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目录1

第1章概述1

1.1 MSC.Software公司简介1

1.2 MSC.Marc概况2

1.3 MSC.Patran概况4

1.4 MSC.Marc Preference5

1.5正向转换和执行分析作业6

1.6反向转换7

1.7导入输入文件7

1.8模板数据库8

1.9 MSC.Patran/Marc的基本操作8

1.10分析类型10

1.11 文件类型11

第2章工况与时间步14

2.1综述14

2.2时间18

2.3多工况的用法22

2.3.1 多工况分析22

2.3.2轴对称－3D分析与温度载入26

2.4重启动28

第3章单元类型的选择31

3.1综述31

3.1.1 单元的拓扑结构31

3.1.2 MSC.Patran/Marc中单元的其他特点31

5.7.3 MSC.Patran/Marc中定义复合材料模型 132

3.1.3单元的选定33

3.2实体单元34

3.2.1 完全积分单元与剪力自锁36

3.2.2 减缩积分单元与沙漏问题37

3.2.3假定应变单元与网格扭曲38

3.2.4 二阶减缩积分单元39

3.2.5 HERRMANN单元40

3.2.6实体单元选择的基本原则40

3.3壳单元41

3.3.1壳单元的结果42

3.3.2壳单元的应力方向43

3.3.3 MSC.Patran/Marc 中壳单元及其属性的定义43

3.4梁单元44

3.5多点约束47

3.6特殊单元49

3.6.1 GAP单元49

3.6.2 CABLE单元50

3.6.3 REBAR单元51

3.7网格自适应与重划分53

3.7.1 误差准则54

3.7.2网格重划分的控制准则55

3.7.3 MSC.Patran/Marc 中网格自适应与重划分的实现55

3.8循环对称57

4.1 非线性分析分类59

第4章非线性分析59

4.1.1材料非线性60

4.1.2几何非线性60

4.1.3边界非线性61

4.2求解控制62

4.3 收敛测试64

4.3.1残差准则64

4.3.2位移准则65

4.3.3 应变能测试准则66

4.3.4 MSC.Patran/Marc 中收敛测试的定义67

4.4加载与增量步策略70

4.4.1载荷增量70

4.4.2固定步长载荷增量大小的选择71

4.4.3 自动载荷步长72

4.4.4弧长法74

4.4.5弧长法在MSC.Patran/Marc中的使用79

4.5.1问题描述81

4.5.2基于小变形理论的线性分析过程81

4.5实例：集中力作用下的悬臂梁81

4.5.3基于大变形理论的分析过程93

第5章材料本构关系98

5.1 综述98

5.2弹性与弹塑性99

5.2.1 弹性99

5.2.2弹塑性102

5.2.3理想塑性与刚塑性112

. 5.3.2蠕变现象113

5.3.1概述113

5.3蠕变113

5.3.3 本构方程114

5.3.4在MSC.Patran/Marc中进行蠕变分析115

5.4超弹性117

5.4.1 概述117

5.4.2体积不可压缩性及Herrmann单元117

5.4.3弹性体的宏观行为118

5.4.4常用超弹性材料的本构关系119

5.4.5 在应力函数中采用Lagrange乘子122

5.4.6 MSC.Patran/Marc中超弹性材料参数的定义122

5.5粘弹性125

5.5.1 概述125

5.5.2粘弹性本构关系126

5.5.3 MSC.Patran/Marc中粘弹性本构关系的定义128

5.6.1 失效准则129

5.6材料的失效129

5.6.2 MSC.Patran/Marc失效准则的定义130

5.7材料的各向异性行为与复合材料131

5.7.1 概述131

5.7.2层合复合材料131

5.8材料参数拟合133

5.8.1概述133

5.8.2材料试验134

5.8.3 MSC.Patran/Marc中的材料参数拟合135

5.9实例：单向拉伸过程分析140

5.9.1 问题描述140

5.9.2分析过程140

第6章 大位移和屈曲153

6.1 综述153

6.2大位移与大变形问题的有限元法154

6.3 屈曲分析159

6.4材料非线性与屈曲／失稳分析166

6.5其他几何非线性问题166

6.6实例：盒形梁的屈曲分析168

6.6.1 问题描述168

6.6.2分析过程169

6.7实例：复合材料套管的屈曲分析195

6.7.1 问题描述195

6.7.2分析过程195

第7章接触分析218

7.1 综述218

7.1.1 表面间的相互作用218

7.1.2接触问题的描述方法219

7.1.3 MSC.Patran/Marc软件提供的接触算法220

7.1.4接触算法的基本流程221

7.2接触体的定义和运动描述222

7.2.1可变形接触体的定义222

7.2.2刚性接触体的定义223

