OptiStruct 結構分析與工程應用

作者為Altair技術團隊成員，具有紮實的CAE理論基礎，一直為國內外汽車、航天航空、電子等各種行業的產品設計提供技術支持與解決方案，具有非常豐富的工程實戰經驗，並有豐富的圖書寫作經驗。

序
前言
第1章  Altair及OptiStruct軟件介紹
1.1  Altair簡介
1.2  Altair HyperWorks簡介
1.3  OptiStruct發展歷史
1.4  OptiStruct功能介紹及特點
1.5  OptiStruct主要應用行業

第2章 OptiStruct分析基礎
2.1  模型文件組成及基本格式
 2.1.1  .fem文件組成
 2.1.2  .fem文件基本格式
2.2  單元類型
 2.2.1  0D單元
 2.2.2  1D單元
 2.2.3  2D單元
 2.2.4  3D單元
2.3  材料類型
2.4  分析類型
2.5  OptiStruct計算提交
 2.5.1  HyperMesh界面提交
 2.5.2  OptiStruct任務管理器提交
 2.5.3  通過腳本提交
2.6  OptiStruct結果文件

第3章  結構基礎分析
3.1  線性靜力學分析基本理論
3.2  線性屈曲分析基本理論
3.3  慣性釋放分析基本理論
3.4  線彈性材料
3.5  常用單元類型
 3.5.1  實體單元
 3.5.2  殼單元
 3.5.3  1D單元
 3.5.4連接單元
 3.5.5  軸對稱單元
 3.5.6  平面應變單元
3.6  約束及載荷
 3.6.1  固定約束/強制位移
 3.6.2  集中力
 3.6.3  壓強
 3.6.4  力矩
 3.6.5  重力
 3.6.6  離心力
 3.6.7  LOADADD
3.7  結構分析基礎實例
 3.7.1  實例：框架模型線性靜力學分析
 3.7.2  實例：飛機艙段結構屈曲分析
 3.7.3  實例：汽車轉向節慣性釋放分析

第4章  結構動力學基礎
4.1  自由振動
 4.1.1  無阻尼系統
 4.1.2  有阻尼系統
4.2  強迫振動
 4.2.1  簡諧激勵振動（時域）
 4.2.2  簡諧激勵振動（頻域）
 4.2.3  一般激勵振動（時域）
 4.2.4  一般激勵振動（頻域）
4.3  多自由度系統動力學
 4.3.1  動力學方程
 4.3.2  邊界條件SPC/SPCD

第5章  模態分析
5.1  實模態分析
 5.1.1  基本方程
 5.1.2  模態振型及頻率
 5.1.3  比例阻尼
 5.1.4  結構阻尼
 5.1.5  SDAMPING阻尼
 5.1.6  剛體模態
 5.1.7  模態有效質量
5.2  特徵值解法 EIGRL / EIGRA
 5.2.1  蘭索士(Lanczos)法
 5.2.2  AMSES模態求解加速算法
5.3  复模態分析 EIGC
 5.3.1  基本方程
 5.3.2  复模態的基本特性
5.4  分析實例
 5.4.1  實例：白車身的模態分析
 5.4.2  實例：制動系統的複模態分析
 5.4.3  實例：車輛聲振耦合复模態分析

第6章  瞬態響應分析
6.1  瞬態激勵的形式
 6.1.1  初始條件
 6.1.2  瞬態激勵
6.2  直接法瞬態響應分析
 6.2.1  直接法瞬態分析方法
 6.2.2  直接法阻尼類型
6.3  模態法瞬態響應分析
 6.3.1  模態法瞬態分析方法
 6.3.2  模態截斷
 6.3.3  模態法阻尼類型
6.4  卡片說明
 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  輸出控制
 6.5.1  SET集合
 6.5.2  其他輸出控制
6.6實例：鐵塔的地震激勵響應

第7章  頻率響應分析
7.1  頻域激勵的形式
7.2  直接法頻率響應分析
7.3  模態法頻率響應分析
7.4  剩餘模態
7.5  阻尼類型及頻變參數
7.6  卡片說明
 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  輸出控制
7.8  實例：設備支架的偏心載荷響應

