OptiStruct结构分析与工程应用

序前言章 Altair及OptiStruct软件介绍1.1 Altair简介1.2 Altair HyperWorks简介1.3 OptiStruct发展历史1.4 OptiStruct功能介绍及特点1.5 OptiStruct主要应用行业第2章 OptiStruct分析基础2.1 模型文件组成及基本格式 2.1.1 .fem文件组成 2.1.2 .fem文件基本格式2.2 单元类型 2.2.1 0D单元 2.2.2 1D单元 2.2.3 2D单元 2.2.4 3D单元2.3 材料类型2.4 分析类型2.5 OptiStruct计算提交 2.5.1 HyperMesh界面提交 2.5.2 OptiStruct任务管理器提交 2.5.3 通过脚本提交2.6 OptiStruct结果文件第3章结构基础分析3.1 线性静力学分析基本理论3.2 线性屈曲分析基本理论3.3 惯性释放分析基本理论3.4 线弹性材料3.5 常用单元类型 3.5.1 实体单元 3.5.2 壳单元 3.5.3 1D单元 3.5.4连接单元 3.5.5 轴对称单元 3.5.6 平面应变单元3.6 约束及载荷 3.6.1 固定约束/强制位移 3.6.2 集中力 3.6.3 压强 3.6.4 力矩 3.6.5 重力 3.6.6 离心力 3.6.7 LOADADD3.7 结构分析基础实例 3.7.1 实例：框架模型线性静力学分析 3.7.2 实例：飞机舱段结构屈曲分析 3.7.3 实例：汽车转向节惯性释放分析第4章结构动力学基础4.1 自由振动 4.1.1 无阻尼系统 4.1.2 有阻尼系统4.2 强迫振动 4.2.1 简谐激励振动（时域） 4.2.2 简谐激励振动（频域） 4.2.3 一般激励振动（时域） 4.2.4 一般激励振动（频域）4.3 多自由度系统动力学 4.3.1 动力学方程 4.3.2 边界条件SPC/SPCD第5章模态分析5.1 实模态分析 5.1.1 基本方程 5.1.2 模态振型及频率 5.1.3 比例阻尼 5.1.4 结构阻尼 5.1.5 SDAMPING阻尼 5.1.6 刚体模态 5.1.7 模态有效质量5.2 特征值解法 EIGRL / EIGRA 5.2.1 兰索士(Lanczos)法 5.2.2 AMSES模态求解加速算法5.3 复模态分析 EIGC 5.3.1 基本方程 5.3.2 复模态的基本特性5.4 分析实例 5.4.1 实例：白车身的模态分析 5.4.2 实例：制动系统的复模态分析 5.4.3 实例：车辆声振耦合复模态分析第6章瞬态响应分析6.1 瞬态激励的形式 6.1.1 初始条件 6.1.2 瞬态激励6.2 直接法瞬态响应分析 6.2.1 直接法瞬态分析方法 6.2.2 直接法阻尼类型6.3 模态法瞬态响应分析 6.3.1 模态法瞬态分析方法 6.3.2 模态截断 6.3.3 模态法阻尼类型6.4 卡片说明 6.4.1 TSTEP卡片 6.4.2 DLOAD卡片 6.4.3 TLOADi卡片 6.4.4 DAREA卡片 6.4.5 SPCD卡片 6.4.6 TABLEDi卡片 6.4.7 TABDMP1卡片 6.4.8 TIC卡片6.5 输出控制 6.5.1 SET集合 6.5.2 其他输出控制6.6实例：铁塔的地震激励响应第7章频率响应分析7.1 频域激励的形式7.2 直接法频率响应分析7.3 模态法频率响应分析7.4 剩余模态7.5 阻尼类型及频变参数7.6 卡片说明 7.6.1 RLOADi卡片 7.6.2 FREQi卡片 7.6.3 PBUSHT卡片 7.6.4 MATFi卡片7.7 