本書(shū)主要介紹MSC公司的Marc/Mentat 在線性、非線性有限元分析領(lǐng)域的應(yīng)用和操作方法，特別針對(duì)Marc/Mentat 2015及近年來(lái)新增的一些功能進(jìn)行詳細(xì)介紹。

本書(shū)針對(duì)一些典型案例結(jié)合Marc的最新功能和操作界面進(jìn)行介紹，方便用戶更快、更好地了解Marc新功能并應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作中。

本書(shū)大部分案例來(lái)自于實(shí)際工程項(xiàng)目，不僅包含了具體操作步驟的講解，還配以圖片說(shuō)明方便用戶即學(xué)即用。本書(shū)可以作為航空航天、汽車(chē)、軍工、電子、土木工程、造船、水利、石油、制造和建筑等行業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用MSC Marc軟件進(jìn)行仿真分析的教程和指導(dǎo)用書(shū)。

所附光盤(pán)包含書(shū)中所有實(shí)例的模型文件、結(jié)果文件以及帶講解的操作過(guò)程的動(dòng)畫(huà)文件，便于讀者學(xué)習(xí)。

再版前言

Marc作為世界上第一個(gè)商用非線性有限元分析軟件，誕生于20世紀(jì)70年代初。經(jīng)過(guò)四十多年的發(fā)展，Marc已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于航空、航天、汽車(chē)、造船、機(jī)械制造、能源、電子、土木工程、鐵路運(yùn)輸、水利等各個(gè)行業(yè)。成為世界上很多知名企業(yè)必備的分析工具。

從2011年開(kāi)始，MSC公司每年都會(huì)推出1～2個(gè)Marc的新版本。近年來(lái)，Marc不僅在功能上有重大的改進(jìn)。在界面風(fēng)格上也持續(xù)不斷的完善。Marc Mentat 2015在保持友好的全新界面風(fēng)格的同時(shí)，還具備了功能強(qiáng)大的模型瀏覽器功能，使初學(xué)者能夠很快地熟悉和靈活使用新界面的諸多便利功能。為滿足用戶的使用需求，新的界面風(fēng)格還增加了中文操作界面，中文和英文界面之間的切換只需簡(jiǎn)單修改一個(gè)語(yǔ)言參數(shù)即可。在與各商用CAD軟件的接口設(shè)置上，Marc Mentat 2015進(jìn)一步增強(qiáng)了CAD實(shí)體的導(dǎo)入和特征識(shí)別功能，極大地方便了用戶進(jìn)行各種復(fù)雜幾何類(lèi)型的模型導(dǎo)入、特征編輯等。另外在網(wǎng)格劃分功能上引入了新的實(shí)體網(wǎng)格自動(dòng)劃分方法，使得用戶在更短的時(shí)間內(nèi)建立網(wǎng)格質(zhì)量更高的模型。為使廣大新老用戶更好地了解Marc的新功能、掌握和使用Marc，MSC公司投入了大量的人力搜集和整理近年來(lái)Marc的一些新功能以及在各行業(yè)的應(yīng)用，最終再版了這本新的、有特色的、能夠系統(tǒng)介紹Marc Mentat使用方法的簡(jiǎn)明實(shí)用的文獻(xiàn)資料。

本書(shū)介紹了Marc Mentat軟件在各個(gè)領(lǐng)域的基本理論和使用方法。全書(shū)共分9章：根據(jù)有限元分析的基本流程，介紹了Marc的基本概念和分析流程，以及從網(wǎng)格劃分、材料定義、邊界條件以及分析參數(shù)設(shè)置，到結(jié)果后處理，以通俗易懂的語(yǔ)言和簡(jiǎn)明的實(shí)例介紹了使用Marc進(jìn)行有限元線性、非線性分析的基本流程和使用方法。

 第1章Marc Mentat簡(jiǎn)介，介紹Marc的發(fā)展歷史、主要功能、安裝方法、幫助文檔等，使讀者對(duì)軟件有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)，另外針對(duì)近年來(lái)Marc Mentat新增功能亮點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹；

