Autodesk Inventer有限元分析和運(yùn)動(dòng)仿真詳解

前言

　　美國(guó)Autodesk（歐特克）公司是世界領(lǐng)先的二維和三維設(shè)計(jì)軟件制造商。具有與Autodesk AutoCAD優(yōu)越兼容性的Autodesk Inventor是目前世界上最受用戶喜愛的三維設(shè)計(jì)軟件之一，廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造業(yè)、汽車工業(yè)、廠礦設(shè)計(jì)、航空航天、五金工具、家電產(chǎn)品、化工等領(lǐng)域的設(shè)計(jì)?！　?guó)內(nèi)外越來(lái)越多的設(shè)計(jì)人員正在從二維設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換到三維設(shè)計(jì)上來(lái)。三維設(shè)計(jì)不僅僅是創(chuàng)建三維模型和產(chǎn)生二維工程圖，更重要的是，它使對(duì)設(shè)計(jì)的三維模型進(jìn)行渲染、動(dòng)畫制作、應(yīng)力分析，以及運(yùn)動(dòng)仿真成為可能，從而實(shí)現(xiàn)制作“數(shù)字樣機(jī)”的設(shè)計(jì)理念。數(shù)字樣機(jī)是指在真正的產(chǎn)品生產(chǎn)出來(lái)之前就可以通過(guò)三維模型看到所要實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)功能，試驗(yàn)在各種預(yù)計(jì)工作狀況下的安全穩(wěn)定性等在過(guò)去只有用實(shí)體產(chǎn)品才能完成的任務(wù)。這主要?dú)w功于CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）與CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）的無(wú)縫集成。Autodesk Inventor·Simulation就是將有限元應(yīng)力分析（Stress Analysis）和運(yùn)動(dòng)仿真（Dynamic Simulation）與Inventor有機(jī)集成，從而使Inventor Simulation具有強(qiáng)大的創(chuàng)建三維模型、設(shè)計(jì)安全和穩(wěn)定的檢驗(yàn)，以及運(yùn)動(dòng)仿真功能?！　∧壳埃P(guān)于Inventor Simulation的書籍和資料有聯(lián)機(jī)幫助和Autodesk官方的快捷教程，但還沒有一本關(guān)于Inventor Simulation的中文或英文書籍出版。本書不是重復(fù)聯(lián)機(jī)幫助或官方教程，而是采用非常具有針對(duì)性的實(shí)例來(lái)詳解用戶在使用有限元應(yīng)力分析和運(yùn)動(dòng)仿真中的常見問(wèn)題、困難和疑惑。其中，還穿插了有限元基本概念、材料強(qiáng)度理論、模態(tài)分析理論、運(yùn)動(dòng)學(xué)理論、運(yùn)動(dòng)仿真的機(jī)理基礎(chǔ)等，以幫助用戶理解實(shí)例的意義。本書提供的實(shí)例涉及最常用的機(jī)械機(jī)理，如四連桿機(jī)構(gòu)、凸輪從動(dòng)件、齒輪機(jī)構(gòu)和棘輪機(jī)構(gòu)，使用戶感到親切且易于理解。　　本書作者作為Inventor Simulation自第一版以來(lái)的質(zhì)量技術(shù)負(fù)責(zé)人（Tech Lead of Autodesk Inventor Professional Quality Assurance），積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)、有著深刻的理解，以及對(duì)用戶大量的技術(shù)支持和問(wèn)題解答的寶貴經(jīng)歷。　　本書由4個(gè)主要部分組成：Inventor和仿真簡(jiǎn)介、有限元應(yīng)力分析、運(yùn)動(dòng)仿真和在設(shè)計(jì)中應(yīng)用應(yīng)力分析與運(yùn)動(dòng)仿真。　　第1章對(duì)Inventor的三維建模作了介紹，包括它與AutoCAD的兼容性。然后對(duì)應(yīng)力分析和運(yùn)動(dòng)仿真進(jìn)行了概述?！　〉?～7章是有限元應(yīng)力分析部分。第2章介紹了有限元法的基本概念和理論，重點(diǎn)講解三維設(shè)計(jì)中應(yīng)用有限元涉及的概念和理解分析結(jié)果需要的理論基礎(chǔ)。第3章介紹了Inventor。應(yīng)力分析的界面和應(yīng)用，對(duì)命令和概念進(jìn)行了解釋，如軸承載荷、網(wǎng)格劃分等。第4章著重描述應(yīng)力分析的求解和對(duì)應(yīng)力分析結(jié)果的理解，本章最后還介紹了設(shè)計(jì)中常用的強(qiáng)度理論。第5章通過(guò)實(shí)例介紹如何應(yīng)用有限元分析來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化的流程。對(duì)用戶在具體應(yīng)用中的常見問(wèn)題在第6章進(jìn)行介紹，并講解了如何解決這些問(wèn)題和實(shí)踐中的最佳方法。第7章詳細(xì)介紹模態(tài)分析的概念和基本理論、分析結(jié)果，及對(duì)計(jì)算結(jié)果的理解和應(yīng)用?！　〉?～15章是運(yùn)動(dòng)仿真部分。第8章介紹運(yùn)動(dòng)仿真界面和如何運(yùn)行仿真。第9章對(duì)運(yùn)動(dòng)仿真中的一些關(guān)鍵慨念進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，包括自由度、運(yùn)動(dòng)鏈、冗余、動(dòng)力學(xué)等。第10 章詳細(xì)介紹運(yùn)動(dòng)仿真中最重要的要素——運(yùn)動(dòng)連接以及創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)連接。第11、12章詳細(xì)講解如何通過(guò)定義參數(shù)和輸入圖形器，來(lái)定義運(yùn)動(dòng)機(jī)理和機(jī)械連接的物理和動(dòng)力性質(zhì)。第13 章詳細(xì)講解運(yùn)動(dòng)仿真的結(jié)果。第14章對(duì)用戶通常難以理解的冗余的概念進(jìn)行了解釋。第15 章用幾個(gè)實(shí)例演示了運(yùn)動(dòng)仿真的強(qiáng)大功能和在設(shè)計(jì)中的重要作用。

