体建模与虚拟仿真计算281

A.1　建模工具与基本形状建模281

A.2　复杂形体几何建模283

A.3　修改几何形体与构件特征284

A.4　约束机构与施加载荷288

A.5　虚拟仿真分析过程与调试294

附录B　ADAMS/Solver求解器基本理论297

B.1　ADAMS/Solver的建模语句298

B.2　ADAMS/Solver的函数表达式302

B.3　ADAMS/Solver的命令语句与仿真控制304

附录C　虚拟仿真计算后处理的使用方法307

C.1　后处理程序及基本后处理操作307

C.2　仿真结果曲线绘制311

C.3　输出仿真结果动画313

C.4　仿真结果曲线的编辑和运算316

C.5　设置和编辑曲线图的图面内容318

参考文献322