Femap & NX Nastran基础及高级应用

第1章 femap概述. 1

1.1 femap界面 1

1.2 菜单 2

1.2.1 file菜单 2

1.2.2 tools菜单 5

1.3 femap的视图 5

1.3.1 视图的动态操作 6

1.3.2 view菜单 7

1.4 可停靠面板 8

1.4.1 model info面板 9

1.4.2 entity editor面板 10

1.4.3 message window面板 11

1.5 自定义工具条 12

1.6 状态栏和系统托盘 13

1.7 femap常用对话框 13

1.7.1 选择对话框 14

1.7.2 定位对话框 15

1.8 单位以及单位转换 15

1.9 数据管理（组和层） 15

1.10 选择工具 16

.1.11 快捷键 16

1.11.1 常用快捷键 17

1.11.2 对话框上的快捷键 17

1.11.3 选择对话框上的快捷键 17

1.11.4 自定义快捷键 18

1.12 获取帮助 18

第2章 模型简化与网格密度 19

2.1 板壳与实体 19

2.1.1 模型对比 19

2.1.2 薄板举例 19

2.2 网格疏密 26

2.2.1 合适的单元大小 26

2.2.2 粗糙的单元大小 27

2.2.3 精密的单元大小 27

2.2.4 结论 27

2.3 约束和载荷的注意事项 28

2.3.1 约束 28

2.3.2 载荷 28

2.4 有限元术语 28

第3章 创建几何模型 29

3.1 工作平面 29

3.2 创建几何模型 31

3.3 创建直线——line 34

3.4 创建圆弧——arc 38

3.5 创建圆——circle 41

3.6 在曲面上创建曲线——curves from surfaces 43

3.7 抽取中性面——midsurface 46

第4章 有限元及有限元求解器——nastran 48

4.1 有限元概要 48

4.2 nastran的模型文件及数据卡片 50

4.3 femap与nastran 53

4.4 分析求解控制及femap的分析集 53

4.4.1 分析求解管理器 53

4.4.2 启动和使用分析求解管理器 55

4.4.3 系统命令及文件管理 56

4.4.4 求解控制及求解类型 58

4.4.5 nastran的系统命令参数 60

4.4.6 求解诊断 61

4.5 bulk数据选项 61

4.6 模型检查 63

4.7 分析工况及输出请求 63

4.8 分析实例——悬臂梁的非线性大变形分析 68

4.8.1 模型概要 68

4.8.2 创建材料 69

4.8.3 创建梁单元的断面属性 69

4.8.4 创建几何模型及划分网格 70

4.8.5 设定约束及载荷条件 73

4.8.6 设定分析集 73

4.8.7 分析结果后处理概要 75

第5章 nastran的单元 76

5.1 单元与节点 76

5.1.1 节点 76

5.1.2 单元 77

5.1.3 节点单元及模型数据体系 78

5.2 单元概要 79

5.3 标量单元 81

5.3.1 标量弹簧 82

5.3.2 阻尼单元 83

5.3.3 集中质量单元 84

5.4 线单元 86

5.4.1 杆单元 86

5.4.2 弹簧单元/粘性阻尼单元 87

5.4.3 弹簧单元 90

5.4.4 管单元 93

5.4.5 弯管及弯梁单元 94

5.4.6 桁架单元 95

5.4.7 梁单元 98

5.4.8 间隙单元 103

5.5 二维单元 105

5.5.1 二维单元概要 105

5.5.2 二维单元的坐标系及节点 106

5.5.3 壳单元的属性 107

5.5.4 板壳单元的材料区分及形状 110

5.5.5 壳单元的积分点及输出 113

5.5.6 薄膜单元 115

5.5.7 纯弯单元 116

5.5.8 平面应变单元 116

5.5.9 剪切面板 118

5.5.10 复合板单元 120

5.6 三维实体单元 124

5.7 接触及连接 127

5.7.1 接触分析概要 128

5.7.2 接触属性及接触参数 129

5.7.3 定义接触域 139

5.7.4 定义接触对 140

5.7.5 自动定义接触 142

5.7.6 滑移线接触 142

5.8 焊接及紧固件单元 143

第6章 材料属性 148

6.1 材料属性概要 148

6.2 函数及在材料数据中的应用 153

6.2.1 函数及材料数据中的函数 153

6.2.2 函数的类型 153

6.2.3 创建函数的方法 154

6.2.4 函数数据的编辑 155

6.2.5 函数图形绘图 156

6.3 创建材料数据 156

6.3.1 材料数据参数 156

6.3.2 材料定义中的共同事项 158

6.4 各向同性材料 160