第8章  隨機響應分析
8.1  隨機過程及統計
 8.1.1  均值及方差
 8.1.2  線性疊加性
 8.1.3  相關函數與功率譜
8.2  隨機響應分析
8.3  輸出控制
 8.3.1  均方根、自功率譜密度
 8.3.2  互功率譜密度
8.4  卡片說明
 8.4.1  TABRND1卡片
 8.4.2  RANDPS卡片
8.5  實例：電池包的台架隨機振動

第9章  響應譜分析
9.1  響應譜分析的表達式
 9.1.1  基礎衝擊激勵的模態坐標
 9.1.2  峰值響應的近似表達
9.2  響應譜曲線
 9.2.1  曲線定義
 9.2.2  曲線特徵
9.3  峰值響應的組合
 9.3.1  模態組合
 9.3.2  正交載荷組合
9.4  卡片說明
 9.4.1  DTI,SPECSEL卡片
 9.4.2  RSPEC卡片
9.5  實例：建築物的衝擊響應

第10章  超單元
10.1  基本概念及流程
10.2  模態綜合法超單元（CMS）
 10.2.1  GUYAN縮聚
 10.2.2  CBN動態縮聚
 10.2.3  GM動態縮聚
10.3  動力分析超單元（CDS）
10.4  使用超單元
 10.4.1  超單元阻尼形式
 10.4.2  超單元輸出格式
 10.4.3  超單元加載 ASSIGN/K2GG/…
10.5  卡片說明
 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  實例：聲振耦合超單元應用

第11章  轉子動力學分析
11.1  轉子動力學基本概念
 11.1.1  Jeffcott轉子
 11.1.2  偏置轉子
11.2  轉子動力學有限元建模
11.3  轉子的臨界轉速分析
11.4  實例：3D實體轉子分析

第12章  聲固耦合分析
12.1  聲腔建模
 12.1.1  聲腔建模方法
 12.1.2  實例：汽車聲腔建模
12.2聲腔模態分析及實例
12.3  聲固耦合分析
 12.3.1  聲固耦合頻響分析基礎理論
 12.3.2  ACMODL卡片
 12.3.3  結構激勵
 12.3.4  聲腔激勵
12.4  吸聲單元
 12.4.1  吸聲材料基本性能指標
 12.4.2  CAABSF單元
 12.4.3  PAABSF卡片
 12.4.4  實例：駐波管中的吸聲單元應用
12.5  實例：整車聲固耦合頻響分析

第13章  NVH外聲場分析
13.1  Equivalent Radiate Power（ERP）
 13.1.1  ERP基礎理論
 13.1.2  ERP分析流程
 13.1.3  ERP分析通用卡片設置
 13.1.4  實例：消聲器前蓋ERP分析
13.2  Radiated Sound Output Analysis (RADSND)
 13.2.1  RADSND基礎理論
 13.2.2  RADSND分析流程
 13.2.3  RADSND分析通用卡片設置
 13.2.4  實例：消聲器前蓋RADSND分析
13.3  無限元方法
 13.3.1  無限元分析基礎理論
 13.3.2  無限單元及其創建方法
 13.3.3  無限元分析指南
 13.3.4  無限元分析流程
 13.3.5  實例：發動機缸體輻射噪聲計算

第14章  NVH診斷分析與優化
14.1  傳遞路徑貢獻量分析（TPA）
 14.1.1  傳遞路徑貢獻量理論基礎
 14.1.2  PFPATH卡片
 14.1.3  實例：整車模型TPA分析
14.2  模態貢獻量分析（MPA）
 14.2.1  模態貢獻量理論基礎
 14.2.2  PFMODE卡片
 14.2.3  實例：發動機懸置安裝點動剛度分析
14.3  節點貢獻量分析（GPA）
 14.3.1  節點貢獻量理論基礎
 14.3.2  PFGRID卡片
 14.3.3  實例：整車模型節點貢獻量分析
14.4  面板貢獻量分析（PPA）
 14.4.1  面板貢獻量理論基礎
 14.4.2  PFPANEL卡片
 14.4.3  實例：車身面板貢獻量分析
14.5  功率流分析
 14.5.1  功率流理論基礎
 14.5.2  功率流分析卡片
 14.5.3   實例：框架結構功率流分析
14.6  設計靈敏度分析（DSA）
 14.6.1  設計靈敏度理論基礎
 14.6.2  設計靈敏度分析相關卡片
 14.6.3  實例：框架結構設計靈敏度分析
14.7  峰值自動篩選（PEAKOUT）
 14.7.1  峰值自動篩選理論基礎
 14.7.2  PEAKOUT卡片
 14.7.3  PEAKOUT卡片調用示例
14.8  實例：整車NVH診斷優化