7.2.3 允许传热分析的刚性接触体的定义225

7.2.4刚体运动描述225

7.2.5描述刚体运动的初始条件226

7.2.6 MSC.Patran/Marc中接触体的定义226

7.3接触探测231

7.3.1接触容限231

7.3.2偏斜系数233

7.3.3接触检查顺序233

7.3.4 MSC.Patran/Marc中接触探测的定义234

7.4模拟摩擦236

7.4.1滑动库仑摩擦模型236

7.4.2剪切摩擦238

7.4.3粘－滑摩擦模型239

7.4.4其他摩擦模型240

7.4.5关于摩擦的其他说明240

7.4.6 MSC.Patran/Marc中摩擦参数的定义240

7.5模拟分离242

7.5.1设置分离力242

7.5.2分离后释放接触反力242

7.5.3控制节点分离的发生242

7.5.4 MSC.Patran/Marc模拟分离的定义243

7.6施加接触约束以及修改接触约束244

7.6.1 刚体与变形体之间的接触约束244

7.6.2变形体与变形体的接触约束244

7.6.3 接触约束的满足与接触体定义顺序的关系245

7.7.1 粘合246

7.7.2释放246

7.7其他接触功能246

7.7.3过盈检查／过盈闭合量设置247

7.7.4对称平面247

7.8 MSC.Patran/Marc中定义接触问题247

7.8.1接触问题定义过程247

7.8.2定义包含接触的工况248

7.8.3接触表的设置248

7.9 MSC.Patran/Marc中接触分析的结果输出251

7.10接触分析中的出错处理253

7.11 实例：橡胶密封分析254

7.11.1问题描述254

7.11.2分析过程255

7.12实例：销－扣的插入与拔出过程分析274

7.12.1 问题描述274

7.12.2分析过程275

7.13.1问题描述295

7.1 3 实例：曲别针成形过程分析295

7.13.2分析过程296

第8章热分析315

8.1综述315

8.2热分析方程及边界条件315

8.2.1 热传导问题的数学描述315

8.2.2热传导问题的有限元法316

8.3非线性热传导分析的收敛判定319

8.3.1 非线性热传导有限元分析319

8.3.2设置判定迭代收敛的控制参数323

8.3.3 最小初始步长的确定325

8.4用MSC.Patran/Marc实施传热分析326

8.4.1 MSC.Patran/Marc提供的热传导单元326

8.4.2常规传热分析的数据定义流程327

8.5.1 问题描述331

8.5实例：结构的稳态热传导分析331

8.5.2分析过程332

8.6实例：瞬态热传导分析341

8.6.1问题描述341

8.6.2分析过程342

第9章热－结构耦合分析357

9.1 综述357

9.2场序热－结构耦合分析358

9.2.1热应力分析358

9.2.2热膨胀363

9.3完全热－结构耦合分析364

9.3.1边界条件的定义365

9.3.2材料本构关系的定义367

9.3.3耦合问题的求解方法368

9.4.2分析过程370

9.4实例：利用瞬态热传导分析结果进行热应力分析问题描述370

9.4.1 问题描述370

9.5 实例：铝压圈的热－机耦合分析380

9.5.1问题描述380

9.5.2分析过程380

第10章动力学分析405

10.1综述405

10.2特征值问题405

10.2.1数学列式405

10.2.2求解特征值的数值技术406

10.2.3刚体模态408

10.3简谐分析409

10.3.1复数算式409

10.3.2采用MSC.Patran/Marc进行简谐分析409

10.4.1减振器及粘性阻尼410

10.4阻尼模型410

10.4.2模态阻尼413

10.4.3瑞利阻尼413

10.4.4数值阻尼414

10.5谱响应分析415

10.5.1 基于谱密度的大地运动415

10.5.2刚体基运动引起的结构激励417

10.5.3利用MSC.Patran/Marc程序进行谱响应分析420

10.6线性动力瞬态分析421

10.6.1 线性动力学分析基础421

10.6.2直接积分方法422

10.6.3模态叠加法424

10.6.4精度和稳定性424

10.6.5时间步长的选择424

10.7非线性瞬态分析425

10.7.1 非线性方程的直接积分426

10.7.2塑性的影响427

10.7.3 几何非线性427

10.7.4非线性加载和边界条件427

10.7.5精度和稳定性428

10.8 利用MSC.Patran/Marc进行瞬态分析429

10.9实例：传输塔的频率响应分析429

10.9.1 问题描述429

10.9.2分析过程429

10.10实例：悬臂盒形梁线性瞬态分析445

10.10.1 问题描述445

10.10.2分析过程446

10.11 实例：传输塔的频谱响应分析471

10.11.1 问题描述471

10.11.2分析过程473

主要参考文献484