 第2章為Marc Mentat圖形用戶界面和操作，介紹了Marc Mentat的全新界面風(fēng)格、模型瀏覽器的使用以及中文界面的啟動(dòng)，對(duì)Marc Mentat的一些主要菜單和常用命令進(jìn)行了全面的介紹；

 第3章為Marc Mentat幾何建模與網(wǎng)格生成，詳細(xì)介紹了CAD模型的導(dǎo)入功能、CAD導(dǎo)入過(guò)程中以及導(dǎo)入到Mentat后的特征識(shí)別和特征刪除與修改、實(shí)體網(wǎng)格自動(dòng)劃分等，結(jié)合球軸承實(shí)際結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體模型導(dǎo)入、特征識(shí)別、特征修改、實(shí)體自動(dòng)分網(wǎng)等操作方法和流程的詳細(xì)說(shuō)明；

 第4章為Marc Mentat材料非線性分析，介紹各類(lèi)常用的金屬和非金屬材料非線性問(wèn)題的分析方法和過(guò)程，使讀者對(duì)Marc中常用的材料模型的定義和使用有比較深入的了解，并就近年來(lái)新增的材料模型進(jìn)行了重點(diǎn)介紹；

 第5章為接觸分析，介紹接觸問(wèn)題分析方法和過(guò)程，針對(duì)復(fù)雜模型的接觸設(shè)定工作量大、易出錯(cuò)等問(wèn)題重點(diǎn)介紹了新增的接觸關(guān)系設(shè)置方法，幫助用戶更高效地完成接觸體、接觸表等的定義，針對(duì)工程實(shí)際經(jīng)常遇到的套管和管內(nèi)梁接觸分析以及常見(jiàn)的金屬結(jié)構(gòu)拉延分析進(jìn)行了實(shí)例講解；

 第6章為Marc Mentat結(jié)果輸出，介紹Marc的結(jié)果輸出類(lèi)型、含義等，使讀者掌握如何定義所需的結(jié)果變量、理解各類(lèi)結(jié)果的含義，最后介紹近年來(lái)Marc在后處理方面的一些新的功能亮點(diǎn)；

 第7章為Marc Mentat網(wǎng)格自適應(yīng)與重劃分，介紹網(wǎng)格自適應(yīng)和重劃分的使用方法，使讀者在需要時(shí)能夠體會(huì)Marc中頗具特色的網(wǎng)格自適應(yīng)和網(wǎng)格重劃分的功能，通過(guò)實(shí)例詳細(xì)介紹了新增的局部網(wǎng)格尺寸控制的幾種方法；

 第8章為斷裂力學(xué)問(wèn)題的Marc解決方案，介紹斷裂力學(xué)問(wèn)題在Marc中的模擬方法，通過(guò)實(shí)例介紹復(fù)合材料失效分析、脫層分析、界面單元的建模方法和參數(shù)設(shè)置，以及裂紋擴(kuò)展的仿真計(jì)算流程，結(jié)合實(shí)例介紹了初始裂紋創(chuàng)建、裂紋擴(kuò)展以及高周疲勞裂紋擴(kuò)展的建模和分析方法；

 第9章為Marc-Adams聯(lián)合仿真，介紹了包含非線性問(wèn)題的系統(tǒng)級(jí)結(jié)構(gòu)分析模型采用Marc-Adams聯(lián)合仿真的基本原理、工作流程和方法，并結(jié)合實(shí)例詳細(xì)說(shuō)明了Marc-Adams進(jìn)行聯(lián)合仿真時(shí)的模型設(shè)置方法、注意事項(xiàng)以及結(jié)果查看等內(nèi)容。

