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第1章 有限元分析和CAE软件1

1.1 有限元分析1

1.2 有限元方法和有限元分析的历史1

1.3 有限元分析的工程应用2

1.4 有限元分析的流程3

1.5 CAE软件概述和主要的有限元分析软件4

第2章 SAMCEF软件介绍8

2.1 西门子工业软件比利时有限公司8

2.2 SAMCEF的发展历史8

2.3 SAMCEF系列软件介绍9

2.3.1 前后处理软件SAMCEF Field9

2.3.2 通用求解器12

2.4 SAMCEF专业分析软件包14

2.4.1 SAMCEF Rotor转子动力学软件包14

2.4.2 SAMCEF Machine Tools机床分析软件包20

2.4.3 SAMCEF for Wind Turbine风电分析软件包23

2.4.4 SAMCEF Amaryllis高温分解与烧蚀分析软件包24

2.4.5 SAMCEF for Power Line andSubstations输电线和变电站专业集成软件包25

第3章 SAMCEF基本分析过程29

3.1 SAMCEF软件的安装29

3.1.1 硬件系统要求29

3.1.2 软件系统要求30

3.1.3 SAMCEF的安装30

3.2 SAMCEF的启动和用户界面34

3.2.1 SAMCEF Field的启动34

3.2.2 SAMCEF Field的用户界面36

3.3 SAMCEF Field的菜单界面37

3.3.1 SAMCEF Field菜单界面的基本概况37

3.3.2 鼠标的使用38

3.3.3 人机对话界面（MMI）40

3.4 SAMCEF Field V5的功能45

3.4.1 参数化45

3.4.2 几何模型46

3.4.3 网格46

3.4.4 装配单元46

3.4.5 材料特性46

3.4.6 分析47

3.4.7 工作过程48

3.4.8 报告和输出50

3.5 SAMCEF有限元分析简单实例51

3.5.1 问题描述51

3.5.2 导入几何模型51

3.5.3 修补几何模型52

3.5.4 数据的定义54

3.5.5 生成有限元网格56

3.5.6 求解57

3.5.7 后处理59

第4章 SAMCEF Field建模功能64

4.1 概述64

4.1.1 建模介绍64

4.1.2 建模功能65

4.1.3 图标库66

4.2 创建几何对象66

4.2.1 创建点66

4.2.2 创建线67

4.2.3 创建面67

4.2.4 创建轴67

4.2.5 创建无限大平面68

4.2.6 创建草图68

4.2.7 拉伸建模70

4.2.8 旋转建模70

4.2.9 体素的创建71

4.2.10 创建交点或交线72

4.2.11 创建螺旋线72

4.2.12 创建扫描模型72

4.2.13 面合并成壳73

4.2.14 粘合73

4.2.15 融合73

4.2.16 创建区域73

4.3 几何对象的修补75

4.3.1 删除操作75

4.3.2 修改操作76

4.3.3 特性转换80

4.4 其他基本操作82

4.4.1 输入和输出82

4.4.2 复制和粘贴83

4.4.3 投影83

4.4.4 修改85

4.4.5 分析87

4.4.6 爆炸87

4.4.7 提取88

4.4.8 偏移88

4.4.9 复制89

4.4.10 移动89

4.4.11 放置91

4.4.12 冻结92

4.4.13 数据资料93

4.4.14 参数设置93

第5章 分析数据定义96

5.1 分析类型96

5.1.1 分析类型简介96

5.1.2 更改分析类型97

5.1.3 几种典型的分析类型97

5.2 分析数据100

5.2.1 分析数据简介100

5.2.2 基本概念100

5.2.3 数据库101

5.2.4 局部分析数据103

5.2.5 应用数据103

5.2.6 分析数据对话框106

5.2.7 物理数据类型111

5.2.8 特殊的单元111

5.3 单元特性定义117

5.3.1 单元类型117

5.3.2 单元参数定义118

5.4 材料数据定义126

5.4.1 材料类型126

5.4.2 定义方法126

5.5 边界条件127

5.5.1 边界条件类型127

5.5.2 各类型边界条件简介128

5.6 载荷定义129

5.6.1 载荷简介129

5.6.2 载荷类型129

5.7 装配连接定义130

5.7.1 装配连接简介130

5.7.2 连接类型简介130

第6章 SAMCEF Field分析求解133

6.1 求解参数设置133

6.1.1 求解菜单133

6.1.2 校验分析数据133

6.1.3 设置133

6.1.4 载荷工况142

6.1.5 结果选择142

6.1.6 输出控制143

6.2 求解运行143

6.2.1 转换和运行143

