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第1章 Marc Mentat简介1

1.1 MSC公司与Marc1

1.1.1 Marc公司与Marc1

1.1.2 Marc的产品2

1.1.3 MSC公司资料共享平台3

1.2 Marc程序结构框架4

1.2.1 Mentat与Marc的关系4

1.2.2 Marc一般分析流程5

1.3 Marc 2011新增功能亮点6

1.3.1 Mentat 2011新功能介绍7

1.3.2 Marc 2011以及近年来的新功能12

1.4 Marc 2011的帮助文档15

1.5 Marc 2011安装16

1.5.1 Marc 2011在Windows操作系统下的安装步骤16

1.5.2 Marc在Windows环境下的并行环境配置以及递交计算的流程22

1.5.3 Marc在Linux操作系统下的安装方法和并行配置25

第2章 Marc Mentat 2011图形用户界面和操作29

2.1 概述29

2.2 启动图形用户界面（Mentat GUI）29

2.3 Mentat 2011图形交互界面的布局和组成31

2.3.1 新界面风格与经典界面的异同31

2.3.2 Mentat 2011常用功能图标介绍32

2.3.3 Mentat 2011主菜单介绍33

2.4 File下拉菜单34

2.5 Select下拉菜单36

2.5.1 Selection Control-选择控制37

2.5.2 Set Control（集的控制）40

2.6 View下拉菜单41

2.7 Tools下拉菜单41

2.7.1 Procedures42

2.7.2 Python42

2.7.3 .Net Modules43

2.7.4 Parameters43

2.7.5 Aliases44

2.7.6 Generalized XY Plot44

2.7.7 Animation45

2.7.8 Rendering45

2.7.9 Distance45

2.7.10 Calculations45

2.7.11 Menu Font45

2.7.12 Window Settings45

2.8 Window下拉菜单45

2.9 Help下拉菜单47

2.10 辅助功能图标48

2.11 Mentat的常用快捷方式49

第3章 Marc Mentat几何建模与网格生成50

3.1 概述50

3.1.1 与有限元分析相关的常用词50

3.1.2 与几何实体相关的常用词50

3.2 几何模型输入51

3.2.1 Mentat最新CAD接口功能51

3.2.2 General CAD Import with Repair（几何输入的中间通用接口）51

3.3 在Mentat中几何建模和生成网格56

3.3.1 格栅的使用56

3.3.2 Geometry（几何要素的生成和编辑）58

3.3.3 Mesh（生成网格）60

3.4 Pre-Automesh（自动分网预处理）63

3.4.1 Check/Repair Geometry（几何检查／修复）63

3.4.2 Curve Divisions（设置种子点）67

3.4.3 Apply Curve Divisions（曲线种子点应用）69

3.4.4 Tools（工具）69

3.5 Automesh（自动分网）69

3.5.1 Curves（曲线分网）69

3.5.2 Planar（平面分网）69

3.5.3 Surface（曲面网格划分）72

3.5.4 Volumes（实体网格划分）73

3.5.5 2D Rebars（二维Rebar单元）75

3.5.6 Tools76

3.6 转换法生成网格77

3.7 Operations（几何和网格处理）78

3.7.1 Attach（关联／附着）78

3.7.2 Change Class（单元几何拓扑类型更改）79

3.7.3 Check Elements（单元检查）80

3.7.4 Convert（转换）80

3.7.5 Duplicate（复制）80

3.7.6 Expand（扩展）80

3.7.7 Intersect（相交）80

3.7.8 Move（移动）81

3.7.9 Relax（松弛）81

3.7.10 Revolve（旋转）81

3.7.11 Solid（实体的操作）81

3.7.12 Stretch81

3.7.13 Subdivide（网格加密）81

3.7.14 Sweep（清理）83

3.7.15 Symmetry（对称）83

3.8 网格自动划分例题83

3.8.1 一维网格自动划分例题84

3.8.2 二维网格自动划分例题88

3.8.3 三维网格自动划分例题90

第4章 材料非线性分析95

4.1 综述95

4.2 弹塑性分析95

4.2.1 概述95

4.2.2 利用Marc/Mentat进行弹塑性分析96

4.2.3 例题：带孔壁架的弹塑性分析97

