Marc有限元实例分析教程

　　本书介绍了MSC.Marc软件在各个领域的基本理论和使用方法。包括MSC.Marc软件概况，有限单元法求解基本过程，几何建模和网格生成的基本方法，Mentat常用菜单命令，MSC.Marc软件在结构线弹性静力分析、材料非线性分析、几何非线性和屈曲分析、接触分析、动力学分析、断裂力学分析、热传导和热应力分析、电磁场分析的基本理论和使用方法，网络自适应和重划分的使用方法，用户子程序的基本使用方法，滑动轴承分析基本理论和使用方法。书中含有许多典型算例的菜单命令流，所附光盘中含有每个例题的具体操作过程，便于读者学习。本书内容较广泛，读者可根据自己的需要进行选择性阅读。本书可作为从事航空航天、核工业、铁路运输业、石油化工、机械制造、能源、汽车、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利等领域广大工程技术人员使用MSC.Marc软件的参考书，也可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习MSC.Marc软件的教材或参考书。

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第1章 程序概况

1.1 MSC公司与MSC.Marc
1.2 MSC.Marc的产品
1.3 Marc程序结构的特点
1.4 Marc安装后的有关目录
1.5 软件文档
1.6 Marc的文件系统
1.7 软件接口功能

第2章 基本求解过程

2.1 线弹性分析有限单元法的基本步骤
2.2 非线性的分类及有限单元法的基本流程
2.3 非线性方程组的求解方法
2.4 非线性迭代的收敛判据
2.5 单元的使用方法及数值积分
2.6 Marc软件的运行
2.7 运行Marc所需的Job文件的数据构成
2.8 求解器
2.9 内存分配和空间需求

第3章 几何建模与网格生成

3.1 Mentat概况及使用方法
3.2 单元的类别及质量评定
3.3 单元的直接定义
3.4 几何建模
3.4.1 控制点的生成
3.4.2 线的生成
3.4.3 面的生成
3.4.4 实体的生成
3.5 用映射法生成网格与操作示范
3.6 自动生成网格
3.6.1 Mentat几何定义
3.6.2 Mentat几何修复
3.6.3 设置种子点
3.6.4 ADVANCING FRONT四边形、三角形单元生成器
3.6.5 DELAUNAY三角形单元生成器
3.6.6 Overlay覆盖网格生成技术
3.6.7 四面体单元生成器
3.6.8 六面体单元生成器
3.7 Mentat的其他网格处理功能
3.8 例题

第4章 Mentat常用菜单命令

4.1 边界条件的定义（BOUNDRAY CONDITIONS）
4.2 初始条件的定义（INITIAL CONDITIONS）
4.3 材料特性的定义（MATERIAL PROPERTIES）
4.4 选择功能（SELECT）
4.5 表格功能的使用（TABLE）
4.6 几何特性的定义（GEOMETRIC PROPERTIES）
4.7 接触条件的定义（CONTACT）
4.8 载荷工况的定义（LOADCASES）
4.8.1 分析种类的选择
4.8.2 LOADCASES的定义
4.9 定义作业参数并提交运行（JOBS）
4.10 后处理（RESULTS）
4.11 静态菜单命令

第5章 线弹性静力分析

5.1 二维线弹性静力分析
5.2 三维线弹性静力分析

第6章 材料非线性

6.1 综述
6.2 弹塑性分析
6.2.1 概述
6.2.2 屈服准则
6.2.3 流动准则
6.2.4 关联流动和各向同性硬化
6.2.5 其他屈服准则和硬化定律
6.2.6 塑性求解过程和列式
6.2.7 利用Marc/Mentat进行弹塑性分析
6.3 蠕变分析
6.3.1 概述
6.3.2 蠕变现象
6.3.3 本构方程
6.3.4 求解过程
6.3.5 利用Marc求解蠕变问题
6.4 橡胶材料特性的分析
6.4.1 概述
6.4.2 弹性体的宏观行为
6.4.3 Mooney材料
6.4.4 Rivilin表达式
6.4.5 Ogden模型
6.4.6 在应力函数中采用Lagrange乘子
6.4.7 用Marc程序进行弹性体材料分析
6.5 各向异性行为与复合材料结构
6.5.1 概述
6.5.2 弹性材料行为
6.5.3 在Marc中指定材料模型
6.5.4 失效准则
6.6 材料试验曲线拟合
6.6.1 概述
6.6.2 材料试验
6.6.3 读入数据
6.6.4 采用基于不变量应变能函数拟合数据
6.7 例题
6.7.1 厚壁筒的弹塑性分析
6.7.2 椭圆形管道的蠕变分析
6.7.3 带孔复合材料板应力分析

第7章 几何非线性与屈曲分析

7.1 综述
7.2 几何非线性问题的有限单元法
7.2.1 几何非线性的应变度量
7.2.2 几何非线性的应力度量
7.2.3 非线性有限元的Lagrange格式
7.3 屈曲分析
7.3.1 屈油分析分类
7.3.2 线性屈曲分析
7.3.3 非线性屈曲分析
7.4 失稳路径的弧长法
7.4.1 增量加载方式
7.4.2 弧长法
7.5 材料非线性与屈曲／失稳分析
7.5.1 材料非线性与几何非线性
7.5.2 包含材料非线性的屈曲分析
7.6 屈曲分析实例——部分球壳受外压的屈曲分析
7.6.1 线性屈曲分析
7.6.2 失稳路径分析
7.6.3 Buckle increment分析

