Autodesk Inventer有限元分析和运动仿真详解
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作者： 唐湘民 等著
出 版 社： 机械工业出版社
出版时间： 2009-7-1字数：版次： 1页数： 248印刷时间：开本： 16开印次：纸张：I S B N ： 9787111270447包装： 平装内容简介
本书结构清晰、实用性强，详细讲解了Autodesk Inventor有限元应力分析和运动仿真的功能、原理和应用技巧。本书主要内容包括有限元结构静力分析、模态分析、运动仿真以及应用它们来校核三维设计的强度；稳定、检验模型的运动和动力功能，进而实现最佳设计。
本书所配光盘包含的应用实例是作者为解决用户常见的疑难问题而专门制作的，便于读者学习和领会。本书的内容和实例模型适用于2008／2009版本的Autodesk Inventor Simulation或Autodesk Inventor Professional。
本书可作为工程设计单位的设计工程师，以及高等院校机械、力学、汽车、家电和日用产品等工程设计专业的师生的参考书，也可作为广大CAD／CAE工程人员的培训教材。
作者简介
唐湘民（Gary Tang）博士是美国Autodesk公司机械制造业部门的CAD／CAE资深工程师，从Inventor第9版开始集成有限元分析和动态仿真以来，其一直担任软件质量技术负责人（Tech Lead of Inventor Professional Quality Assurance）。 唐湘民博士具有丰富的有限元和动态仿真的知识和经验，先后在中国科学技术大学近代力学系、中国科学院岩土力学研究所、重庆大学工程力学系和加拿大曼尼托巴大学从事工程力学、动力学和有限元的科研、教学和工程应用等工作。本书基于其20多年来丰富的力学和仿真经验，针对用户通常遇到的技术难题、对计算结果理解的困惑、设计理论上的知识需求，通过专门为本书创建的三维模型来深入浅出地详解Inventor有限元分析和运动仿真的原理、设计思路、方法、技巧和经验。
目录
前言
第1章 Inventor、应力分析与运动仿真仿真概述
1.1 Inventor简介
1.1.1用Inventor创建三维设计模型
1.1.2 Inventor三维模型与二维工程图
1.1.3 Inventor与AutoCAD的兼容性
1.1.4 Inventor与其他CAD文件格式
1.1.5 Inventor-的数据共享
1.1.6 Inventor软件包和产品系列
1.2 Inventor应力分析与运动仿真简介
1.2.1 Inventor应力分析
1.2.2 Inventor运动仿真
1.3 用CAD建模进行有限元分析和运动仿真的设计方法
第2章 有限元分析概述
2.1 三维结构设计的应力分析
2.1.1 结构的力学问题
2.1.2 边值问题的数值解法
2.2 有限元法
2.2.1 离散
2.2.2 单元、位移和单元刚度矩阵
2.2.3 形函数、高阶单元和收敛
2.2.4 边界条件
2.2.5 求解域的总的刚度矩阵和代数方程求解
2.2.6 误差评估
2.2.7 对结果的理解和解释
2.2.8 有限元法的应用
第3章 应力分析的界面和应用
3.1 “应力分析”工具面板和浏览器
3.2 应力分析的设置
3.2.1 定义材料
3.2.2 施加载荷
3.2.3 施加约束
3.2.4 应力分析设置
3.2.5 求解
3.3 启用应力分析
第4章 应力分析结果
4.1 等效应力
4.2 主应力
4.3 变形
4.4 安全系数
4.5 固有频率和模态形状
4.6 其他的应力计算结果
4.7 对应力分析结果查看的实例——梁的有限元应力分析
4.7.1 等效应力
4.7.2 最大主应力
4.7.3 最小主应力
4.7.4 变形
4.7.5 安全系数
4.8 应力分析结果可视化显示
4.8.1 编辑颜色栏
4.8.2 动画计算结果
4.8.3 设置计算结果显示选项
4.9 使用分析得到的结果
4.10 进一步分析或者报告输出到ANSYS Workbench
4.11 设计中常用的材料强度理论
4.11.1 材料的强度准则
4.11.2 最大切应力准则
4.11.3 最大畸变能密度准则
4.11.4 最大正应力准则
4.11.5 库仑一莫尔准则
第5章 在设计中结合应力分析的实例
5.1 对设计模型的初步分析
5.2 在零件造型环境中进行应力分析
5.3 在应力分析环境中修改几何尺寸
5.4 在应力分析环境中用收敛来取得更好的精度
5.5 在设计过程中进行应力分析的意义
第6章 常见问题的解决技巧和方法
6.1 应力分析中的常见问题
6.1.1 网格划分失败
6.1.2 求解失败
6.1.3 收敛失败
6.2 零件被约束不足和弱弹簧的引入
6.3 使用应力分析的技巧
6.3.1 施加力在合理的几何面积上
6.3.2 略去次要特征
6.3.3 使用“结果收敛”求得更精确的结果
6.3.4 Inventor功能在应力分析中的技巧
第7章 模态分析
第8章 运动仿真界面及运行仿真
第9章 运动仿真的关键概念
第10章 运动机理中的连接
第11章 机理的物理特性和力学环境
第12章 输入图示器
第13章 输出图示器和仿真结果
第14章 过度约束导致的冗余及修复
第15章 运动仿真在设计中应用的实例
第16章 运动机理中构件的有限元分析
第17章 运动部件的有限元应力分析
第18章 机械装置的“准”静态平衡和应力分析
附录主要词汇中英文对照
参考文献
书摘插图
第1章Inventor、应力分析与运动仿真概述
有限元应力分析和运动仿真属于CAE（Compmer Aided Engineering），即计算机辅助工程范畴，将它们用在设计的过程中，只对模型进行分析，不对模型进行修改。对于复杂的静力、动力、运动学分析，通常是由专门的分析工程师来完成。传统的做法是设计工程师在使用三维CAD软件产生了模型之后，分析工程师将该模型输入到CAE软件（如ANSYS、ABAQUS、ALGOR、ADINA、MSC-Nastran／Dytran／Marc／Adams）来进行有限元分析和运动仿真，基于分析和仿真的结果，评估过度设计或不足设计等不合理或可进一步优化的地方。然后，模型又在CAD软件中加以修改，然后再回到CAE软件中进行再次分析。如果分析结果显示还需要进一步修改，模型又回到CAD软件中修改，如此多次迭代，以最终实现设计的最优化。
将CAE功能集成于CAD软件极大地简化了这一工作流程。将应力分析和运动仿真引入Inventor，使之成为从创立三维模型到结构分析，运动仿真的有机结合的工具，用户能在同一环境下利用分析和仿真的结果对设计作出评估和修改，从而驱动设计，完成优化设计的全过程。分析、仿真与设计同时进行，可以显著加快设计进度，缩短设计周期。
在过去，有限元应力分析和运动仿真主要由分析工程师，或有限元分析专家来完成。而现在CAE与CAD的集成，则使之由设计工程师在设计过程中来完成。这就要求精于创建模型的设计工程师学习、理解和应用有限元分析及运动仿真，也要求专长于分析的分析工程师对创建模型有一定的了解。
本章首先对Inventor进行简要介绍，包括创建三维模型、二维制图、与它紧密相关的AutoCAD的兼容性，以及Inventor与其他CAD文件的数据转换等。然后概括介绍应力分析和运动仿真，最后阐述从创建三维模型，到通过对模型进行应力分析和对功能的仿真来改进设计的整个设计流程。
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