6.2.2 求解监控144

6.2.3 求解器配置146

6.2.4 求解命令147

第7章 SAMCEF Field后处理148

7.1 SAMCEF Field结果后处理概述148

7.1.1 后处理菜单148

7.1.2 结果图标149

7.2 后处理方法和过程149

7.2.1 结果属性149

7.2.2 结果单位——色标150

7.2.3 结果样式——显示模式153

7.2.4 结果属性——变形和变形系数154

7.2.5 结果属性——网格155

7.2.6 结果属性——结果使用网格或使用外形155

7.2.7 绘制模式156

7.2.8 动画158

7.2.9 列表158

7.2.10 结果绘图160

7.2.11 结果参数162

7.2.12 结果标准163

7.2.13 绑定或分离节 点和外形164

7.2.14 卸载结果164

7.2.15 输入结果实体164

7.2.16 超单元恢复165

7.2.17 为将来恢复保存超单元165

第8章 线性结构分析应用实例166

8.1 连杆应力分析166

8.1.1 实例分析166

8.1.2 分析模型和载荷条件166

8.1.3 建立分析模型166

8.1.4 定义分析数据168

8.1.5 划分有限元网格170

8.1.6 求解171

8.1.7 查看结果171

8.2 离心叶轮应力分析173

8.2.1 实例分析173

8.2.2 建立模型173

8.2.3 定义分析数据174

8.2.4 网格177

8.2.5 求解178

8.2.6 后处理180

第9章 模态分析实例184

9.1 连杆模态分析184

9.1.1 实例分析184

9.1.2 分析数据184

9.1.3 模态分析过程184

9.1.4 计算结果186

9.2 壳结构模态分析实例188

9.2.1 实例分析188

9.2.2 操作步骤188

第10章 热分析实例192

10.1 实例分析192

10.2 启动192

10.3 建立模型192

10.4 定义分析数据193

10.5 网格划分194

10.6 计算195

10.7 查看结果196

第11章 结构非线性分析实例197

11.1 弹塑性材料结构的非线性分析197

11.1.1 实例分析197

11.1.2 启动197

11.1.3 定义分析数据198

11.1.4 网格划分199

11.1.5 计算200

11.1.6 查看结果200

11.2 接触非线性实例200

11.2.1 实例分析200

11.2.2 操作步骤200

第12章 机构运动非线性分析实例205

12.1 曲柄滑轨结构非线性分析实例205

12.1.1 实例分析205

12.1.2 启动205

12.1.3 定义分析数据206

12.1.4 装配组件206

12.1.5 网格划分209

12.1.6 计算209

12.1.7 查看结果210

12.2 四连杆机构动力学分析210

12.2.1 问题描述210

12.2.2 创建几何模型210

12.2.3 定义分析数据211

12.2.4 网格划分214

12.2.5 计算214

12.2.6 查看结果214

第13章 转子动力学理论背景217

13.1 概述217

13.1.1 转子动力学问题217

13.1.2 转子动力学的基本假设217

13.2 模型217

13.2.1 转子模型217

13.2.2 静子模型220

13.2.3 模型减缩221

13.2.4 连接部件222

13.2.5 载荷224

13.2.6 时域系统方程224

13.2.7 频率域系统方程225

第14章 转子动力学分析实例226

14.1 悬臂盘转子临界转速分析226

14.1.1 实例分析226

14.1.2 建立分析模型227

14.1.3 定义分析数据228

14.1.4 网格232

14.1.5 求解233

14.1.6 后处理234

14.1.7 用直接法求解临界转速237

14.1.8 弹性支承条件临界转速239

14.2 阶梯轴转子临界转速分析242

14.2.1 实例分析242

14.2.2 建立分析模型243

14.2.3 定义分析数据245

14.2.4 网格250

14.2.5 求解252

14.2.6 后处理253

14.2.7 用直接法求解临界转速259

14.3 阶梯轴转子谐波响应分析262

14.3.1 实例分析262

14.3.2 建立分析模型263

14.3.3 定义分析数据264

14.3.4 网格268

14.3.5 求解269

14.3.6 后处理271

14.4 阶梯轴转子瞬态响应分析272

14.4.1 实例分析272

14.4.2 建立分析模型274

14.4.3 定义分析数据275

14.4.4 网格278

14.4.5 求解279

14.4.6 后处理280

14.5 阶梯轴转子二维模型临界转速分析282