第15章  結構非線性靜力學分析基礎
15.1  結構非線性方程及求解方法
 15.1.1  牛頓下山法
 15.1.2  增量加載
 15.1.3  非線性方程收斂準則
15.2  OptiStruct非線性分析通用卡片設置
 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非線性分析結果文件
15.4  實例：車頂抗雪壓能力分析

第16章  材料非線性分析
16.1  彈塑性材料
 16.1.1  彈塑性材料單軸試驗曲線
 16.1.2  彈塑性材料本構
 16.1.3  彈塑性材料分析結果
 16.1.4  彈塑性材料卡片
16.2  超彈性材料 
 16.2.1  超彈性材料模型
 16.2.2  超彈性材料參數獲取
 16.2.3  超彈性材料卡片
16.3  黏彈性材料
 16.3.1  蠕變與鬆弛
 16.3.2  基本黏彈性模型
 16.3.3  蠕變柔量與鬆弛模量
 16.3.4  積分型本構
 16.3.5  OptiStruct黏彈性模型
 16.3.6  黏彈性材料卡片
16.4  黏膠材料
 16.4.1  不考慮損傷的黏膠模型
 16.4.2  考慮損傷的黏膠模型
 16.4.3  黏膠材料建模
 16.4.4  黏膠材料分析結果
 16.4.5  黏膠材料卡片
16.5  墊圈材料
16.6  非線性連接
 16.6.1  非線性彈簧
 16.6.2  鉸連接
16.7  材料非線性分析實例
 16.7.1  實例：車門下垂分析
 16.7.2  實例：密封圈受壓自接觸分析
 16.7.3  實例：管道蠕變分析
 16.7.4  實例：黏膠分析

第17章  幾何非線性分析
17.1  非線性屈曲分析
 17.1.1  非線性屈曲基本理論
 17.1.2  OptiStruct弧長法中的時間步
17.2  初始缺陷的引入
17.3  依賴於變形的載荷
17.4  卡片說明
 17.4.1  幾何非線性的激活
 17.4.2  跟隨力的激活
 17.4.3  弧長法控制卡片
 17.4.4  初始缺陷的引入
17.5  實例：拱形結構屈曲分析

第18章  接觸非線性分析
18.1  接觸離散
18.2  接觸約束的引入
 18.2.1  法向接觸剛度
 18.2.2  切向接觸剛度
18.3  接觸類型
18.4  其他接觸控制參數
 18.4.1  法向接觸力方向
 18.4.2  搜索間距
 18.4.3  接觸調整
 18.4.4  接觸間隙
 18.4.5  接觸面相對滑移
 18.4.6  接觸厚度
 18.4.7  接觸穩定
 18.4.8  接觸友好單元
 18.4.9  不分離接觸
 18.4.10  自接觸
18.5  接觸分析結果
18.6  接觸卡片
18.7  接觸分析實例
 18.7.1  實例：卡扣的插拔
 18.7.2  實例：橡膠圈自接觸

第19章  高級結構非線性分析
19.1  連續工況分析
 19.1.1  CNTNLSUB卡片
 19.1.2  實例：橡膠圈連續工況分析
19.2  螺栓預緊分析
 19.2.1  螺栓預緊工作原理
 19.2.2  螺栓預緊卡片
 19.2.3  實例：軸承支座螺栓預緊分析
19.3  接觸及單元的激活與去除
 19.3.1  接觸及單元的激活與去除卡片
 19.3.2  實例：多個螺栓的激活與去除
19.4  重啟動分析
 19.4.1  重啟動卡片
 19.4.2  實例：重啟動分析
19.5  非線性分析問題診斷及對策
 19.5.1  模型中存在剛體位移
 19.5.2  接觸穩定
 19.5.3  最後一個增量步不收斂
 19.5.4  接觸沒有完全收斂
 19.5.5  塑性變形過大