讀者可根據(jù)自己的需要對(duì)本書(shū)的內(nèi)容進(jìn)行有選擇的閱讀。要充分掌握軟件，還需要進(jìn)行大量的上機(jī)操作。本書(shū)配有光盤(pán)，對(duì)書(shū)中的所有的例子都配有整個(gè)操作過(guò)程的動(dòng)畫(huà)。讀者可以邊操作邊看動(dòng)畫(huà)。

由于編者水平有限，書(shū)中缺點(diǎn)和謬誤難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正，也歡迎用戶和讀者通過(guò)電子郵件方式與編者共同探討一些具體的軟件使用問(wèn)題。編者的電子郵箱分別為：dandan.sun@mscsoftware.com、huohong.chen@mscsoftware.com。

編者

再版前言
第1章 Marc/Mentat簡(jiǎn)介 1
1.1 MSC公司與Marc 1
1.2 Marc程序結(jié)構(gòu)框架 3
1.2.1 Mentat與Marc的關(guān)系 3
1.2.2 Marc一般分析流程 4
1.3 Marc新增功能的亮點(diǎn) 6
1.3.1 Mentat 2015及其近年來(lái)的新功能 7
1.3.2 Marc 2015及其近年來(lái)的新功能 17
1.4 Marc 2015的幫助文檔 34
1.5 Marc 2015安裝 36
第2章 Marc Mentat 2015圖形用戶界面和
操作 42
2.1 概述 42
2.2 啟動(dòng)圖形用戶界面（Mentat GUI） 42
2.3 Mentat 2015圖形交互界面的布局和組成 44
2.3.1 新界面風(fēng)格與經(jīng)典界面的異同 44
2.3.2 中文界面介紹 45
2.3.3 Mentat 2015常用功能圖標(biāo)介紹 46
2.3.4 Mentat 2015主菜單介紹 47
2.3.5 模型瀏覽器介紹 47
2.4 File下拉菜單 52
2.5 Select下拉菜單 54
2.5.1 Selection Control——選取控制 54
2.5.2 Set Control——集合控制 58
2.6 View下拉菜單 59
2.7 Tools下拉菜單 60
2.7.1 Procedures 60
2.7.2 Python 61
2.7.3 .Net Modules 61
2.7.4 Parameters 62
2.7.5 Aliases 62
2.7.6 Annotations 62
2.7.7 Generalized XY Plot 62
2.7.8 Animation 63
2.7.9 Rendering 63
2.7.10 Edit File 64
2.7.11 List Directory 64
2.7.12 System Command 64
2.7.13 System Shell 64
2.7.14 Distance 64
2.7.15 Angle 64
2.7.16 Calculations 64
2.7.17 Calculate 65
2.7.18 Sample Element 65
2.7.19 Program Settings 65
2.7.20 Menu Font 65
2.7.21 Window/ Popup Settings 65
2.8 Window下拉菜單 65
2.9 Help下拉菜單 67
2.10 輔助功能圖標(biāo) 68
2.11 Mentat的常用快捷方式 69
第3章 Marc Mentat幾何建模與網(wǎng)格生成 70
3.1 概述 70
3.1.1 與有限元分析相關(guān)的常用詞 70
3.1.2 與幾何實(shí)體相關(guān)的常用詞 70
3.2 幾何模型導(dǎo)入 71
3.2.1 MentatCAD接口功能的歷史回顧 71
3.2.2 Mentat最新CAD接口功能
——General CAD as Solids 72
3.2.3 CAD模型的特征識(shí)別和特征編輯 78
3.3 Mentat中幾何建模和生成網(wǎng)格 81
3.3.1 格柵的使用 82
3.3.2 Geometry（幾何要素的生成和編輯） 83
3.3.3 Mesh（生成網(wǎng)格） 86
3.3.4 模型長(zhǎng)度單位設(shè)置 88
3.4 Pre-Automesh：自動(dòng)分網(wǎng)預(yù)處理 90
3.4.1 Check/Repair Geometry：幾何
檢查/修復(fù) 90
3.4.2 Curve Divisions（設(shè)置種子點(diǎn)） 93
3.4.3 Solid Mesh Seed：實(shí)體網(wǎng)格種子點(diǎn) 95
3.5 Automesh：自動(dòng)分網(wǎng) 96
3.5.1 Curves：曲線分網(wǎng) 96
3.5.2 Planar：平面實(shí)體分網(wǎng) 97
3.5.3 Surface曲面網(wǎng)格劃分 99
3.5.4 Volumes：全新實(shí)體網(wǎng)格劃分 100
3.5.5 二維加強(qiáng)筋（Rebar）單元 107
3.5.6 Tools 107
3.6 轉(zhuǎn)換法生成網(wǎng)格 109
3.7 Operations：幾何和網(wǎng)格處理 110
