CAE分析大系：MSC.Marc工程实例详解
作 者： 董志波，刘雪松，马瑞 等著
出版时间： 2014
内容简介
《CAE分析大系——MSC.Marc工程实例详解》结合一系列的工程应用实例，系统地讲解MSC.Marc在工程领域的数值模拟分析。全书分为三篇，共15章，即入门篇（第1~2章）、焊接应用篇（第3~12章）和材料工程应用篇（第13~15章）。入门篇：主要讲解了MSC.Marc的基本功能和特点、焊接和材料加工过程中常用的功能模块和简单实例分析，通过这部分的学习，读者能够快速了解软件的基本功能和简单的材料工程过程模拟计算分析方法。焊接应用篇：结合大量的工程实例，包括常用的焊接方法的模拟实例，如电弧焊（电弧摆动和电弧旋转）、激光焊、钎焊、搅拌摩擦焊、焊接变形的控制方法（反变形和随焊碾压）和一些大型焊接构件模拟过程的常见问题及解决方法，此部分也对焊接过程模拟的模型建立、问题求解和后处理结果中需要考虑的关键问题进行了讨论和分析，通过此部分的学习，读者不仅可以掌握焊接过程的模拟方法，还可以进行材料的自定义和子程序的二次开发。材料加工应用篇：主要介绍了板材成形和体积成形过程的模拟分析，通过此部分的阅读，能够使读者掌握成形过程中模拟的基本理论和关键技术，并且能够利用Marc软件进行相关成形过程的数值模拟研究工作。《CAE分析大系——MSC.Marc工程实例详解》适合材料工程、焊接技术与工程和结构工程等领域的高校老师和研究生、工程技术人员等阅读和参考。《CAE分析大系——MSC.Marc工程实例详解》的随书光盘中提供了书中涉及的所有mud模型文件和用户子程序文件，以供读者参考和学习。
目录
第1章 MSC．Marc的功能和特点 9
1．1 MSC．Marc软件简介 9
1．1．1 MSC．Marc软件产品 9
1．1．2 MSC．Marc软件的主要功能 10
1．1．3 MSC．Marc软件在材料加工中的适用性 10
1．2 MSC．Marc基础 10
1．2．1 MSC．Marc的软件接口功能 10
1．2．2 MSC．Marc功能模块简介 11
1．2．3 MSC．Marc的求解流程 11
1．3 本章小结 12
第2章 MSC．Marc快速入门 13
2．1 MSC．Marc的功能模块 13
2．1．1 Mesh Generation模块 13
2．1．2 Geometric Properties模块 16
2．1．3 Material Properties模块 18
2．1．4 Modeling Tools模块 21
2．1．5 Contact模块 21
2．1．6 Initial Conditions模块 23
2．1．7 Boundary Conditions模块 24
2．1．8 Mesh Adaptivity模块 26
2．1．9 Loadcases模块 27
2．1．10 Jobs模块 29
2．1．11 Results模块 35
2．1．12 MSC．Marc静态菜单 36
2．2 焊接热过程模拟简单示例 37
2．2．1 问题的描述 37
2．2．2 建立有限元模型 37
2．2．3 设置模型的材料属性 40
2．2．4 定义焊接路径 44
2．2．5 定义边界条件 44
2．2．6 定义求解条件 47
2．2．7 JOBS定义及作业提交 48
2．2．8 后处理分析 49
2．3 本章小结 52
第3章 电弧焊焊接过程模拟分析 53
3．1 弧焊基本理论 53
3．1．1 焊接电弧 53
3．1．2 电弧焊熔化现象 56
3．1．3 电弧焊的分类 56
3．1．4 电弧焊的热源模型 57
3．2 焊接热过程分析基本流程 59
3．3 多层多道电弧焊热过程模拟 60
3．3．1 问题描述 60
3．3．2 几何模型建立及单元网格划分 60
3．3．3 构建有限元模型 61
3．3．4 材料特性定义 61
3．3．5 焊道及填充金属的定义 62
3．3．6 初始条件及边界条件定义 63
3．3．7 焊接边界条件定义 65
3．3．8 载荷工况定义 66
3．3．9 JOB定义及提交 67
3．3．10 多层多道焊电弧焊热过程模拟结果 68
3．4 电弧摆动焊过程模拟 70
3．4．1 问题描述 70
3．4．2 几何模型建立及单元网格划分 71
3．4．3 材料属性定义 72
3．4．4 初始条件定义 72
3．4．5 热力学边界条件定义 72
3．4．6 子程序定义 73
