Pro/ENGINEER Wildfire 5.0工程結構有限元分析

第1章 Pro/MECHANICA Structure簡介 1.1 Pro/MECHANICA及其工作模式簡介 1.1.1 集成模式 1.1.2 獨立模式 1.1.3 獨立模式與集成模式的比較 1.2 Pro/MECHANICA的安裝 1.3 Pro/MECHANICA Structure簡介 1.3.1 Pro/MECHANICA Structure的主要功能 1.3.2 Pro/MECHANICA Structure的分析類型第2章 Pro/MECHANICA Structure基礎 2.1 Pro/MECHANICA Structure分析的基本工作流程 2.1.1 Native Mode模式下的工作流程 2.1.2 FEM模式下的工作流程 2.2 Pro/MECHANICA Structure的用戶界面 2.2.1 進入Pro/MECHANICA Structure模式 2.2.2 菜單欄 2.2.3 常用工具欄第3章 有限元分析模型的建立 3.1 模型類型 3.1.1 3D模型 3.1.2 平面應力模型 3.1.3 平面應變模型 3.1.4 2D軸對稱模型 3.2 模型的簡化 3.2.1 殼 3.2.2 梁 3.2.3 彈簧 3.2.4 質(zhì)量 3.3 連接的創(chuàng)建 3.3.1 界面 3.3.2 創(chuàng)建焊縫連接實例 3.3.3 創(chuàng)建剛性連接實例 3.3.4 受力連接 3.3.5 緊固件連接 3.4 有限元分析中材料的分配設置 3.4.1 特性參數(shù) 3.4.2 添加材料 3.4.3 制作材料庫 3.5 分析基準特征的創(chuàng)建 3.5.1 模型基準 3.5.2 曲面區(qū)域 3.5.3 體積塊區(qū)域 3.6 當前坐標系第4章 約束和載荷的設置及單元網(wǎng)格的劃分 4.1 有限元分析中的負荷類型 4.1.1 力/力矩載荷 4.1.2 壓力載荷 4.1.3 承載載荷 4.1.4 重力載荷 4.1.5 離心載荷 4.1.6 溫度載荷 4.2 有限元分析中的約束類型 4.2.1 位移約束 4.2.2 平面約束 4.2.3 銷釘約束 4.2.4 球約束 4.2.5 對稱約束 4.3 單元網(wǎng)格的劃分 4.3.1 Native Mode模式下單元網(wǎng)格的控制和創(chuàng)建 4.3.2 FEM模式下的網(wǎng)格劃分第5章 有限元分析應用基礎實例 5.1 梁和剛架 5.1.1 梁坐標系 5.1.2 集中載荷作用下的懸臂梁頂端位移(視頻講解3分37秒) 5.1.3 分布載荷作用下的U型梁(視頻講解5分13秒) 5.1.4 二維剛架(視頻講解3分42秒) 5.2 平面應力模型(視頻講解4分44秒) 5.3 平面應變模型(視頻講解2分45秒) 5.4 薄殼模型(視頻講解2分2秒) 5.5 軸對稱模型(視頻講解3分11秒) 5.6 實體模型 5.6.1 盤形實體模型(視頻講解2分9秒) 5.6.2 實體-薄殼模型(視頻講解2分57秒)第6章 靜力分析 6.1 直齒圓柱齒輪受力分析(視頻講解10分44秒) 6.2 組件靜壓力分析(視頻講解4分44秒) 6.3 鈑金件靜力分析(視頻講解6分44秒) 6.4 圓柱形薄殼屋頂靜力分析(視頻講解6分8秒) 6.5 軸和孔收縮配合接觸分析(視頻講解6分1秒) 6.6 滾珠軸承受力分析第7章 模態(tài)分析 7.1 中空懸臂梁的固有頻率分析(視頻講解2分51秒) 7.2 集中質(zhì)量的懸臂梁頻率分析(視頻講解2分18秒) 7.3 橋梁固有頻率分析(視頻講解2分31秒) 7.4 建筑結構頻率分析(視頻講解4分1秒)第8章 疲勞分析 8.1 Fatigue Advisor簡介 8.2 材料的疲勞特性 8.3 疲勞載荷 8.4 連接環(huán)疲勞分析(視頻講解3分51秒) 8.5 撥片疲勞分析(視頻講解4分9秒) 8.6 活塞疲勞分析(視頻講解2分14秒) 8.7 扳手疲勞分析(視頻講解2分47秒)第9章 失穩(wěn)分析 9.1 細長桿失穩(wěn)分析(視頻講解2分42秒) 9.2 薄板失穩(wěn)分析(視頻講解2分59秒) 9.3 框架失穩(wěn)分析(視頻講解2分57秒) 9.4 徑向力下半圓環(huán)失穩(wěn)分析(視頻講解3分14秒) 9.5 具有變截面的柱的失穩(wěn)分析(視頻講解3分20秒)第10章 預應力分析(視頻講解9分11秒) 10.1 預應力靜態(tài)分析 10.2 預應力模態(tài)分析第11章 動態(tài)響應分析 11.1 動態(tài)時域分析(視頻講解5分5秒) 11.2 動態(tài)頻域分析(視頻講解5分46秒) 11.3 動態(tài)沖擊分析(視頻講解6分14秒)第12章 標準設計及多參數(shù)優(yōu)化設計(視頻講解13分14秒) 12.1 優(yōu)化設計簡介 12.1.1 Mechanica中優(yōu)化設計的一般過程 12.1.2 建立優(yōu)化設計的數(shù)學模型 12.2 標準設計 12.3 靈敏度分析 12.4 懸臂梁優(yōu)化設計參考文獻