4.3 蠕变和粘塑性分析109

4.3.1 概述109

4.3.2 利用Marc求解蠕变问题110

4.3.3 例题：焊料的非线性粘塑性蠕变分析112

4.4 橡胶材料特性的分析124

4.4.1 概述124

4.4.2 Marc中的超弹性材料本构模型125

4.4.3 用Marc程序进行弹性体材料分析127

4.4.4 例题：弹性橡胶拱的力与位移响应分析128

4.4.5 材料试验曲线拟合133

4.4.6 采用Marc进行试验曲线拟合135

4.4.7 例题：橡胶材料的试验曲线拟合138

第5章 接触分析147

5.1 综述147

5.1.1 接触问题的数学描述方法和数值计算方法147

5.1.2 Marc软件进行接触探测及分析的方法148

5.1.3 Marc软件接触算法基本流程150

5.2 接触体的定义和运动描述152

5.2.1 Deformable-可变形接触体的定义152

5.2.2 Rigid Body-刚性接触体的定义154

5.2.3 允许传热分析的刚性接触体的定义155

5.2.4 Body Control-刚体运动控制156

5.2.5 接触体定义技巧157

5.3 接触约束157

5.4 模拟摩擦158

5.4.1 滑动库仑摩擦模型158

5.4.2 剪切摩擦160

5.4.3 粘-滑摩擦模型161

5.4.4 双线性摩擦模型162

5.4.5 各向异性摩擦定义162

5.4.6 其他摩擦模型163

5.5 Contact Tables-接触表164

5.5.1 接触表的定义164

5.5.2 Detection Method-接触检查顺序165

5.5.3 接触表中的参数设置165

5.5.4 Contact Area-接触区域170

5.6 接触分析例题：板料成形拉延筋拉延阻力的有限元预测170

第6章 Marc/Mentat结果输出182

6.1 综述182

6.2 Job Results计算结果182

6.2.1 Job Results菜单182

6.2.2 后处理文件（.t16）的打开194

6.3 Model Plot195

6.3.1 Deformed Shape（变形体的显示）195

6.3.2 Scalar Plot（标量显示）196

6.3.3 其他的显示197

6.4 Path Plot（路径上的结果显示）197

6.5 History Plot（变量历程图）197

6.6 有限元结果类型198

6.6.1 应力（Stress，代码11-16/311）198

6.6.2 柯西应力（Cauchy Stress，代码41-46/341）199

6.6.3 特定坐标系应力（Stress in Preferred System，代码111-116/391）199

6.6.4 整体应力（Global Stress，代码411）199

6.6.5 默认应力（Default Stress）199

6.6.6 Tresca等效应力（Tresca Intensity）199

6.6.7 法向应力（Normal Stress）199

6.6.8 剪应力（Shear Stress）199

6.6.9 平均法向强度（Mean Normal Intensity）200

6.6.10 等效Mises应力／等效von Mises应力（代码17）200

6.6.11 等效应力／屈服应力（Equivalent Stress/Yield Stress，代码59）200

6.6.12 等效应力／与温度相关的屈服应力（Equivalent Stress/Yield [email protected]，代码59）200

6.6.13 有效塑性应变200

6.6.14 主应力输出201

6.7 .out文件结果输出202

6.7.1 单元应力、应变202

6.7.2 反作用力203

6.7.3 连续单元节点力输出204

6.7.4 特征值的文件输出结果205

6.7.5 接触分析输出205

6.7.6 迭代求解器迭代输出207

6.8 后处理的抓图和动画功能207

6.8.1 图片的存储207

6.8.2 创建动画文件208

第7章 网格自适应（Local Adaptivity）与重划分（Global Remesh）210

7.1 综述210

7.2 局部网格自适应211

7.2.1 局部网格自适应误差准则211

7.2.2 局部网格自适应相关技术处理215

7.2.3 网格自适应实例218

7.3 全局网格重划分（Global Remeshing）225

7.3.1 全局网格重划分定义相关菜单和操作226

7.3.2 全局网格重划分准则定义227

7.3.3 网格重划分网格密度控制和设置228

7.3.4 二维网格重划分例题229

7.3.5 三维网格重划分实例236

第8章 断裂力学其他失效分析246

8.1 综述246

8.2 Marc进行失效分析246

8.2.1 最大应力失效准则（Maximum Stress）247