第20章  非線性隱式動力學分析
20.1  隱式動力學理論基礎
 20.1.1  廣義α方法
 20.1.2  後退的歐拉方法
20.2  非線性瞬態分析中的阻尼
20.3  連續工況分析
20.4  隱式動力學卡片設置
20.5  實例：撞擊車身隱式動力學分析

第21章  疲勞分析理論基礎
21.1  疲勞破壞機理
21.2  疲勞分析基本術語
21.3  疲勞破壞影響因素
21.4  疲勞分析方法
21.5  SN疲勞曲線的獲得
21.6  雨流計數
21.7  疲勞損傷累積
21.8  比例加載與非比例加載

第22章  高週疲勞分析
22.1  SN曲線
22.2  疲勞載荷歷程
22.3  單軸疲勞
 22.3.1  單軸疲勞評估方法
 22.3.2  平均應力修正
 22.3.3  單軸疲勞分析流程
22.4  多軸疲勞
 22.4.1  多軸疲勞評估方法
 22.4.2  多軸疲勞分析流程
22.5  高週疲勞卡片
22.6  高週疲勞分析實例
 22.6.1  實例：副車架單軸疲勞分析
 22.6.2  實例：副車架多軸疲勞分析

第23章  低週疲勞分析
23.1  單調載荷下的應力應變曲線
23.2  循環載荷下的應力應變曲線
23.3  滯回曲線
23.4  應變疲勞EN曲線
23.5  單軸疲勞分析
 23.5.1  Neuber應力修正
 23.5.2  平均應力修正
23.6  多軸疲勞分析
 23.6.1  非比例硬化
 23.6.2  彈塑性應力修正
 23.6.3  多軸疲勞評估方法
23.7  低週疲勞卡片
23.8  低週疲勞分析實例
 23.8.1  實例：轉向節單軸低週疲勞分析
 23.8.2  實例：轉向節多軸低週疲勞分析

第24章  焊接疲勞分析
24.1  焊點疲勞分析
 24.1.1  焊點疲勞建模方法
 24.1.2  焊點疲勞評估方法
 24.1.3  焊點疲勞平均應力修正
 24.1.4  焊點疲勞厚度修正
 24.1.5  焊點疲勞卡片
24.2  焊縫疲勞分析
 24.2.1  焊縫基本術語
 24.2.2焊縫疲勞建模方法
 24.2.3  焊縫疲勞評估位置
 24.2.4  焊縫疲勞評估方法
 24.2.5  焊縫疲勞厚度修正
 24.2.6  焊縫疲勞平均應力修正
 24.2.7  焊縫疲勞卡片
24.3  焊接疲勞分析實例
 24.3.1  實例：某零件焊點疲勞分析
 24.3.2  實例：車架焊接疲勞分析

第25章  振動疲勞分析
25.1  瞬態疲勞
25.2  掃頻疲勞
 25.2.1  線性掃頻疲勞評估
 25.2.2  對數掃頻疲勞評估
 25.2.3  定頻疲勞評估
 25.2.4  掃頻疲勞卡片
25.3  隨機振動疲勞
 25.3.1  功率譜慣性矩
 25.3.2  應力幅值概率密度函數
 25.3.3  總循環數
 25.3.4  損傷及壽命的計算
 25.3.5  隨機振動疲勞卡片
25.4  振動疲勞分析實例
 25.4.1  實例：電池包隨機振動疲勞分析
 25.4.2  實例：電池包掃頻疲勞分析

第26章  高性能計算
26.1  高性能計算相關術語
26.2  硬件資源
26.3  軟件算法
 26.3.1  模態快速算法
 26.3.2  並行算法
26.4  內存管理
26.5  HPC實踐

附錄A  電子版資源
A.1  第27章結構熱傳導分析
A.2  第28章多物理場耦合分析