输出控制7.8 实例：设备支架的偏心载荷响应第8章随机响应分析8.1 随机过程及统计 8.1.1 均值及方差 8.1.2 线性叠加性 8.1.3 相关函数与功率谱8.2 随机响应分析8.3 输出控制 8.3.1 均方根、自功率谱密度 8.3.2 互功率谱密度8.4 卡片说明 8.4.1 TABRND1卡片 8.4.2 RANDPS卡片8.5 实例：电池包的台架随机振动第9章响应谱分析9.1 响应谱分析的表达式 9.1.1 基础冲击激励的模态坐标 9.1.2 峰值响应的近似表达9.2 响应谱曲线 9.2.1 曲线定义 9.2.2 曲线特征9.3 峰值响应的组合 9.3.1 模态组合 9.3.2 正交载荷组合9.4 卡片说明 9.4.1 DTI,SPECSEL卡片 9.4.2 RSPEC卡片9.5 实例：建筑物的冲击响应0章超单元10.1 基本概念及流程10.2 模态综合法超单元（CMS） 10.2.1 GUYAN缩聚 10.2.2 CBN动态缩聚 10.2.3 GM动态缩聚10.3 动力分析超单元（CDS）10.4 使用超单元 10.4.1 超单元阻尼形式 10.4.2 超单元输出格式 10.4.3 超单元加载 ASSIGN/K2GG/…10.5 卡片说明 10.5.1 SPOINT卡片 10.5.2 ASET / ASET1卡片 10.5.3 BSET / BSET1卡片 10.5.4 CSET / CSET1卡片 10.5.5 CMSMETH卡片 10.5.6 CDSMETH卡片 10.5.7 MODEL卡片 10.5.8 DMIGNAME卡片 10.5.9 DMIGMOD卡片10.6 实例：声振耦合超单元应用1章转子动力学分析11.1 转子动力学基本概念 11.1.1 Jeffcott转子 11.1.2 偏置转子11.2 转子动力学有限元建模11.3 转子的临界转速分析11.4 实例：3D实体转子分析2章声固耦合分析12.1 声腔建模 12.1.1 声腔建模方法 12.1.2 实例：汽车声腔建模12.2声腔模态分析及实例12.3 声固耦合分析 12.3.1 声固耦合频响分析基础理论 12.3.2 ACMODL卡片 12.3.3 结构激励 12.3.4 声腔激励12.4 吸声单元 12.4.1 吸声材料基本性能指标 12.4.2 CAABSF单元 12.4.3 PAABSF卡片 12.4.4 实例：驻波管中的吸声单元应用12.5 实例：整车声固耦合频响分析3章 NVH外声场分析13.1 Equivalent Radiate Power（ERP） 13.1.1 ERP基础理论 13.1.2 ERP分析流程 13.1.3 ERP分析通用卡片设置 13.1.4 实例：消声器前盖ERP分析13.2 Radiated Sound Output Analysis (RADSND) 13.2.1 RADSND基础理论 13.2.2 RADSND分析流程 13.2.3 RADSND分析通用卡片设置 13.2.4 实例：消声器前盖RADSND分析13.3 无限元方法 13.3.1 无限元分析基础理论 13.3.2 无限单元及其创建方法 13.3.3 无限元分析指南 13.3.4 无限元分析流程 13.3.5 实例：发动机缸体辐射噪声计算4章 NVH诊断分析与优化14.1 传递路径贡献量分析（TPA） 14.1.1 传递路径贡献量理论基础 14.1.2 PFPATH卡片 14.1.3 实例：整车模型TPA分析14.2 模态贡献量分析（MPA） 14.2.1 模态贡献量理论基础 14.2.2 PFMODE卡片 14.2.3 实例：发动机悬置安装点动刚度分析14.3 