3.7.1 Attach：關(guān)聯(lián)/附著 110
3.7.2 Change Class：?jiǎn)卧獛缀瓮負(fù)浞N類(lèi)
更改 111
3.7.3 Check：?jiǎn)卧獧z查 112
3.7.4 Convert：轉(zhuǎn)換 112
3.7.5 Defeature：特征刪除 112
3.7.6 Duplicate：復(fù)制 112
3.7.7 Expand：擴(kuò)展 112
3.7.8 Intersect：相交 113
3.7.9 Move：移動(dòng) 113
3.7.10 Relax：松弛 114
3.7.11 Revolve：旋轉(zhuǎn) 114
3.7.12 Solids：實(shí)體的操作 115
3.7.13 Stretch 115
3.7.14 Subdivide：網(wǎng)格加密 115
3.7.15 Sweep：清理 116
3.7.16 Symmetry：對(duì)稱 116
3.8 網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 116
3.8.1 一維網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 117
3.8.2 二維網(wǎng)格自動(dòng)劃分例題 121
3.8.3 幾何實(shí)體自動(dòng)分網(wǎng) 123
第4章 材料非線性分析 131
4.1 綜述 131
4.2 彈塑性分析 132
4.2.1 概述 132
4.2.2 利用Marc/Mentat進(jìn)行彈塑性分析 132
4.2.3 例題：帶孔壁架的彈塑性分析 133
4.2.4 Marc新增各向異性塑性材料模型
介紹 134
4.3 橡膠材料特性的分析 137
4.3.1 概述 137
4.3.2 Marc中的超彈性材料本構(gòu)模型 138
4.3.3 用Marc程序進(jìn)行彈性體材料分析 141
4.3.4 例題：彈性橡膠拱的力與位移響應(yīng)
分析 141
4.3.5 Marc中新增超彈性材料模型 142
4.3.6 包含Payne效應(yīng)的分析例題 156
4.3.7 材料試驗(yàn)曲線擬合概述 168
4.3.8 采用Marc 進(jìn)行試驗(yàn)曲線擬合 169
4.3.9 例題：橡膠材料的試驗(yàn)曲線擬合 172
第5章 接觸分析 180
5.1 綜述 180
5.1.1 接觸問(wèn)題的數(shù)學(xué)描述方法和數(shù)值
計(jì)算方法 180
5.1.2 Marc軟件進(jìn)行接觸探測(cè)及分析的
方法 181
5.1.3 Marc軟件接觸算法基本流程 184
5.2 接觸體的定義和運(yùn)動(dòng)描述 186
5.2.1 變形體的定義
——Meshed（Deformable） 186
5.2.2 剛體的定義——Geometric/Geometric（With Nodes） 190
5.2.3 允許傳熱分析的剛體的定義——Meshed（Rigid） 191
5.2.4 剛體運(yùn)動(dòng)控制——Body Control 191
5.2.5 接觸體定義技巧 194
5.3 模擬摩擦 195
5.3.1 滑動(dòng)庫(kù)侖摩擦模型 195
5.3.2 剪切摩擦 197
5.3.3 粘－滑摩擦模型 197
5.3.4 雙線性摩擦模型 198
5.3.5 各向異性摩擦定義 199
5.3.6 其他摩擦模型 200
5.4 接觸關(guān)系——Contact Interactions 200
5.4.1 粘接接觸參數(shù)設(shè)置 203
5.4.2 接觸參數(shù)設(shè)置 205
5.5 接觸表——Contact Tables 209
5.5.1 接觸表的定義 210
5.5.2 Detection Method——接觸檢查順序 214
5.5.3 接觸表參數(shù)設(shè)置 215
5.5.4 接觸區(qū)域——Contact Area 221
5.6 套管接觸或管內(nèi)梁接觸 222
5.7 板料成形拉延筋拉延阻力的有限元預(yù)測(cè) 227
第6章 Marc/Mentat結(jié)果輸出 240
6.1 概述 240
6.2 Job Results計(jì)算結(jié)果 240
6.2.1 Job Results菜單 240
6.2.2 后處理文件（.t16/.t19）的打開(kāi) 253
6.3 Model Plot 254
6.3.1 Deformed Shape——變形形狀 254
6.3.2 Scalar Plot——標(biāo)量顯示 256
6.3.3 其他的顯示 256
6.4 Path Plot——路徑上的結(jié)果顯示 257
6.5 History Plot——變量歷程圖 257
6.6 有限元結(jié)果類(lèi)型 258
6.6.1 應(yīng)力（Stress，代碼11-16/311） 258
6.6.2 柯西應(yīng)力（Cauchy Stress，代碼41-46/341） 259
6.6.3 特定坐標(biāo)系應(yīng)力（Stress in Preferred System，代碼111-116/391） 259
6.6.4 整體應(yīng)力（Global Stress，代
碼411） 259