6.4.1 结构分析及传热基本数据 160

6.4.2 结构分析及传热基本数据的函数相关 161

6.4.3 非线性设定 162

6.4.4 蠕变特性设定 163

6.4.5 材料的相变 164

6.5 正交各向异性材料 164

6.6 各向异性材料 165

6.7 超弹性材料 167

6.7.1 mooney-rivilin应变能多项式 168

6.7.2 实验数据曲线拟合 168

6.7.3 定义超弹性材料 170

6.8 超弹性密封材料matg 174

6.9 流体材料 175

6.10 传热表面材料数据 176

6.10.1 自由对流表面传热 176

6.10.2 强制对流的表面传热及介质材料 176

6.10.3 辐射传热的表面传热参数 177

6.11 材料数据库 177

6.12 常用的材料数据 178

第7章 创建网格 182

7.1 几何模型上的网格尺寸及划分网格 182

7.1.1 默认尺寸 182

7.1.2 曲线上的网格尺寸 183

7.1.3 曲面上的网格尺寸 185

7.1.4 实体上的网格尺寸 187

7.1.5 对话式网格设定及动态网格划分 189

7.1.6 匹配曲线上的节点位置 191

7.1.7 曲面上的节点位置及指定网格点 193

7.1.8 曲面上的映射网格 194

7.2 几何模型上的网格属性 196

7.2.1 曲线上的网格属性及划分网格 196

7.2.2 曲面上的网格属性及划分曲面网格.. 197

7.2.3 实体上的网格属性及划分实体网格 197

7.3 有效地划分网格 199

7.3.1 抑制微小几何形状 200

7.3.2 消除微小几何形状 201

7.3.3 合并微小曲线及曲面 202

7.4 直接创建网格 204

7.5 拉伸扩展、旋转及沿迹线扩展曲线单元或单元面 204

7.5.1 扩展曲线或线单元生成面单元 205

7.5.2 扩展板单元或单元面生成实体元 206

7.5.3 旋转扩展曲线或线单元生成面单元 207

7.5.4 旋转扩展面单元或单元面生成实体单元 207

7.5.5 沿迹线扩展生成面单元或实体元网格 208

7.6 网格操作 208

7.6.1 既存单元的复制 208

7.6.2 网格的反射复制 209

7.6.3 创建实体网格 209

7.7 抽取中立面和创建网格 212

第8章 静态分析 214

8.1 约束的物理意义 214

8.2 自由度及自由度集 215

8.3 约束及其定义方法 217

8.3.1 约束集及约束管理 217

8.3.2 节点约束 218

8.3.3 对称及反对称约束 219

8.3.4 几何模型上的约束 220

8.3.5 自动约束 220

8.3.6 多点约束 221

8.4 结构形式的多点约束 222

8.4.1 刚体单元定义的多点约束 222

8.4.2 rspline连接单元 223

8.4.3 永久约束 223

8.5 载荷及分类 225

8.5.1 载荷的种类 225

8.5.2 节点集中力及扭矩载荷 227

8.5.3 节点强制位移及强制回转载荷 228

8.5.4 节点温度载荷 229

8.5.5 定义节点集中载荷 229

8.6 体载荷 233

8.6.1 惯性力载荷 233

8.6.2 离心力载荷 234

8.6.3 femap中定义体积载荷 235

8.7 单元面上的压力载荷 235

8.8 节点间的分布载荷 236

8.9 非线性传热及非线性热应力分析 237

8.9.1 瞬态传热与热应力分析 237

8.9.2 瞬态非线性传热分析 240

8.9.3 非线性弹性热应力分析及结果概要 240

8.10 过盈配合加热装配的模拟分析 242

8.10.1 模型概要 242

8.10.2 分析结果考察 246

8.10.3 参数变更考察 247

8.11 电子线路板的焊接热蠕变分析 249

8.12 复合板优化设计 251

8.13 超弹性分析 254

8.13.1 模型及功能概要 254

8.13.2 材料特性的曲线拟合 256

8.13.3 材料本构曲线的验证 257

8.13.4 曲线拟合阶次的考察 259

第9章 模型的表示及后处理 262

9.1 模型显示 262

9.1.1 模型的表示样式 262

9.1.2 模型画面快速切换 264

9.1.3 鼠标及键盘操作 265

9.1.4 模型动态表示及视图方向 266

9.1.5 模型表示选择 267

9.1.6 视窗中显示的模型数据 268

9.1.7 画面选项 268

9.2 创建模型中的几个基本项 269

9.2.1 坐标系 269

9.2.2 工作面 270

9.2.3 几个辅助工具 270

9.3 组与层 272

9.3.1 组 273

9.3.2 分组规则 273

9.3.3 组的复制 274

9.3.4 按逻辑关系创建组 274

9.3.5 层 275

