第1章 绪论

1.1 复合材料结构概述

1.2 CAE的基本概念及其发展沿革

1.2.1 CAE的基本概念

1.2.2 CAE在产品研制中的作用

1.2.3 CAE技术的发展沿革

1.2.4 CAE技术的实际工程应用

1.3 复合材料结构CAE的任务、内容和研究方法

1.4 复合材料结构CAE课程的地位和作用

习题

第2章 有限元法基础

2.1 有限元法概念

2.2 有限元法的一般步骤

2.3 有限元法示例

2.4 有限元法解结构强度、刚度、振动及稳定性问题的概念

2.4.1 应用有限元法分析静力强度、刚度问题的概念

2.4.2 应用有限元法求解结构振动问题的概念

2.4.3 应用有限元法求解结构稳定问题的概念

2.5 非线性问题及其有限元法

2.6 有限元法的收敛性准则

2.7 有限元法与其他分析方法的比较

2.7.1 梁振动的运动方程

2.7.2 准确的解析解（分离变量法）

2.7.3 近似的解析解

2.7.4 数值解之有限差分法

2.7.5 数值解之有限元法

习题

第3章 大型通用有限元软件结构分析基本过程和方法

3.1 概述

3.1.1 利用有限元法进行结构分析的过程

3.1.2 有限元模型的概念

3.1.3 CAE软件ANSYS的使用环境、图形用户界面和输出文件简介

3.2 基于ANSYS的有限元建模方法

3.2.1 设置工作目录

3.2.2 指定作业名和分析标题

3.2.3 定义图形界面过滤参数

3.2.4 ANSYS的单位制

3.2.5 定义单元类型

3.2.6 定义单元实常数

3.2.7 定义单元截面参数

3.2.8 定义材料属性

3.2.9 几何建模和有限元建模概述

3.2.10 坐标系

3.2.11 实体建模

3.2.12 耦合和约束

3.2.13 模型的合并和归档

3.3 ANSYS分析的加载与求解

3.3.1 加载

3.3.2 ANSYS的求解

3.4 ANSYS分析的结果后处理

3.4.1 通用后处理器（POST1）

3.4.2 单元表

3.4.3 路径

3.4.4 时间历程后处理器（POST26）

3.5 ANSYS分析算例

习题

第4章 复合材料结构有限元分析的单元

4.1 概述

4.2 复合材料层合板壳理论的若干基础知识

4.3 复合材料层合板壳单元

4.3.1 SHELL181单元

4.3.2 SHELL281单元

4.3.3 SHELL208单元

4.3.4 SHELL209单元

4.4 复合材料层合实体单元

4.4.1 SOLID185层合实体单元

4.4.2 SOLID186层合实体单元

4.4.3 SOLID278层合实体热传导分析单元

4.4.4 SOLID279层合实体热传导分析单元

4.5 实体壳单元SOLSH190

4.5.1 SOLSH190单元的基本属性

4.5.2 SOLSH190单元的选项

4.5.3 SOLSH190的数据输入

4.5.4 SOLSH190单元的输出数据

4.5.5 SOLSH190单元的假定和限定条件

4.6 Cohesive单元

4.6.1 界面单元

4.6.2 接触单元

4.6.3 INTER202单元

4.6.4 INTER203界面单元

4.6.5 INTER204单元

4.6.6 INTER205单元

4.6.7 分析脱粘的接触单元CONTA174

习题

第5章 复合材料结构有限元分析的前处理与后处理

5.1 复合材料结构有限元分析的前处理

5.1.1 复合材料结构有限元建模的特点

5.1.2 层合复合材料单元的选项设置

5.1.3 铺层材料性能数据的输入

5.1.4 截面铺层方案的定义

5.1.5 层合壳单元中节点偏置的设定

5.1.6 本构矩阵的直接输入

5.1.7 逻辑选择

5.1.8 输入CAD软件中创建好的几何模型

5.1.9 划分网格

5.1.10 复合材料结构分析中应遵循的建模规则

5.2 复合材料失效准则及相关参数的输入

5.2.1 复合材料失效准则

5.2.2 在ANSYS中失效准则值的含义

5.2.3 在ANSYS中指定失效准则中材料性能的命令

5.2.4 定义失效准则的一些注意事项

5.3 复合材料结构分析的后处理

5.3.1 复合材料结构分析的目的与输出结果

5.3.2 结果的图形显示

5.3.3 结果的数据列表

5.3.4 特定量沿指定路径的变化规律

习题

第6章 复合材料结构分析实例

6.1 悬臂复合材料工字梁的静强度分析

6.1.1 采用层合壳单元分析

6.1.2 采用层合实体单元分析

6.2 加筋壁板的特征值屈曲分析

