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　　CATIA在提供了3D产品造型基本功能的基础上，扩展了工程结构分析、虚拟仿真、数字化加工等模块，使计算机辅助产品设计的链条趋于完善。从最初的概念设计到最终产品的形成，CATIA提供了完整的2D和3D设计、参数化混合建模、数字样机、数据管理等手段。同时，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计、工程结构分析、数字样机仿真、数控加工和CATweb网络应用解决方案有机地结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境。与专用的工程结构分析软件相比较，因CATIA所提供的工程分析模块使设计与分析工作能够在同一个软件平台环境下完成，不需要格式转换及适应性调整，应用更便捷，效率更高，数据传递更完整、准确。

内容简介

　　《CATIA 工程结构分析》一书以典型结构、典型工程环境为例详细讲解了CATIA工程结构分析的流程、方法以及工程运用。根据铺垫基础知识、熟悉分析流程、进行技术操作和实践应用的顺序，设置了有限元分析基础、CATIA工程结构分析模块综述、模型准备及预处理、网格划分、虚拟零件、联接关系、联接特性、约束、载荷、模型检查、求解与分析、工程实例等12章，以及工程结构分析过程中常用的力学符号及物理量纲、CATIA工程分析功能图标一览表等附录，力求系统和全面地表述计算机辅助工程结构分析的相关知识。

目录

前言
第1章 有限元分析基础 1
1．1 概述 1
1．1．1 有限元分析的概念 1
1．1．2 一般步骤 1
1．1．3 优越性 2
1．1．4 应用领域 3
1．2 基础知识 4
1．2．1 基本概念 4
1．2．2 基本方程 7
1．2．3 位移模式 9
1．2．4 虚位移原理 15
1．2．5 平面问题分类 17
1．3 模型建立 20
1．3．1 建模原则 20
1．3．2 单元类型及特性定义 23
1．3．3 对称性分析 24
1．3．4 边界条件的建立 27
1．4 静力学分析 36
1．4．1 杆系分析 36
1．4．2 弹性力学平面问题 43
1．4．3 轴对称问题 46
1．4．4 空间问题 51
1．4．5 薄板弯曲 56
1．5 动态分析 59
1．5．1 内容与任务 59
1．5．2 单元分析 60
1．5．3 总体矩阵集成 62
1．5．4 固有特性分析 62
1．5．5 响应分析 64
第2章 CATIA工程分析模块综述 66
2．1 概况 66
2．1．1 模块功能 66
2．1．2 进入模块前的设置 66
2．1．3 进入模块的方法 69
2．2 工作窗口 71
2．2．1 窗口布局 71
2．2．2 工具栏 71
2．2．3 结构树 77
2．3 工程分析流程 78
第3章 模型准备及预处理 79
3．1 材料添加 79
3．1．1 材料添加方法 79
3．1．2 材料库 81
3．1．3 零件材料添加 86
3．1．4 装配件材料添加 88
3．1．5 连接关系材料添加 90
3．2 用户自定义材料 91
3．3 材料的修改 94
3．3．1 材料属性的修改 94
3．3．2 材料纹理的定位 98
3．4 模型简化 99
3．4．1 装配体简化 99
3．4．2 零部件细节处理 100
第4章 网格划分 102
4．1 网格划分的基本原则 102
4．2 网格划分的方法 103
4．3 通用结构分析工作台划分网格 104
4．3．1 实体网格划分 104
4．3．2 曲面网格划分 112
4．3．3 梁单元网格划分 114
4．4 高级网格划分工作台划分网格 118
4．4．1 曲面填充的实体网格划分 118
4．4．2 曲面网格划分 120
4．4．3 高级梁单元网格划分 134
4．5 网格质量分析 141
4．5．1 自由棱边显示 142
4．5．2 交叉和干涉检查 144
4．5．3 重复单元检查 146
4．5．4 平面切割 150
4．5．5 单元质量分析 150
4．6 定义单元特性 157
4．6．1 实体单元特性 157
4．6．2 壳单元特性 162
4．6．3 梁单元特性 167
第5章 虚拟零件 176
5．1 概述 176
5．1．1 定义 176
5．1．2 工具栏 177
5．2 柔性虚件和刚性虚件 178
5．2．1 柔性虚件 178
5．2．2 刚性虚件 179
5．2．3 刚柔性虚件的区别 180
5．3 接触虚件 181
5．4 弹簧虚件 183
5．4．1 柔性弹簧虚件 183
5．4．2 刚性弹簧虚件 187
5．4．3 刚柔性弹簧虚件的区别 189
第6章 连接关系 190
6．1 概述 190
6．2 通用连接关系 190
6．3 点连接关系 192
6．3．1 装配件内点连接关系 192
6．3．2 零件内点连接关系 194
6．4 线连接关系 196
6．4．1 装配件内线连接关系 196
6．4．2 零件内的线连接关系 198
6．5 面连接关系 200
6．5．1 装配件内面连接关系 200
6．5．2 零件内面连接关系 201
6．6 点连接支撑 202
6．6．1 点-点连接关系 203
6．6．2 结合面分析点 204
第7章 连接特性 206
7．1 概述 206
7．2 面-面连接特性 208
7．2．1 滑动连接特性 208
7．2．2 接触连接特性 210
7．2．3 扣紧连接特性 213
7．2．4 扣紧弹性连接特性 215
7．2．5 过盈配合连接特性 217
7．2．6 螺纹连接特性 219
7．3 距离连接特性 224
7．3．1 刚性连接特性 225
7．3．2 柔性连接特性 227
7．3．3 虚拟螺纹连接特性 229
7．3．4 虚拟弹性螺纹连接特性 231
7．3．5 用户自定义距离连接特性 233
7．4 焊接连接特性 236
7．4．1 焊点连接特性 237
7．4．2 焊缝连接特性 239
7．4．3 焊面连接特性 241
7．5 基于点的连接特性 244
7．5．1 节点-节点连接特性 244
7．5．2 结合面点连接特性 247
第8章 约束 249
8．1 概述 249
8．2 夹紧约束 249
8．3 运动副约束 251
8．3．1 滑动约束 251
8．3．2 棱柱约束 253
8．3．3 圆柱铰约束 255
8．3．4 球铰约束 257
8．3．5 铰接约束 259
8．4 高级约束 261
8．4．1 用户自定义约束 261
8．4．2 静定约束 263
第9章 载荷 265
9．1 概述 265
9．2 压强 265
9．3 力 267
9．3．1 均布力 267
9．3．2 力矩 269
9．3．3 轴承载荷 270
9．3．4 导入力 274
9．3．5 导入力矩 277
9．4 体运动载荷 280
9．4．1 加速度 280
9．4．2 离心力 282
9．5 力密度 283
9．5．1 线力密度 283
9．5．2 面力密度 285
9．5．3 体积力密度 287
9．5．4 力密度 288
9．6 强制位移载荷 290
9．7 温度 291
9．7．1 温度场 292
9．7．2 热解方案导出的温度场 293
9．8 高级载荷 294
9．8．1 组合载荷 294
9．8．2 装配载荷 298
第10章 模型检查 300
10．1 实体检查 300
10．2 连接检查 304
10．3 检查其他属性 307
第11章 求解与分析 310
11．1 求解 310
11．1．1 计算 311
11．1．2 全局适应性调整 313
11．1．3 全局适应性计算 314
11．2 求解工具 318
11．2．1 指定外部存储 318
11．2．2 清除外部存储 320
11．2．3 指定临时外部存储 321
11．3 结果分析 322
11．3．1 图像 322
11．3．2 分析工具 335
11．3．3 生成报告 350
11．4 插入新的分析案例 354
第12章 工程实例 357
12．1 弹性支撑件 357
12．1．1 模型准备 357
12．1．2 创建虚件 368
12．1．3 施加约束 371
12．1．4 施加载荷 372
12．1．5 模型检查与网格质量检查 374
12．1．6 计算与分析 375
12．2 大型机架 378
12．2．1 模型准备 379
12．2．2 定义连接关系与连接特性 382
12．2．3 创建虚件 384
12．2．4 定义约束 384
12．2．5 施加载荷 386
12．2．6 模型检查 386
12．2．7 计算与分析 387
12．3 轻型转向驱动桥 388
12．3．1 模型准备 389
12．3．2 定义连接关系与连接特性 392
12．3．3 添加虚件 393
12．3．4 定义约束 395
12．3．5 施加载荷 395
12．3．6 模型检查 400
12．3．7 计算与分析 401
12．4 曲轴模态分析 402
12．4．1 模型准备 402
12．4．2 网格划分 403
12．4．3 模型检查 405
附录A 工程分析常用力学符号及物理量纲 409
附录B CATIA工程分析功能图标一览表 411
参考文献 418