节点贡献量分析（GPA） 14.3.1 节点贡献量理论基础 14.3.2 PFGRID卡片 14.3.3 实例：整车模型节点贡献量分析14.4 面板贡献量分析（PPA） 14.4.1 面板贡献量理论基础 14.4.2 PFPANEL卡片 14.4.3 实例：车身面板贡献量分析14.5 功率流分析 14.5.1 功率流理论基础 14.5.2 功率流分析卡片 14.5.3 实例：框架结构功率流分析14.6 设计灵敏度分析（DSA） 14.6.1 设计灵敏度理论基础 14.6.2 设计灵敏度分析相关卡片 14.6.3 实例：框架结构设计灵敏度分析14.7 峰值自动筛选（PEAKOUT） 14.7.1 峰值自动筛选理论基础 14.7.2 PEAKOUT卡片 14.7.3 PEAKOUT卡片调用示例14.8 实例：整车NVH诊断优化5章结构非线性静力学分析基础15.1 结构非线性方程及求解方法 15.1.1 牛顿下山法 15.1.2 增量加载 15.1.3 非线性方程收敛准则15.2 OptiStruct非线性分析通用卡片设置 15.2.1 NLPARM卡片 15.2.2 NLADAPT卡片 15.2.3 NLOUT卡片 15.2.4 PARAM，IMPLOUT，YES/NO卡片 15.2.5 MONITOR卡片15.3 OptiStruct非线性分析结果文件15.4 实例：车顶抗雪压能力分析6章材料非线性分析16.1 弹塑性材料 16.1.1 弹塑性材料单轴试验曲线 16.1.2 弹塑性材料本构 16.1.3 弹塑性材料分析结果 16.1.4 弹塑性材料卡片16.2 超弹性材料 16.2.1 超弹性材料模型 16.2.2 超弹性材料参数获取 16.2.3 超弹性材料卡片16.3 黏弹性材料 16.3.1 蠕变与松弛 16.3.2 基本黏弹性模型 16.3.3 蠕变柔量与松弛模量 16.3.4 积分型本构 16.3.5 OptiStruct黏弹性模型 16.3.6 黏弹性材料卡片16.4 黏胶材料 16.4.1 不考虑损伤的黏胶模型 16.4.2 考虑损伤的黏胶模型 16.4.3 黏胶材料建模 16.4.4 黏胶材料分析结果 16.4.5 黏胶材料卡片16.5 垫圈材料16.6 非线性连接 16.6.1 非线性弹簧 16.6.2 铰连接16.7 材料非线性分析实例 16.7.1 实例：车门下垂分析 16.7.2 实例：密封圈受压自接触分析 16.7.3 实例：管道蠕变分析 16.7.4 实例：黏胶分析7章几何非线性分析17.1 非线性屈曲分析 17.1.1 非线性屈曲基本理论 17.1.2 OptiStruct弧长法中的时间步17.2 初始缺陷的引入17.3 依赖于变形的载荷17.4 卡片说明 17.4.1 几何非线性的激活 17.4.2 跟随力的激活 17.4.3 弧长法控制卡片 17.4.4 初始缺陷的引入17.5 实例：拱形结构屈曲分析8章接触非线性分析18.1 接触离散18.2 接触约束的引入 18.2.1 法向接触刚度 18.2.2 切向接触刚度18.3 接触类型18.4 其他接触控制参数 18.4.1 法向接触力方向 18.4.2 搜索间距 18.4.3 接触调整 18.4.4 接触间隙 18.4.5 接触面相对滑移 18.4.6 接触厚度 18.4.7 接触稳定 18.4.8 接触友好单元 18.4.9 不分离接触 18.4.10 自接触18.5 接触分析结果18.6 接触卡片18.7 接触分析实例 18.7.1 实例：卡扣的插拔 18.7.2 实例：橡胶圈自接触9章不错结构非线性分析19.1 连续工况分析 19.1.1 CNTNLSUB卡片 