6.6.5 缺省應(yīng)力（Default Stress） 259
6.6.6 Tresca等效應(yīng)力（Tresca Intensity） 259
6.6.7 法向應(yīng)力（Normal Stress） 259
6.6.8 剪應(yīng)力（Shear Stress） 259
6.6.9 平均法向強(qiáng)度（Mean Normal
Intensity） 260
6.6.10 等效應(yīng)力/等效von Mises應(yīng)力
（代碼17） 260
6.6.11 等效應(yīng)力/屈服應(yīng)力（Equivalent Stress/Yield Stress，代碼59） 260
6.6.12 等效應(yīng)力/與溫度相關(guān)的屈服應(yīng)力（Equivalent Stress/Yield Stress@Cur. Temp，代碼59） 260
6.6.13 等效塑性應(yīng)變 260
6.6.14 主應(yīng)力輸出 261
6.7 Out文件結(jié)果輸出 262
6.7.1 單元應(yīng)力、應(yīng)變 262
6.7.2 反作用力 263
6.7.3 連續(xù)單元節(jié)點(diǎn)力輸出 264
6.7.4 特征值的文件輸出結(jié)果 264
6.7.5 接觸分析輸出 265
6.7.6 迭代求解器迭代輸出 266
6.8 后處理的抓圖和動(dòng)畫(huà)功能 267
6.8.1 圖片的存儲(chǔ) 267
6.8.2 創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)文件 269
6.8.3 切片平面 270
6.8.4 總體變量 272
第7章 網(wǎng)格自適應(yīng)（Local Adaptivity）與
重劃分（Global Remesh） 274
7.1 綜述 274
7.2 局部網(wǎng)格自適應(yīng) 275
7.2.1 局部網(wǎng)格自適應(yīng)誤差準(zhǔn)則 275
7.2.2 局部網(wǎng)格自適應(yīng)的相關(guān)技術(shù)處理 280
7.2.3 網(wǎng)格自適應(yīng)實(shí)例 281
7.3 全局網(wǎng)格重劃分（Global Remeshing） 288
7.3.1 全局網(wǎng)格重分定義相關(guān)菜單和操作 291
7.3.2 全局網(wǎng)格重分準(zhǔn)則定義 293
7.3.3 網(wǎng)格重劃分網(wǎng)格密度控制和設(shè)置 295
7.3.4 二維網(wǎng)格重劃分例題 303
7.3.5 三維網(wǎng)格重劃分實(shí)例 314
第8章 斷裂力學(xué)問(wèn)題的Marc解決方案 325
8.1 綜述 325
8.2 Marc進(jìn)行失效分析 325
8.2.1 最大應(yīng)力失效準(zhǔn)則（MAXIMUM STRESS） 326
8.2.2 最大應(yīng)變準(zhǔn)則（MAXIMUM
STRAIN） 327
8.2.3 HOFFMAN、HILL、蔡－吳
（TSAI-WU） 328
8.2.4 PUCK失效準(zhǔn)則 329
8.2.5 HASHIN、HASHIN TAPE、
HASHIN FABRIC 329
8.2.6 應(yīng)變不變量失效準(zhǔn)則（STRAIN INVRAIANT） 329
8.2.7 漸進(jìn)失效分析（Progressive Failure Analysis） 331
8.3 斷裂力學(xué)理論及有限元實(shí)現(xiàn) 331
8.3.1 裂紋類(lèi)型 331
8.3.2 裂紋的位置 332
8.3.3 斷裂力學(xué)的有限元分析方法 333
8.3.4 利用Marc進(jìn)行斷裂力學(xué)分析 335
8.4 Marc中的虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT） 336
8.4.1 虛擬裂紋閉合技術(shù)介紹 336
8.4.2 初始裂紋創(chuàng)建（Crack Initiator） 343
8.5 Marc進(jìn)行脫層分析及粘接區(qū)域建模 344
8.5.1 Marc進(jìn)行脫層分析 344
8.5.2 Marc中的粘接區(qū)域建模 347
8.6 J積分分析例題 350
8.7 裂紋擴(kuò)展分析例題 354
8.7.1 帶筋結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展分析例題 354
8.7.2 初始裂紋創(chuàng)建 364
8.7.3 高周疲勞下的裂紋擴(kuò)展 371
8.8 粘接結(jié)構(gòu)分析例題（interface） 380
第9章 Marc-Adams聯(lián)合仿真 391
9.1 Adams-Marc聯(lián)合仿真綜述 391
9.2 Adams-Marc聯(lián)合仿真方法和步驟 394
9.2.1 Adams模型的考慮 397
9.2.2 聯(lián)合仿真的圖形界面 398
9.2.3 開(kāi)始聯(lián)合仿真 400
9.3 Adams-Marc聯(lián)合仿真實(shí)例 402
參考文獻(xiàn) 408