第8章 接触分析

8.1 综述
8.1.1 接触问题的描述方法
8.1.2 Marc软件提供的接触算法
8.1.3 接触算法的基本流程
8.2 接触体的定义和运动描述
8.2.1 可变形接触体的定义
8.2.2 刚性接触体的定义
8.2.3 允许传热分析的刚性接触体的定义
8.2.4 刚体运动描述
8.2.5 描述刚体运动的初始条件
8.3 接触探测
8.3.1 接触容限
8.3.2 偏斜系数
8.3.3 接触检查顺序
8.4 施加接触约束以及修改接触约束
8.4.1 刚体与变形体之间的接触约束
8.4.2 变形体与变形体的接触约束
8.4.3 接触约束的满足与接触体定义顺序的关系
8.5 模拟摩擦
8.5.1 滑动库仑摩擦模型
8.5.2 剪切摩擦
8.5.3 粘－滑摩擦模型
8.5.4 其他摩擦模型
8.5.5 关于摩擦的其他说明
8.6 模拟分离
8.7 其他接触功能
8.7.1 粘合
8.7.2 释放
8.7.3 过盈检查／过盈闭合量设置
8.7.4 对称平面
8.8 厚壁橡胶圆筒受压分析
8.9 厚壁圆筒过盈配合分析

第9章 动力学分析

9.1 综述
9.2 特征值问题
9.2.1 数学列式
9.2.2 求解特征值的数值技术
9.2.3 刚体模态
9.3 简谐分析
9.3.1 复数算式
9.3.2 采用Marc／Mentat进行简谐分析
9.4 阻尼模型
9.4.1 减振器及粘性阻尼
9.4.2 模态阻尼
9.4.3 瑞利阻尼
9.4.4 数值阻尼
9.5 谱响应分析
9.5.1 从基于谱密度的大地运动
9.5.2 刚体基运动引起的结构激励
9.5.3 利用Marc程序进行谱响应分析
9.6 线性动力瞬态分析
9.6.1 线性动力学分析基础
9.6.2 直接积分方法
9.6.3 模态叠加法
9.6.4 精度和稳定性
9.6.5 时间步长的选择
9.6.6 采用Mentat进行线性瞬态分析的前处理
9.7 非线性瞬态分析
9.7.1 非线性方程的直接积分
9.7.2 塑性的影响
9.7.3 几何非线性
9.7.4 非线性加载和边界条件
9.7.5 精度和稳定性
9.7.6 利用Marc和Mentat进行非线性瞬态分析
9.8 固支方板的特征频率分析
9.9 两个变形体之间的动力接触分析

第10章 断裂力学问题的有限元分析

10.1 综述
10.2 断裂力学理论简介
10.3 有限元分析方法
10.4 奇异单元法
10.5 利用Marc/Mentat程序进行断裂力学分析
10.6 承受轴向拉伸双边开槽试样J积分计算

第11章 温度场分析和热应力分析

11.1 综述
11.2 热传导分析的有限元法
11.2.1 热传导问题的数学描述
11.2.2 热传导问题的有限元法
11.2.3 非线性热传导分析的收敛判定
11.3 用Marc/Mentat实施传热分析
11.3.1 Marc提供的热传导单元
11.3.2 常规传热分析的数据定义流程
11.3.3 散热片分析
11.3.4 用Marc/Mentat完成表面间热辐射分析
11.4 热应力分析
11.4.1 热应力分析的有限元描述
11.4.2 热应变
11.4.3 用Marc／Mentat完成热应力分析
11.4.4 散热片热弹性分析

第12章 电磁场分析

12.1 综述
12.2 静电场分析
12.2.1 静电场分析方程
12.2.2 静电场分析单元
12.2.3 2－D静电场分析实例
12.3 静磁场分析
12.3.1 静磁分析的方程
12.3.2 静磁场分析单元
12.3.3 2－D静磁场分析实例
12.4 电磁场分析
12.4.1 瞬态电磁分析列式
12.4.2 简谐电磁分析列式
12.4.3 电磁场分析单元

第13章 网格自适应与重划分

13.1 综述
13.2 误差准则
13.3 单元网格细化对策
13.4 线性自适应分析算例
13.5 网格重划分
13.6 重划分分析算例

第14章 用户子程序

14.1 综述
14.2 用户子程序分类及常用用户子程序
14.2.1 用户定义的加载、边界条件和状态变量
14.2.2 用户定义的各向异性材料特性和本构关系
14.2.3 粘塑性和广义塑性子程序
14.2.4 粘弹性子程序
14.2.5 修改几何形状的子程序
14.2.6 定义输出量的子程序
14.2.7 定义滑动轴承分析的子程序
14.2.8 其他子程序
14.3 利用公共块进行数据传递
14.4 利用内部子程序进行矩阵运算
14.5 用户子程序例题——受移动载荷作用的方板分析

第15章 滑动轴承分析

15.1 综述
15.2 单元类型
15.3 计算结果
15.4 技术背景
15.5 滑动轴承润滑分析dat文件中参数的含义
15.6 例题——有限宽度下滑动轴承分析
15.6.1 模型描述
15.6.2 边界条件定义
15.6.3 材料特性
15.6.4 承载能力
15.6.5 阻尼和刚度特性
15.6.6 在新的旋转位置处的承载能力
15.6.7 Mentat菜单命令流
15.6.8 编辑输入文件并提交运算
15.6.9 后处理

附录

附录A 用TYING实现节点自由度间的线性约束
附录B Singularity Ratio（奇异比）
附录C 重起动功能
附录D 输入数据文件示例
附录E 输出结果文件示例

参考文献