19.1.2 实例：橡胶圈连续工况分析19.2 螺栓预紧分析 19.2.1 螺栓预紧工作原理 19.2.2 螺栓预紧卡片 19.2.3 实例：轴承支座螺栓预紧分析19.3 接触及单元的激活与去除 19.3.1 接触及单元的激活与去除卡片 19.3.2 实例：多个螺栓的激活与去除19.4 重启动分析 19.4.1 重启动卡片 19.4.2 实例：重启动分析19.5 非线性分析问题诊断及对策 19.5.1 模型中存在刚体位移 19.5.2 接触稳定 19.5.3 最后一个增量步不收敛 19.5.4 接触没有完全收敛 19.5.5 塑性变形过大第20章非线性隐式动力学分析20.1 隐式动力学理论基础 20.1.1 广义α方法 20.1.2 后退的欧拉方法20.2 非线性瞬态分析中的阻尼20.3 连续工况分析20.4 隐式动力学卡片设置20.5 实例：撞击车身隐式动力学分析第21章疲劳分析理论基础21.1 疲劳破坏机理21.2 疲劳分析基本术语21.3 疲劳破坏影响因素21.4 疲劳分析方法21.5 SN疲劳曲线的获得21.6 雨流计数21.7 疲劳损伤累积21.8 比例加载与非比例加载第22章高周疲劳分析22.1 SN曲线22.2 疲劳载荷历程22.3 单轴疲劳 22.3.1 单轴疲劳评估方法 22.3.2 平均应力修正 22.3.3 单轴疲劳分析流程22.4 多轴疲劳 22.4.1 多轴疲劳评估方法 22.4.2 多轴疲劳分析流程22.5 高周疲劳卡片22.6 高周疲劳分析实例 22.6.1 实例：副车架单轴疲劳分析 22.6.2 实例：副车架多轴疲劳分析第23章低周疲劳分析23.1 单调载荷下的应力应变曲线23.2 循环载荷下的应力应变曲线23.3 滞回曲线23.4 应变疲劳EN曲线23.5 单轴疲劳分析 23.5.1 Neuber应力修正 23.5.2 平均应力修正23.6 多轴疲劳分析 23.6.1 非比例硬化 23.6.2 弹塑性应力修正 23.6.3 多轴疲劳评估方法23.7 低周疲劳卡片23.8 低周疲劳分析实例 23.8.1 实例：转向节单轴低周疲劳分析 23.8.2 实例：转向节多轴低周疲劳分析第24章焊接疲劳分析24.1 焊点疲劳分析 24.1.1 焊点疲劳建模方法 24.1.2 焊点疲劳评估方法 24.1.3 焊点疲劳平均应力修正 24.1.4 焊点疲劳厚度修正 24.1.5 焊点疲劳卡片24.2 焊缝疲劳分析 24.2.1 焊缝基本术语 24.2.2焊缝疲劳建模方法 24.2.3 焊缝疲劳评估位置 24.2.4 焊缝疲劳评估方法 24.2.5 焊缝疲劳厚度修正 24.2.6 焊缝疲劳平均应力修正 24.2.7 焊缝疲劳卡片24.3 焊接疲劳分析实例 24.3.1 实例：某零件焊点疲劳分析 24.3.2 实例：车架焊接疲劳分析第25章振动疲劳分析25.1 瞬态疲劳25.2 扫频疲劳 25.2.1 线性扫频疲劳评估 25.2.2 对数扫频疲劳评估 25.2.3 定频疲劳评估 25.2.4 扫频疲劳卡片25.3 随机振动疲劳 25.3.1 功率谱惯性矩 25.3.2 应力幅值概率密度函数 25.3.3 总循环数 25.3.4 损伤及寿命的计算 25.3.5 随机振动疲劳卡片25.4 振动疲劳分析实例 25.4.1 实例：电池包随机振动疲劳分析 25.4.2 实例：电池包扫频疲劳分析第26章高性能计算26.1 高性能计算相关术语26.2 硬件资源26.3 软件算法 26.3.1 模态快速算法 26.3.2 并行算法26.4 内存管理26.5 HPC最佳实践附录A 电子版资源A.1 第27章结构热传导分析A.2 第28章多物理场耦合分析