內(nèi)容概要

　　本書結(jié)構(gòu)清晰、實(shí)用性強(qiáng)，詳細(xì)講解了Autodesk Inventor有限元應(yīng)力分析和運(yùn)動(dòng)仿真的功能、原理和應(yīng)用技巧。本書主要內(nèi)容包括有限元結(jié)構(gòu)靜力分析、模態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)仿真以及應(yīng)用它們來(lái)校核三維設(shè)計(jì)的強(qiáng)度；穩(wěn)定、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷倪\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)?！　”緯涔獗P包含的應(yīng)用實(shí)例是作者為解決用戶常見的疑難問(wèn)題而專門制作的，便于讀者學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)。本書的內(nèi)容和實(shí)例模型適用于2008／2009版本的Autodesk Inventor Simulation或Autodesk Inventor Professional?！　”緯勺鳛楣こ淘O(shè)計(jì)單位的設(shè)計(jì)工程師，以及高等院校機(jī)械、力學(xué)、汽車、家電和日用產(chǎn)品等工程設(shè)計(jì)專業(yè)的師生的參考書，也可作為廣大CAD／CAE工程人員的培訓(xùn)教材。

作者簡(jiǎn)介

唐湘民（Gary Tang）博士是美國(guó)Autodesk公司機(jī)械制造業(yè)部門的CAD／CAE資深工程師，從Inventor第9版開始集成有限元分析和動(dòng)態(tài)仿真以來(lái)，其一直擔(dān)任軟件質(zhì)量技術(shù)負(fù)責(zé)人（Tech Lead of Inventor Professional Quality Assurance）。
    唐湘民博士具有豐富的有限元和動(dòng)態(tài)