9.3.6 创建及修改层 275

9.3.7 视图的组合选项 276

9.4 模型数据列表 276

9.5 分析结果的处理 277

9.5.1 分析结果集 277

9.5.2 节点列向量 278

9.5.3 单元的分析结果 278

9.5.4 分析结果的显示模式 278

9.5.5 分析结果集和列向量 279

9.5.6 变形表示模式 280

9.5.7 云图表示模式 281

9.5.8 云图表示的快速设定 283

9.5.9 自由体表示 284

9.5.10 云图显示与收敛性 285

9.5.11 xy绘图 286

9.5.12 xy绘图数据 286

9.5.13 xy图形表示属性的设定 287

9.6 分析结果的运算处理 287

9.6.1 分析结果列向量的定义及充填（define及fill命令） 288

9.6.2 分析结果列向量的运算处理（process命令） 288

9.6.3 误差评估及其使用方法 290

9.6.4 评估误差的计算方法 291

9.7 分析结果与载荷的相互转换 291

9.7.1 把分析结果转换为载荷 291

9.7.2 把其他模型的分析结果转换为载荷 292

9.7.3 把载荷转换为分析结果 292

9.8 分析结果图形表示设定示例 293

9.8.1 云图模式及数据选择 293

9.8.2 设定云图属性 294

9.8.3 单元准值云图 296

9.8.4 屏幕背景及标题 297

9.8.5 矢量云图的表示 298

9.8.6 矢量云图的显示属性 299

9.8.7 模型尺寸及大小的显示 301

9.8.8 文本（text）的作成方法 302

第10章 模态分析 304

10.1 结构振动基本问题 304

10.2 模态分析 305

10.3 正则化模态及有效模态质量 306

10.4 求解方法及求解控制 308

10.5 固有值分析的输出及输出请求 310

10.6 框架结构的模态分析 311

10.6.1 模型概要 311

10.6.2 框架模型的模态分析及结果概要 313

10.7 惯性释放自由体的模态分析 317

10.7.1 直升机模型 317

10.7.2 惯性释放 319

10.7.3 分析结果 320

10.8 非线性模态 321

10.8.1 问题概要 321

10.8.2 创建几何模型 322

10.8.3 创建材料及板单元属性 323

10.8.4 划分网格 324

10.8.5 载荷及约束 326

10.8.6 无载荷条件的模态分析 329

10.8.7 屈曲载荷分析 330

10.8.8 弹塑性条件下的模态分析 331

10.8.9 流固耦合界面及其模态分析 334

第11章 振动响应分析 336

11.1 结构振动的一般描述 336

11.2 质量及阻尼 337

11.2.1 质量 337

11.2.2 阻尼 337

11.2.3 直接矩阵输入 339

11.3 频率响应分析 340

11.3.1 频率响应分析的载荷 340

11.3.2 直接频率响应分析（sol108） 342

11.3.3 模态频率响应分析 344

11.3.4 频率响应分析中的频率范围及频率分辨率 347

11.3.5 直接频率响应与模态频率响应的比较 349

11.4 瞬态动力分析 350

11.4.1 瞬态动力分析的载荷 350

11.4.2 直接瞬态动力分析 353

11.4.3 模态瞬态动力分析 354

11.4.4 瞬态分析方法的比较 356

11.5 模态响应分析中的物理坐标反求法 357

11.6 响应谱及谱响应分析 358

11.6.1 瞬态法动力响应分析及响应谱分析 358

11.6.2 谱响应分析 361

11.7 地震载荷及结构动力分析 362

11.7.1 地震载荷 362

11.7.2 模型概要 364

11.7.3 地震时间历载荷及选项 364

11.7.4 响应谱分析选项（可选） 368

11.7.5 直接瞬态动力分析 369

11.7.6 模态瞬态动力分析 371

11.8 频率响应分析事例 374

11.8.1 频率响应分析的载荷 374

11.8.2 模型概要 374

11.8.3 谱响应分析载荷函数的定义 374

11.8.4 谱响应分析约束及励振约束的定义 376

11.8.5 谱响应分析的定义及分析结果 376

第12章 附记 378

12.1 其他求解器及cad数据 378

12.2 关于传热分析 378

12.3 材料非线性分析中的耦合关系 380

12.4 一些特殊单元 380

12.5 随机响应分析 381

12.6 复变数模态 382

12.7 转子动力学 383

12.8 优化设计sol200 384

12.9 并行处理 385

附录a femap单元与各种求解器的对应关系 387

附录b femap当前（v10.01）对应的cad软件版本... 388