1. 信息技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)與習(xí)題指導(dǎo)（Windows7+Office2016） [主編 周金容 唐天國(guó)]
2. ANSYS Workbench在壓力容器分析中的應(yīng)用與技術(shù)評(píng)論 [欒春遠(yuǎn) 編著]
3. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)教程（Windows 10+Office 2019） [主編 聶長(zhǎng)浪 賀秋芳 李久仲]
4. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（Windows 7+Office 2016） [主編 王洪平 楊華]
5. 基于ANSYS的復(fù)合材料有限元分析和應(yīng)用（第二版） [李占營(yíng) 張承承 李成良 編著]
6. 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教程（Windows 10+Office 2016） [主編 饒拱維 郭其標(biāo) 房宜汕]
7. Altium Designer 20 電路設(shè)計(jì)案例教程 [主編 王靜 謝蓉]
8. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（Windows 10+Office 2016） [主編 陽(yáng)曉霞 譚衛(wèi)]
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19. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)情景化教程（Windows 7+Office 2010）（第二版） [主編 王宏斌 張尼奇 王鋒]
20. 計(jì)算機(jī)一級(jí)MS Office全真模擬手冊(cè)（第二版） [主編 張建軍 李瑛 王鋒]
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24. ANSYS AQWA軟件入門(mén)與提高 [主編 高巍]
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