3．4．7 初始条件 74
3．4．8 载荷工况的定义 75
3．4．9 JOB定义及提交 75
3．4．10 摆动焊模拟结果分析 76
3．5 旋转电弧焊过程模拟 77
3．5．1 问题描述 77
3．5．2 有限元模型建立 77
3．5．3 子程序定义 78
3．5．4 旋转电弧模拟结果分析 79
第4章 激光焊接过程模拟分析 81
4．1 综述 81
4．2 问题描述 82
4．3 有限元模型的建立 83
4．3．1 几何模型建立及单元网格划分 83
4．3．2 材料属性定义 83
4．3．3 初始条件定义 84
4．3．4 热力学边界条件定义 84
4．3．5 子程序定义 85
4．4 载荷工况的定义 88
4．5 JOB定义及提交 88
4．6 激光焊模拟结果分析 89
第5章 电子封装焊点软钎焊过程模拟 91
5．1 钎焊工艺与温度曲线 91
5．2 非线性钎料本构关系 92
5．3 有限元模型的建立 93
5．3．1 几何模型建立及单元网格划分 93
5．3．2 材料特性定义 94
5．3．3 子程序定义 96
5．3．4 初始条件定义 98
5．3．5 热力学边界条件的定义 98
5．3．6 接触条件定义 100
5．3．7 载荷工况的定义 101
5．3．8 JOB定义及提交 103
5．4 后处理结果分析 103
5．5 其他材料本构关系的二次开发 105
5．6 本章小结 112
第6章 搅拌摩擦焊焊接过程的模拟分析 113
6．1 综述 113
6．2 搅拌摩擦焊的基本理论 113
6．2．1 搅拌摩擦焊的原理 113
6．2．2 搅拌摩擦焊的焊接工艺参数 114
6．3 搅拌摩擦焊的热源模型 114
6．3．1 不考虑搅拌针产热的热源模型 115
6．3．2 考虑搅拌针产热的热源模型 115
6．4 搅拌摩擦焊对接接头有限元模型的建立 116
6．4．1 几何模型的建立 116
6．4．2 有限元网格的划分 117
6．4．3 材料参数的定义 118
6．4．4 初始条件的定义 119
6．4．5 热学边界条件的定义 120
6．4．6 载荷工况的定义 122
6．4．7 JOB定义与提交 124
6．5 搅拌摩擦焊温度场的模拟结果分析 125
6．6 本章小结 126
第7章 随焊激冷用于铝合金型材焊接模拟 127
7．1 综述 127
7．1．1 问题描述 127
7．1．2 随焊激冷控制变形原理 128
7．2 随焊激冷有限元模型的建立 128
7．2．1 几何模型建立及单元网格划分 128
7．2．2 构建有限元模型 128
7．3 材料特性定义 130
7．4 初始条件 133
7．5 焊道及填充金属的定义 133
7．6 热学边界条件的定义 135
7．7 力学边界条件 136
7．8 子程序定义 137
7．9 载荷工况的定义 138
7．10 JOB定义及提交 140
7．11 铝合金型材随焊激冷模拟结果分析 141
第8章 反变形法用于35#钢平板焊接过程模拟 144
8．1 综述 144
8．2 反变形法控制焊接变形原理 144
8．3 有限元模型的建立 144
8．3．1 几何模型建立及单元网格划分 145
8．3．2 材料特性定义 148
8．3．3 焊接路径及焊缝金属的设定 148
8．3．4 接触体及接触表的设定 149
8．3．5 力学边界条件的设定 151
8．3．6 热学边界条件的设定 152
8．3．7 载荷工况的设定 152
8．3．8 Job的设定 154
8．4 焊后结果分析 154
8．5 反变形模拟中的几点说明 155
第9章 随焊碾压用于铝合金平板对接焊接模拟 156
9．1 综述 156
9．1．1 问题描述 156
9．1．2 随焊碾压控制焊接热裂纹的原理 156
9．2 随焊激冷有限元模型的建立 156
9．3 材料特性定义 157
9．4 初始条件 161
9．5 焊道及填充金属的定义 161
9．6 热学边界条件的定义 163
9．7 定义接触条件 164
9．8 定义力学边界条件 167
9．9 载荷工况的定义 169
9．10 JOB定义及提交 172
9．11 铝合金平板对接随焊碾压模拟结果分析 173
第10章 大型容器焊接过程模拟研究 175
10．1 综述 175
10．2 大型容器有限元模型的建立 175
10．2．1 几何模型建立及单元网格划分 175