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《Pro/ENGINEER Wildfire 5.0工程結構有限元分析》介紹了基于Pro/ENGINEER Wildfire 5.0的MECHANICA Structure模塊在結構分析方面的應用，圖文并茂，引導讀者熟練掌握使用結構分析模塊進行靜力分析、模態(tài)分析、疲勞分析、失穩(wěn)分析、標準設計、靈敏度分析及優(yōu)化分析。書中所有實例均為常見的模型，隨書光盤包含了全部實例的源文件和結果文件。光盤中還包含了所有實例操作過程的AVI演示視頻，并附有詳細的講解，供讀者在學習過程中選擇使用。

《Pro/ENGINEER Wildfire 5.0工程結構有限元分析》可作為工程設計技術人員學習基于Pro/ENGINEER Wildfire 5.0進行工程結構有限元分析的入門與實踐書籍，也可作為大專院校機械類專業(yè)學生的教材或教學參考書。

Pro/ENGINEER Wildfire 5.0（以下簡稱Pro/E 5.0）是一款在業(yè)界評價極佳的全方位產(chǎn)品設計高端軟件。它廣泛應用于航天、航空、汽車、電子、模具、玩具、工業(yè)設計和機械制造等行業(yè)。該軟件可實現(xiàn)三維設計與制造的參數(shù)驅(qū)動，功能十分強大，它集多種功能模塊于一體，包含零件設計、零件裝配、工程圖、零件制造、鈑金件設計、數(shù)控加工、模具開發(fā)與設計制造、有限元分析與運動仿真等多個模塊。

目前，市場上的有關Pro/E 5.0的實訓教程大多數(shù)都是關于軟件的一些簡單的功能介紹及命令講解，讓讀者特別是初學者感覺無從下手，往往一本書讀完了還不知道如何將各種功能命令靈活運用于實際產(chǎn)品設計中。本書的目的主要是培養(yǎng)學生建立運用Pro/E 5.0進行建模的思想，以訓練三維建模設計技能為目標，詳細介紹了Pro/E 5.0常用功能菜單與操作面板、零件建模、零件裝配、出工程圖的方法與技巧。本書主要內(nèi)容包括軟件環(huán)境界面介紹、二維草繪、實體建模、組件裝配以及完成工程圖的繪制。