書籍目錄

前言第1章 Inventor、應(yīng)力分析與運(yùn)動(dòng)仿真仿真概述　1.1 Inventor簡(jiǎn)介　　1.1.1用Inventor創(chuàng)建三維設(shè)計(jì)模型　　1.1.2 Inventor三維模型與二維工程圖　　1.1.3 Inventor與AutoCAD的兼容性　　1.1.4 Inventor與其他CAD文件格式　　1.1.5 Inventor-的數(shù)據(jù)共享　　1.1.6 Inventor軟件包和產(chǎn)品系列　1.2 Inventor應(yīng)力分析與運(yùn)動(dòng)仿真簡(jiǎn)介　　1.2.1 Inventor應(yīng)力分析　　1.2.2 Inventor運(yùn)動(dòng)仿真　1.3 用CAD建模進(jìn)行有限元分析和運(yùn)動(dòng)仿真的設(shè)計(jì)方法第2章 有限元分析概述　2.1 三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)力分析　　2.1.1 結(jié)構(gòu)的力學(xué)問(wèn)題　　2.1.2 邊值問(wèn)題的數(shù)值解法　2.2 有限元法　　2.2.1 離散　　2.2.2 單元、位移和單元?jiǎng)偠染仃嚒　?.2.3 形函數(shù)、高階單元和收斂　　2.2.4 邊界條件　　2.2.5 求解域的總的剛度矩陣和代數(shù)方程求解　　2.2.6 誤差評(píng)估　　2.2.7 對(duì)結(jié)果的理解和解釋　　2.2.8 有限元法的應(yīng)用第3章 應(yīng)力分析的界面和應(yīng)用　3.1 “應(yīng)力分析”工具面板和瀏覽器　3.2 應(yīng)力分析的設(shè)置　　3.2.1 定義材料　　3.2.2 施加載荷　　3.2.3 施加約束　　3.2.4 應(yīng)力分析設(shè)置　　3.2.5 求解　3.3 啟用應(yīng)力分析第4章 應(yīng)力分析結(jié)果　4.1 等效應(yīng)力　4.2 主應(yīng)力　4.3 變形　4.4 安全系數(shù)　4.5 固有頻率和模態(tài)形狀　4.6 其他的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果　4.7 對(duì)應(yīng)力分析結(jié)果查看的實(shí)例——梁的有限元應(yīng)力分析　　4.7.1 等效應(yīng)力　　4.7.2 最大主應(yīng)力　　4.7.3 最小主應(yīng)力　　4.7.4 變形　　4.7.5 安全系數(shù)　4.8 應(yīng)力分析結(jié)果可視化顯示　　4.8.1 編輯顏色欄　　4.8.2 動(dòng)畫計(jì)算結(jié)果　　4.8.3 設(shè)置計(jì)算結(jié)果顯示選項(xiàng)　4.9 使用分析得到的結(jié)果　4.10 進(jìn)一步分析或者報(bào)告輸出到ANSYS Workbench　4.11 設(shè)計(jì)中常用的材料強(qiáng)度理論　　4.11.1 材料的強(qiáng)度準(zhǔn)則　　4.11.2 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則　　4.11.3 最大畸變能密度準(zhǔn)則　　4.11.4 最大正應(yīng)力準(zhǔn)則　　4.11.5 庫(kù)侖一莫爾準(zhǔn)則第5章 在設(shè)計(jì)中結(jié)合應(yīng)力分析的實(shí)例　5.1 對(duì)設(shè)計(jì)模型的初步分析　5.2 在零件造型環(huán)境中進(jìn)行應(yīng)力分析　5.3 在應(yīng)力分析環(huán)境中修改幾何尺寸　5.4 在應(yīng)力分析環(huán)境中用收斂來(lái)取得更好的精度　5.5 在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行應(yīng)力分析的意義第6章 常見問(wèn)題的解決技巧和方法　6.1 應(yīng)力分析中的常見問(wèn)題　　6.1.1 網(wǎng)格劃分失敗　　6.1.2 求解失敗　　6.1.3 收斂失敗　6.2 零件被約束不足和弱彈簧的引入　6.3 使用應(yīng)力分析的技巧　　6.3.1 施加力在合理的幾何面積上　　6.3.2 略去次要特征　　6.3.3 使用“結(jié)果收斂”求得更精確的結(jié)果　　6.3.4 Inventor功能在應(yīng)力分析中的技巧第7章 模態(tài)分析第8章 運(yùn)動(dòng)仿真界面及運(yùn)行仿真第9章 運(yùn)動(dòng)仿真的關(guān)鍵概念第10章 運(yùn)動(dòng)機(jī)理中的連接第11章 機(jī)理的物理特性和力學(xué)環(huán)境第12章 輸入圖示器第13章 輸出圖示器和仿真結(jié)果第14章 過(guò)度約束導(dǎo)致的冗余及修復(fù)第15章 運(yùn)動(dòng)仿真在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的實(shí)例第16章 運(yùn)動(dòng)機(jī)理中構(gòu)件的有限元分析第17章 運(yùn)動(dòng)部件的有限元應(yīng)力分析第18章 機(jī)械裝置的“準(zhǔn)”靜態(tài)平衡和應(yīng)力分析附錄主要詞匯中英文對(duì)照參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　Inventor提供了出色的創(chuàng)建基于特征的參數(shù)化三維實(shí)體模型的功能，其明晰的用戶界面、直觀的工作流程，以及上下文相關(guān)幫助，使用戶學(xué)習(xí)和掌握三維建模十分容易。