14.5.1 实例分析282

14.5.2 建立分析模型283

14.5.3 定义分析数据285

14.5.4 网格288

14.5.5 求解289

14.5.6 后处理289

14.6 阶梯轴转子临界转速分析（超单元）292

14.6.1 实例分析292

14.6.2 建立分析模型294

14.6.3 定义分析数据295

14.6.4 网格298

14.6.5 求解298

14.6.6 导入超单元299

14.6.7 重新定义分析数据300

14.6.8 超单元求解302

14.6.9 后处理302

14.7 单盘转子临界转速分析（三维实体模型）305

14.7.1 实例分析305

14.7.2 建立分析模型306

14.7.3 定义分析数据307

14.7.4 网格划分310

14.7.5 求解311

14.7.6 后处理313

14.8 循环对称分析实例317

14.8.1 概述317

14.8.2 启动317

14.8.3 定义分析数据318

14.8.4 网格划分319

14.8.5 计算320

14.8.6 查看结果321

14.8.7 查看完整三维结果321

14.9 航空发动机低压转子分析323

14.9.1 问题描述323

14.9.2 建立分析模型323

14.9.3 定义分析数据324

14.9.4 网格划分329

14.9.5 求解330

14.9.6 后处理331

14.10 旋转坐标系分析实例332

14.10.1 概述332

14.10.2 启动332

14.10.3 定义分析数据333

14.10.4 网格划分335

14.10.5 稳态计算336

14.10.6 查看结果336

14.10.7 建立单元组337

14.10.8 临界转速计算337

14.10.9 查看临界转速结果338

14.11 混合模型分析实例339

14.11.1 1D-3D混合模型339

14.11.2 2D-3D混合模型342

14.12 滚动轴承支承转子分析实例349

14.12.1 问题描述349

14.12.2 建立分析模型349

14.12.3 定义分析数据350

14.12.4 网格划分354

14.12.5 求解355

14.12.6 后处理355

14.12.7 其他工况357

14.13 滚动轴承支承转子瞬态响应分析实例359

14.13.1 问题描述359

14.13.2 建立分析模型359

16.13.3 定义分析数据360

14.13.4 网格划分366

14.13.5 求解367

14.13.6 后处理369

14.13.7 其他工况371

第15章 扭转振动374

15.1 扭转振动概述374

15.2 简单两惯量系统375

15.3 齿轮系统376

15.4 系统运动方程378

15.5 固有频率和模态381

15.6 扭转振动瞬态分析382

第16章 扭转振动分析实例384

16.1 简单两惯量系统384

16.1.1 概述384

16.1.2 建立分析模型384

16.1.3 定义分析数据385

16.1.4 网格389

16.1.5 求解389

16.1.6 后处理391

16.1.7 直接法求解临界转速393

16.2 单自由度齿轮传动转子分析395

16.2.1 概述395

16.2.2 建立分析模型396

16.2.3 定义分析数据396

16.2.4 网格400

16.2.5 求解401

16.2.6 后处理403

16.2.7 第二种模型计算结果403

16.2.8 第三种模型计算结果404

16.3 四惯量齿轮传动系统406

16.3.1 概述406

16.3.2 建立分析模型406

16.3.3 定义分析数据407

16.3.4 网格410

16.3.5 求解411

16.3.6 后处理412

16.4 三轴船舶推进轴系（不考虑齿轮柔性）414

16.4.1 概述414

16.4.2 建立分析模型415

16.4.3 定义分析数据416

16.4.4 网格421

16.4.5 求解421

16.4.6 后处理422

16.4.7 直接法求解422

16.5 发电机-齿轮箱-压缩机轴系（考虑齿轮柔性）424

16.5.1 概述424

16.5.2 建立分析模型425

16.5.3 定义分析数据426

16.5.4 网格431

16.5.5 求解431

16.5.6 后处理431

16.5.7 用直接法求解432

第17章 SAMCEF特殊分析实例434

17.1 复合材料分析434

17.1.1 实例分析434

17.1.2 操作步骤434

17.2 简单电缆线分析439

17.2.1 模型描述439

17.2.2 启动软件设置440

17.2.3 电缆线分析440

17.3 充满流体的箱体分析444

17.3.1 模型描述444

17.3.2 启动软件设置444

17.3.3 非线性分析444

17.3.4 模态分析447