8.2.2 最大应变准则（Maximum Strain）248

8.2.3 Hoffman、Hill、蔡一吴（Tsai-Wu）248

8.2.4 Puck失效准则249

8.2.5 Hashin、Hashin Tape、Hashin Fabric249

8.2.6 Marc 2011新增的应变不变量失效准则（Strain Invariant）250

8.2.7 渐进失效分析（Progressive Failure Analysis）251

8.3 断裂力学理论及有限元实现251

8.3.1 裂纹类型252

8.3.2 裂纹的位置253

8.3.3 断裂力学的有限元分析方法253

8.3.4 利用Marc程序进行断裂力学分析256

8.4 Mentat中的虚拟裂纹闭合技术（VCCT）257

8.5 Marc进行脱层分析及粘接区域建模263

8.5.1 Marc进行脱层分析263

8.5.2 Marc Mentat中的粘接区域建模265

8.6 复合材料失效分析例题（Failure）269

8.6.1 模型创建269

8.6.2 材料参数定义270

8.6.3 边界条件定义274

8.6.4 工况和分析任务参数定义276

8.6.5 结果后处理279

8.7 J积分分析例题280

8.7.1 模型创建280

8.7.2 定义材料属性281

8.7.3 定义边界条件282

8.7.4 定义分析任务283

8.7.5 结果后处理284

8.8 裂纹扩展分析例题285

8.8.1 模型创建286

8.8.2 定义几何属性287

8.8.3 定义材料参数287

8.8.4 定义接触288

8.8.5 定义裂纹扩展参数289

8.8.6 定义边界条件290

8.8.7 网格重划分参数设置291

8.8.8 定义分析工况293

8.8.9 定义分析任务294

8.8.10 结果后处理295

8.9 三维结构脱层分析例题（Delamination）299

8.9.1 模型创建299

8.9.2 定义材料属性302

8.9.3 定义接触303

8.9.4 定义脱层参数303

8.9.5 定义边界条件304

8.9.6 定义分析工况306

8.9.7 定义分析任务306

8.9.8 结果后处理307

8.10 粘接结构分析例题（Interface）309

8.10.1 模型创建309

8.10.2 定义几何属性312

8.10.3 定义材料属性314

8.10.4 定义接触314

8.10.5 定义边界条件315

8.10.6 定义分析工况317

8.10.7 定义分析任务319

8.10.8 结果后处理320

第9章 热及其相关耦合场323

9.1 综述323

9.2 用Marc Mentat实施传热分析324

9.2.1 热传导问题的有限元法324

9.2.2 非线性热传导分析的收敛判定325

9.2.3 Marc Mentat进行传热分析的流程328

9.2.4 传热分析例题：低温冰型快速成形工艺传热问题有限元分析335

9.3 热应力分析349

9.3.1 热应力分析的有限元描述350

9.3.2 热应变350

9.3.3 用Marc/Mentat完成热应力分析351

9.3.4 铝管热弹性分析352

9.4 热机耦合分析360

9.4.1 热机耦合分析的有限元描述360

9.4.2 焊接分析例题362

9.5 烧蚀分析381

9.5.1 热烧蚀分析的有限元描述382

9.5.2 用Marc Mentat完成热烧蚀分析386

9.5.3 热烧蚀分析实例391

第10章 常见问题解答405

10.1 Marc的安装与配置405

10.1.1 Marc安装与并行环境配置405

10.1.2 更改工作路径407

10.1.3 Marc常用DOS命令408

10.1.4 用户子程序运行环境配置409

10.1.5 Marc中的单位制（统一的单位制）411

10.2 关于Mentat操作界面的常见问题413

10.2.1 模型文件保存与数据恢复413

10.2.2 Select功能的使用414

10.2.3 模型信息的统计与测量416

10.2.4 MSC Marc Mentat启动问题417

10.3 Property功能模块中的常见问题418

10.4 Modeling tools功能模块中的常见问题419

10.4.1 局部坐标系的定义419

10.4.2 螺栓预紧模型的定义流程423

10.4.3 连接单元的定义方法（cweld、cfast）427

10.5 接触参数设置常见问题435

10.5.1 接触体的方向435

10.5.2 接触摩擦系数设置437

10.6 任务递交中的常见问题438

10.6.1 监控分析作业运行状态438

10.6.2 查看分析诊断信息439

10.6.3 退出号446

10.7 结果后处理中的常见问题447

10.7.1 局部坐标系的变换447

10.7.2 结果文件的保存451

10.8 其他问题452

参考文献455