10．2．2 构建有限元模型 176
10．3 材料特性定义 178
10．4 焊接路径及填充金属的定义 179
10．5 初始条件及边界条件定义 181
10．5．1 初始条件定义 181
10．5．2 装卡条件 182
10．5．3 对流换热条件定义 183
10．5．4 焊接条件定义 184
10．6 载荷工况定义 186
10．7 JOB定义及提交 188
10．8 大型容器焊接模拟结果 190
第11章 飞机壁板结构焊接过程模拟分析 193
11．1 综述 193
11．2 飞机壁板T型接头有限元模型的建立 193
11．2．1 几何模型建立及单元网格划分 193
11．2．2 构建有限元模型 194
11．3 材料特性定义 196
11．4 激光热源模型与双光束的实现 199
11．5 初始条件和边界条件 200
11．5．1 初始条件定义 200
11．5．2 装卡条件定义 201
11．5．3 工件与环境对流换热条件定义 203
11．5．4 激光热源及焊接路径加载 204
11．5．5 子程序定义 206
11．6 载荷工况定义 208
11．7 JOB定义及提交 210
11．8 飞机壁板焊接模拟结果 212
11．9 飞机壁板焊接工艺研究 213
11．9．1 飞机壁板温度场 213
11．9．2 飞机壁板应力结果 214
11．9．3 飞机壁板变形结果 215
第12章 基于python的焊接后处理 217
12．1 Python语言介绍 217
12．1．1 Python语言特点 217
12．1．2 ythPon语言编程基础 218
12．1．3 Python 的Module(模块)介绍 223
12．1．4 Python语言的执行 223
12．2 PyPost后处理模块简介 224
12．2．1 PyPost模块主要对象类型 225
12．2．2 PyPost模块主要函数 226
12．3 PyPost后处理入门实例精讲 230
12．3．1 程序实例精讲1 230
12．3．2 程序实例精讲2 232
12．4 焊接后处理开发应用实例 234
12．4．1 焊接热循环曲线提取 234
12．4．2 焊接熔池形貌提取 238
12．4．3 焊接变形数据提取 245
12．4．4 焊接残余应力提取 247
第13章 板材成形过程模拟分析 250
13．1 综述 250
13．2 板材成形工艺特点分析 250
13．3 板材成形过程数值模拟基本理论及关键技术 251
13．3．1 弹塑性有限元法 251
13．3．2 板材成形过程数值模拟若干关键技术 255
13．4 圆筒形零件冲压成形过程数值模拟 259
13．4．1 有限元模型建立 259
13．4．2 单元定义 259
13．4．3 材料特性定义 260
13．4．4 接触条件定义 262
13．4．5 边界条件设置 264
13．4．6 加载步长设置及模拟参数控制 266
13．4．7 JOB定义及提交 267
13．4．8 拉深筋设置 269
13．4．9 铝合金板材圆筒拉深模拟结果分析 270
13．5 常见板材成形过程缺陷分析 271
13．5．1 起皱 272
13．5．2 破裂 272
13．5．3 回弹 274
13．6 本章小结 275
第14章 体积成形过程模拟分析 276
14．1 综述 276
14．2 体积成形工艺特点分析 276
14．3 体积成形过程数值模拟基本理论与关键技术 277
14．3．1 刚(黏)塑性有限元法基本原理 277
14．3．2 体积成形过程数值模拟若干关键技术 282
14．4 轮毂零件热锻过程热-力耦合有限元分析 284
14．4．1 几何模型导入 285
14．4．2 有限元分析模型建立 285
14．4．3 材料特性定义 287
14．4．4 接触条件定义 287
14．4．5 初始工况定义 291
14．4．6 网格重划分参数设置 292
14．4．7 加载步长设置及模拟参数控制 292
14．4．8 JOB定义及提交 293
14．4．9 轮毂零件热锻过程模拟结果 296
14．5 本章小结 298
第15章 网格尺寸对焊接结果精度的影响 299
15．1 综述 299
15．1．1 问题描述 299
15．1．2 模拟工作方案 299
15．1．3 力学边界条件 301
15．2 铝合金平板模拟结果分析 301
15．3 本章小结 304