6.2.1 定义单元类型、材料参数和截面

6.2.2 建立有限元模型

6.2.3 添加约束和载荷并求解

6.2.4 观察结果

6.3 复合材料层合板拉伸的层间应力分析

6.3.1 定义单元类型、材料参数和截面

6.3.2 建立有限元模型

6.3.3 添加约束和载荷并求解

6.3.4 观察结果

6.4 单钉连接破坏载荷分析

6.4.1 定义单元类型、材料特性

6.4.2 建立几何模型

6.4.3 划分单元网络

6.4.4 定义接触对

6.4.5 加载求解

6.4.6 后处理

6.5 阶梯形胶接连接分析

6.5.1 定义单元

6.5.2 定义失效准则

6.5.3 建立有限元模型

6.5.4 添加约束和载荷并求解

6.5.5 观察结果

6.6 复合材料梁热-力耦合弯曲问题分析

6.6.1 定义工作文件名与工作标题

6.6.2 定义单元类型、材料参数

6.6.3 建立有限元模型

6.6.4 加载与求解

6.6.5 查看结果

习题

第7章 参数化设计语言及其应用

7.1 APDL简介

7.1.1 参数化建模实例

7.1.2 用APDL命令进行流程控制实例

7.1.3 用APDL命令流进行结构响应分析的全过程实例

7.2 APDL参数类型及其应用

7.2.1 APDL参数类型

7.2.2 参数的命名

7.2.3 标量参数及其用法

7.2.4 数组参数及其用法

7.2.5 ANSYS内部函数

7.3 APDL常用命令

7.4 APDL宏

7.4.1 宏的生成

7.4.2 宏文件命名规则

7.4.3 宏的搜索路径

7.4.4 在ANSYS中生成宏

7.4.5 用文本编辑器生成宏

7.4.6 使用宏库文件

7.4.7 运行宏和宏库文件

7.4.8 程序流的控制

7.5 APDL应用示例

7.5.1 悬臂梁分析的命令流文件

7.5.2 加筋壁板稳定分析的命令流文件

习题

第8章 基于CAD数模的有限元建模方法

8.1 概述

8.2 AutoCAD的几何模型与ANSYS的交互

8.2.1 将工字梁的CAD线模型导入ANSYS的示例

8.2.2 将一垂尾的CAD点线模型导入ANSYS的示例

8.3 CATIA几何模型导入ANSYS的方法

8.3.1 基于iges格式文件实施导入

8.3.2 直接基于CATIA图形文件实施导入

8.3.3 基于CATIA建立的加筋壁板模型的导入示例

8.4 HyperMesh的数模转换及有限元建模示例

8.4.1 HyperMesh软件简介

8.4.2 将CATIA几何模型导入Hypermesh

8.4.3 HyperMesh的有限元模型与ANSYS的交互

8.4.4 使用Hypermesh和ANSYS联合求解叶片静强度的示例

习题

第9章 复合材料专业设计分析软件在CAE中的应用

9.1 概述

9.2 复合材料专业设计分析软件ESAComp简介

9.3 单层板的创建和细观力学分析

9.3.1 单层板的创建

9.3.2 单层板的细观力学分析

9.4 单层板的宏观力学分析

9.4.1 单层板的应力-应变关系

9.4.2 Carpet曲线

9.5 层合板的创建和性能分析

9.5.1 层合板的创建

9.5.2 层合板的性能分析

9.6 板分析

9.7 梁分析

9.7.1 创建梁

9.7.2 轴向载荷分析

9.7.3 横向载荷分析

9.7.4 梁的固有频率分析

9.8 胶接接头分析

9.8.1 添加粘合材料

9.8.2 创建胶接接头

9.8.3 创建边界条件与载荷

9.8.4 载荷响应和失效分析

9.9 机械连接接头分析

9.9.1 创建机械连接接头

9.9.2 载荷响应分析

9.10 ESAComp与ANSYS的有限元接口

9.11 后处理模块CompoLyX

习题

第10章 复合材料结构CAE的发展

10.1 概述

10.2 可用于二、三次复合材料结构分析的特色软件

10.2.1 p型自适应有限元软件StressCheck简介

10.2.2 多尺度复合材料渐进失效/耐久性/损伤容限分析软件Genoa简介

10.2.3 复合材料结构优化设计HyperWorks平台的OptiStruct模块功能简介

10.3 可用于一、二次复合材料结构分析的特色软件

10.3.1 复合材料性能表征和鉴定分析软件MCQ简介

10.3.2 复合材料与结构多尺度建模分析软件Digimat简介

10.4 复合材料结构工艺仿真软件

10.4.1 FiberSIM软件简介

10.4.2 PAM-RTM树脂模注工艺仿真软件简介

10.5 复合材料结构分析面临的问题与挑战

参考文献