其強(qiáng)大的三維圖形引擎，使用戶可以創(chuàng)建復(fù)雜的幾何圖元，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新意圖，而其采用的自適應(yīng)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，還提供了出色的大型復(fù)雜系統(tǒng)裝配性能。　　三維模型的主要基本單元是零件，零件是基于草圖和幾何特征建立的。用戶通過(guò)草圖可以產(chǎn)生幾乎任意形狀的二維幾何輪廓。從二維幾何輪廓可以產(chǎn)生三維特征，如通過(guò)在草圖上的正六邊形產(chǎn)生一個(gè)拉伸特征，即可生成一個(gè)簡(jiǎn)單的三維實(shí)體，形狀如六角的六角頭螺栓。Inventor用于草圖的特征包括拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃掠、放樣等。用戶還可以在零件的三維實(shí)體特征上直接產(chǎn)生諸如圓角、孔、抽殼等基本特征。由于幾何圖元是基于參數(shù)的，因此，尺寸可由參數(shù)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)通過(guò)修改參數(shù)來(lái)改變尺寸時(shí)，幾何單元或特征會(huì)基于尺寸的變更自動(dòng)更新。零件設(shè)計(jì)功能也支持自適應(yīng)技術(shù)。Inventor強(qiáng)大的曲面功能還能創(chuàng)建十分復(fù)雜的曲面形狀，具有無(wú)縫結(jié)合的曲面和實(shí)體混合的造型功能?！　‘a(chǎn)生的零件組合起來(lái)組成裝配部件（Assembly），裝配部件又可以作為子裝配件組成更高級(jí)的裝配部件。由很多零件和子裝配件，就可以產(chǎn)生大型的、復(fù)雜的三維裝配模型。零件或子裝配通過(guò)適當(dāng)?shù)难b配約束來(lái)確定組合的關(guān)系。裝配約束包括配合、對(duì)準(zhǔn)角度、相切、插入、運(yùn)動(dòng)和過(guò)渡。設(shè)計(jì)流程由零件開始，到產(chǎn)生子裝配件，總裝配件、是一種自下向上的設(shè)計(jì)方法，即先生成各個(gè)零件、子裝配部件，然后根據(jù)裝配體的要求調(diào)入各子部件，進(jìn)而完成整機(jī)的裝配。設(shè)計(jì)的裝配過(guò)程與生產(chǎn)實(shí)際中的實(shí)物組裝一樣，比較直觀，便于掌握。Inventor的裝配設(shè)計(jì)也完全支持自上向下，或自上向下與自下向上相結(jié)合的設(shè)計(jì)流程。在自上而下的設(shè)計(jì)方法中，用戶可在裝配體中可以將已生成的零件調(diào)入，也可以實(shí)行在位設(shè)計(jì)，并利用Inventor的自適應(yīng)技術(shù)，直接建立新建零部件與已有零部件之間的形狀、大小及位置的關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)零部件之間位置關(guān)系的自行調(diào)整。如果修改基本零件的幾何圖元，自適應(yīng)零件的幾何圖元和位置也會(huì)隨之更新。例如，一個(gè)自適應(yīng)的連接件零件的長(zhǎng)度和位置可自動(dòng)調(diào)整，使之保持與連接件的正確關(guān)系；一個(gè)自適應(yīng)的軸的直徑可自動(dòng)調(diào)整到與其連接孔相配合的大小，從而自行解決常見的空間中的幾何干涉問(wèn)題。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，設(shè)計(jì)師通常使用自上向下的設(shè)計(jì)方法來(lái)布局其裝配體?！　?hellip;…

編輯推薦

　　其它版本請(qǐng)見：《AutoCAD2008中文版機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與實(shí)踐（第2版）（附光盤1張）》

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無(wú)

評(píng)論、評(píng)分、閱讀與下載

---

    Autodesk Inventer有限元分析和運(yùn)動(dòng)仿真詳解 PDF格式下載

---