MARC 非线性有限元分析标准教程

目　录

第 1章　Marc入门　1

1.1　Marc概述　1

1.1.1　Marc简介　1

1.1.2　前后处理器Mentat简介 　2

1.1.3　Marc求解器的4个库　2

1.2　Marc的安装与运行　3

1.2.1　软件安装　3

1.2.2　Marc程序常用文件 　9

1.2.3　Mentat的启动与Marc求解器的运行 　9

1.2.4　Marc帮助文档 　10

1.3　Mentat的常用功能　11

1.3.1　Mentat常用快捷功能图标简介　11

1.3.2　Mentat 2020主要菜单简介　14

1.3.3　模型浏览器简介　14

1.3.4　“文件”菜单　17

1.3.5　“选取”菜单　18

1.3.6　“视图”菜单　21

1.3.7　“工具”菜单　22

1.3.8　“模式”菜单　24

1.3.9　“窗口”菜单　25

1.3.10　“帮助”菜单　25

1.3.11　辅助功能图标　26

1.3.12　Mentat的常用快捷方式　26

第 2章　几何导入与网格划分　28

2.1　几何模型导入　28

2.1.1　Mentat的通用CAD接口

（作为实体导入）功能　29

2.1.2　CAD模型的特征识别和特征编辑　33

2.2　Mentat中的几何建模和网格生成　33

2.2.1　格栅的使用　33

2.2.2　几何对象的生成和编辑　34

2.2.3　网格对象的生成和编辑　36

2.2.4　模型长度单位的设置　39

2.3　自动分网预处理　40

2.3.1　检查/修复几何　40

2.3.2　曲线布种子点　41

2.3.3　实体网格种子点　42

2.4　自动分网　42

2.4.1　曲线自动分网　43

2.4.2　二维平面自动分网　43

2.4.3　曲面自动分网　45

2.4.4　体自动分网　46

2.4.5　二维加强筋分网　50

2.4.6　“检查网格”功能　50

2.5　转换法生成网格　52

2.6　几何和网格处理操作　52

2.6.1　关联/附着　52

2.6.2　单元几何拓扑种类更改　53

2.6.3　单元检查 　53

2.6.4　转换 　53

2.6.5　特征消除 　53

2.6.6　复制 　53

2.6.7　扩展　54

2.6.8　相交　54

2.6.9　移动　54

2.6.10　松弛　54

2.6.11　旋转　54

2.6.12　实体的操作　54

2.6.13　拉直　55

2.6.14　网格细化加密　55

2.6.15　消除重复对象　55

2.6.16　对称　56

2.7　实例——臂型结构线弹性分析　56

第3章　结果后处理　67

3.1　模型图 　67

3.1.1　变形形状　69

3.1.2　标量显示　70

3.1.3　其他的显示　70

3.2　路径上的结果显示　70

3.3　变量历程图　71

3.4　图片的显示和存储　72

3.5　生成动画文件与结果动画　72

3.6　后处理中的模型剪裁功能　73

3.7　全局变量　74

3.8　局部坐标系的变换　75

3.9　结果文件的保存　77

3.10　求解中的常见问题及处理方法　78

3.10.1　监控分析作业运行状态　78

3.10.2　查看分析诊断信息　79

3.10.3　退出号　82

3.11　实例——臂型结构线弹性分析结果后处理　83

第4章　结构接触非线性分析　88

4.1　求解接触问题的数学方法　88

4.1.1　拉格朗日乘子法　89

4.1.2　罚函数法　89

4.1.3　直接约束法　90

4.1.4　面段对面段接触探测及分析的方法　90

4.1.5　Marc接触算法的基本流程　91

4.2　摩擦模型的确定　91

4.2.1　库伦摩擦模型　91

4.2.2　剪切摩擦模型　92

4.2.3　粘－滑摩擦模型　93

4.2.4　双线性摩擦模型　93

4.2.5　各向异性摩擦系数的定义　94

4.2.6　确定摩擦模型　95

4.3　接触体的定义和运动描述　96

4.3.1　变形体的定义　96

4.3.2　刚体的定义　99

4.3.3　可传热的刚体的定义　101

4.3.4　刚体运动控制　101

4.3.5　接触体定义技巧　103

4.4　接触关系的定义　104

4.4.1　粘接接触参数的设置　105

4.4.2　接触参数的设置　107

4.5　接触表的定义　111

4.5.1　接触表的具体定义　112

4.5.2　接触检查顺序　113

4.5.3　接触表参数的设置　114

4.5.4　接触区域　116

4.6　排除部分的定义　116

4.7　汽车车门密封件接触分析计算实例　116

4.7.1　问题描述　117