前言/序言

　　工程结构分析是在功能和形式设计完成之后，为保证产品的可靠性与安全性所进行的必要技术环节之一，也是设计优化的前提。通过工程结构分析，可以找出工程中存在的不合理、不均衡、不可靠的地方并予以纠正和完善。除基本的强度与变形校验外，工程结构分析越来越多地被用于对新产品进行投产之前的优化研究，从而达到降低成本，并保证产品的可靠性和安全性的目的。随着产品结构的复杂化与大型化，以及对分析精度要求的不断提高，传统的计算与分析方法已无法满足现代工程的需要，基于有限元算法的计算机辅助工程结构分析是目前工程领域最为理想和有效的技术解决方案。
　　CATIA在提供了3D产品造型基本功能的基础上，扩展了工程结构分析、虚拟仿真、数字化加工等模块，使计算机辅助产品设计的链条趋于完善。从最初的概念设计到最终产品的形成，CATIA提供了完整的2D和3D设计、参数化混合建模、数字样机、数据管理等手段。同时，作为一个完全集成化的软件系统，CATIA将机械设计、工程结构分析、数字样机仿真、数控加工和CATweb网络应用解决方案有机地结合在一起，为用户提供严密的无纸工作环境。与专用的工程结构分析软件相比较，因CATIA所提供的工程分析模块使设计与分析工作能够在同一个软件平台环境下完成，不需要格式转换及适应性调整，应用更便捷，效率更高，数据传递更完整、准确。
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　　实例模型在CATIA V5 R21汉化版本中制作完成。主体章节围绕具体实例撰写了详细的操作步骤，精心设计了训练综合应用能力的环节，同时也将作者在CATIA教学与工程应用过程中总结的经验和技巧融入其中，以使读者能够熟练、准确、灵活、高效地运用CATIA工程结构分析模块。全书的体系和内容设置既便于读者系统地学习CATIA工程结构分析，又可满足读者在分析过程中对经常用到的约束、载荷及相关工程标准等关键技术内容的查询需要。
　　部分示例模型选自国家公益性行业科研专项项目201303011，书稿的撰写亦得到该项目的支持。
　　编者虽认真谨慎，但由于时间及水平所限，书中纰漏与不当之处仍在所难免，恳请读者能够谅解并予以指正，也希望能籍此书为载体与广大机械工程领域的读者就CATIA各功能模块的全面开发以及更广泛的CAD技术应用进行交流与合作。
　　编者于哈尔滨

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