本書以Pro/E 5.0版為軟件平臺，以具體的工作流程為導向，采用“教、學、做”一體化的項目教學方式構建內(nèi)容，工學結合。本書共包含14個教學項目任務，每個項目都由知識目標、能力目標、項目導入、項目分析、項目知識、項目實施、知識拓展、實戰(zhàn)練習等部分構成。項目的知識與能力目標部分說明了本項目的實施意義；項目導入部分給出了項目任務對象；項目分析部分給出了分析思路；項目知識部分說明了完成該項目任務所需要的一切準備知識；項目實施部分給出了完成本項目具體、詳細的操作過程，將相關命令操作、設計思路與技巧有機地融為一體；知識拓展部分將與本項目實施過程中設計方法類似的方法與思路總結出來，同時也會介紹與項目有關的延伸知識點；實戰(zhàn)練習部分則為讀者提供了適量的與項目任務內(nèi)容難度相當?shù)恼n后習題。每個項目案例都來源于實際的生產(chǎn)和研發(fā)設計。本書編者有多年教學和實踐經(jīng)驗，現(xiàn)把這些學習和工作的經(jīng)驗與技巧呈現(xiàn)出來與廣大讀者一起分享，希望在產(chǎn)品三維建模設計方面對讀者有所幫助，以達到學以致用的目的。

鑒于目前各大中專院校學生學習課程多、學習時間緊，本書內(nèi)容緊湊，非常適合作為大中專院校Pro/E 5.0課程的教材，參考學時為60學時左右。另外，針對如何有效地學習Pro/E 5.0課程，根據(jù)本書的內(nèi)容作者提出以下幾點建議：

（1） 結合教程，做好課前預習與課后復習工作。

（2） 按項目任務實例勤加練習，做到熟能生巧。

（3） 多從身邊學習與生產(chǎn)實際中找些實物建模設計進行練習。

（4） 注重產(chǎn)品的結構分析和設計思想培養(yǎng)，多總結。

本書由六安職業(yè)技術學院吳林（編寫項目1、項目2）、劉先梅（編寫項目10）、安徽電子信息技術職業(yè)技術學院李剛（編寫項目12、項目13、項目14）任主編，六安職業(yè)技術學院權秀敏（編寫項目4、項目5、項目6）、安徽新華學院姚群（編寫項目7、項目8、項目9）、薛穎操（編寫項目3）任副主編，安徽工貿(mào)職業(yè)技術學院吳焱（編寫項目11）參加編寫。

由于時間倉促和編者水平有限，書中難免存在不足之處，懇請廣大讀者批評指正。

編者

2013年5月

《Pro/ENGINEER Wildfire5.0 產(chǎn)品設計行業(yè)應用實踐》共10章，以某型號家用電扇產(chǎn)品設計為項目應用主題，分章講解了產(chǎn)品草圖設計、基礎零件設計、復雜零件設計、鈑金件設計、裝配體設計、工程圖設計、運動仿真以及有限元分析的整個產(chǎn)品設計和分析過程。每一章分為“相關專業(yè)知識”、“軟件設計知識”、“實例分析”、“項目實現(xiàn)”和“應用拓展”五個部分。在“相關專業(yè)知識”部分主要從產(chǎn)品設計專業(yè)角度，介紹與該章內(nèi)容相關的行業(yè)規(guī)定、要求及實現(xiàn)方法；在“軟件設計知識”部分介紹與該章內(nèi)容相關的軟件相關命令應用方法；“實例分析”以實例形式對該章相關軟件知識予以詮釋；“項目實現(xiàn)”是每章的重點，它以實例形式詳細講解該步驟的設計實現(xiàn)方法和技巧；“應用拓展”從專業(yè)和軟件應用兩個方面，更深一步介紹與《Pro/ENGINEER Wildfire5.0 產(chǎn)品設計行業(yè)應用實踐》內(nèi)容相關的行業(yè)知識。相應章節(jié)后面的“思考與練習”，使讀者能通過實際思考和演練，更快更好地掌握所學內(nèi)容。

《Pro/ENGINEER Wildfire5.0 產(chǎn)品設計行業(yè)應用實踐》圖文并茂，講解深入淺出、刪煩就簡、貼近工程，把眾多專業(yè)和軟件知識點有機地融合到每章的具體內(nèi)容中?！禤ro/ENGINEER Wildfire5.0 產(chǎn)品設計行業(yè)應用實踐》的體例結構生動而不澀滯，內(nèi)容編排張馳有度，實例敘述實用而不繁瑣，既適合于Pro/E用戶的中級讀者，也可作為大中專院校相關課程的教材，同時也適合作為產(chǎn)品設計人員的參考工具書。