4.7.2　前处理　118

4.7.3　后处理　127

第5章　Marc分析综合应用实例　129

5.1　螺栓预紧分析实例　129

5.1.1　问题描述　131

5.1.2　前处理　131

5.1.3　后处理　138

5.2　结构过盈配合分析实例　140

5.2.1　问题描述　140

5.2.2　前处理　140

5.2.3　后处理　146

5.3　复合材料脱层分析实例　147

5.3.1　问题描述　148

5.3.2　前处理　148

5.3.3　后处理　155

5.3.4　界面单元技术模拟复合材料脱层　156

5.4　温度场分析实例　158

5.4.1　问题描述　160

5.4.2　前处理　161

5.4.3　后处理　167

5.4.4　瞬态热分析　167

第6章　橡胶密封件大变形特性分析实例　172

6.1　密封件大变形有限元分析基础　172

6.1.1　密封件大变形有限元分析理论　172

6.1.2　密封件有限元分析的步骤　175

6.2　S2000密封件直条的有限元分析　177

6.2.1　问题描述　178

6.2.2　前处理　178

6.2.3　后处理　178

6.3　S2000密封件弯条的有限元分析　180

6.3.1　问题描述　180

6.3.2　前处理　181

6.3.3　后处理　191

6.4　B2密封件的有限元分析　192

6.4.1　B2密封件直条的有限元分析　192

6.4.2　B2密封件弯条的有限元分析　193

6.5　B5密封件的有限元分析　194

6.5.1　B5密封件直条的有限元分析　195

6.5.2　B5密封件弯条的有限元分析　196

6.6　不同结构的车门密封件压缩变形特性的比较　198

6.7　密封件大变形特性的验证　198

第7章　玻璃导槽密封件的结构设计仿真实例　204

7.1　玻璃导槽密封件仿真流程　204

7.2　玻璃导槽密封件压缩载荷仿真　206

7.2.1　问题描述　206

7.2.2　前处理　207

7.2.3　后处理　215

7.3　玻璃导槽密封件插拔力仿真　217

7.3.1　问题描述　217

7.3.2　前处理　217

7.3.3　后处理　226

7.4　玻璃导槽密封件弯曲褶皱仿真　228

7.4.1　问题描述　228

7.4.2　前处理　229

7.4.3　后处理　236

7.5　玻璃导槽密封件结构优化　238

7.6　玻璃导槽密封件结构性能仿真与验证　239

第8章　网格重划分与橡胶结构分析实例　241

8.1　全局网格重划分　241

8.1.1　全局网格重划分的相关

菜单和操作　242

8.1.2　定义网格重划分准则　243

8.1.3　网格重划分网格密度的控制和设置　245

8.1.4　网格重划分中的特征保留　249

8.1.5　接触体局部网格重划分　250

8.2　承受高压流体的O型密封圈结构分析　253

8.2.1　问题描述　253

8.2.2　导入几何模型与网格　254

8.2.3　模型参数设置　254

8.3　封隔器结构分析　267

8.3.1　问题描述　267

8.3.2　前处理　268

8.3.3　后处理　280

8.4　密封件的压缩永久变形分析　282

8.4.1　问题描述　283

8.4.2　前处理　283

8.4.3　后处理　293

8.5　橡胶件疲劳分析　295

8.5.1　问题描述　295

8.5.2　前处理　296

8.5.3　后处理　299

第9章　Marc 2020与Actran 2020联合仿真　301

9.1　线性声学基本理论　301

9.2　Actran的声学功能与基本理论　305

9.2.1　声学有限元　305

9.2.2　声学无限元　306

9.3　Actran的前处理与后处理　309

9.3.1　问题描述　309

9.3.2　问题解析解　310

9.3.3　Actran VI前处理　310

9.3.4　创建域　311

9.3.5　创建直接频率响应分析　311

9.3.6　指定计算频率的范围　312

9.3.7　创建有限元流体组件　312

9.3.8　创建无限元流体组件　313

9.3.9　创建球声源　314

9.3.10　模型文件的输出　316

9.3.11　运行Actran模型文件　317

9.4　Marc与Actran联合声学分析　322

9.4.1　问题描述　322

9.4.2　Actran VI前处理　323

9.4.3　后处理　333

9.5　玻璃导槽密封件结构静态隔声仿真实例　334

9.5.1　玻璃导槽密封件隔声机理　334

9.5.2　Marc压缩载荷分析　335

9.5.3　Actran隔声仿真分析　336