 新版Marc除求解功能得到很多重要增強外，其特有的前后處理軟件Mentat除保留經典的界面風格外，引入了全新的界面風格，使初學者能夠很快的掌握和熟悉界面、菜單的使用方法。

 在與各商用CAD軟件的接口方面，新版Mentat增加了多種較為常用的原生CAD接口，極大地方便了用戶進行各種幾何類型的模型導入、避免信息在轉換過程中的丟失。

 配有DVD光盤，對書中的所有實例都配有完整操作過程的動畫，讀者可以邊操作邊看動畫。

本書可作為理工科相關專業的高年級本科生、研究生、教師和廣大科研技術人員學習Marc軟件的教材和使用Marc軟件的參考書。

Marc作為世界上第一個商用非線性有限元分析軟件誕生于20世紀70年代。經過40年的發展，Marc已經廣泛地應用于航空、航天、汽車、造船、機械制造、能源、電子、土木工程、鐵路運輸、水利等各個行業，成為世界上很多知名企業必備的分析工具。

MSC公司幾乎每年都會推出一個Marc的新版本。隨著新版本的不斷推出，Marc軟件在功能上也得到了不斷地增強和擴充。特別令用戶們驚喜的是Marc 2011除求解功能得到很多重要增強外，其特有的前后處理軟件 Mentat除保留經典的界面風格外，引入了全新的界面風格，使初學者能夠很快地掌握和熟悉界面、菜單的使用方法。在與各商用CAD軟件的接口方面， Mentat 2011增加了多種較為常用的原生CAD接口，極大地方便用戶進行各種幾何類型的模型導入，避免信息在轉換過程中的丟失。另外在網格劃分功能上引入了新的網格劃分方法，使得用戶可以在更短的時間內建立網格質量更高的模型。為使廣大新老用戶更好地了解Marc的新功能、掌握和使用Marc，我們幾位作者投入大量精力和時間搜集并整理了近年來Marc的一些新功能、在各行業的應用以及用戶在使用過程中經常提出的一些問題，力求能給廣大用戶提供一本內容較新的、有特色的、能夠系統介紹Marc使用方法的簡明實用的參考用書。

本書介紹了Marc軟件在各個領域的基本理論和使用方法。全書共分10章，主要內容有：

 第1章Marc Mentat簡介，介紹Marc的發展歷史、主要功能、安裝和并行以及子程序配置方法、幫助文檔等，并針對近年來Marc新增功能的亮點進行簡單介紹。

 第2章Marc Mentat常用菜單，介紹前后處理程序Mentat的常用菜單，并針對最新版本在界面風格上的改變與之前版本進行了對比，使新老用戶對Mentat的使用方法能夠更為深入的了解。

 第3章Marc Mentat幾何建模和網格生成，介紹Mentat幾何建模和網格生成的基本方法、Marc新版本中增加的CAD接口等，學會如何在Mentat中讀入和創建幾何模型、劃分各類網格。

 第4章材料非線性分析，介紹各類常用的材料非線性問題的分析方法和過程，深入了解對Marc中常用材料模型的定義和使用。

 第5章接觸分析，介紹接觸問題分析的方法和過程，使讀者學會定義接觸體、接觸表和摩擦類型等的方法。

 第6章Marc和 Mentat結果輸出，介紹Marc的結果輸出類型、含義等，以及近年來Marc在后處理方面的一些新的功能亮點。

 第7章網格自適應與重劃分，介紹網格自適應和重劃分的使用方法，讓讀者深刻體會Marc中頗具特色的網格自適應和網格重劃分功能。

 第8章通過實例介紹斷裂力學J 積分分析、復合材料失效分析、脫層分析、界面單元的建模方法和參數設置，以及裂紋擴展的仿真計算流程。

 第9章溫度場分析，介紹Marc 進行結構熱傳導和熱應力分析的方法與過程，并針對近年來國內用戶對熱燒蝕分析的需求，對Marc進行熱燒蝕分析的建模和仿真流程進行了說明。

 第10章Marc常見問題解答，根據Marc用戶經常提出的一些問題進行了匯總和整理，幫助讀者快速解決一些使用中經常遇到的問題。

讀者可根據自己的需要對本書的內容進行有選擇的閱讀。要充分掌握軟件，還需要進行大量的上機操作。

本書可作為理工科相關專業高年級本科生、研究生、教師和廣大科研技術人員學習Marc軟件的教材和使用Marc軟件的參考書。

在本書的編寫過程中得到了MSC公司及其很多員工的大力支持，另外韓俊杰、苗杰、劉浩、張紅偉、杜軍、黃串、姜元慶、田利思、陳志偉、李道中、李保國、王彬、張健參與調試和編寫了書中的一些算例，編者在此深表謝意。

由于編者水平有限，書中缺點、謬誤在所難免，敬請廣大讀者批評指正。

編 者

2012年4月

第1章 Marc Mentat簡介 1
1.1 MSC公司與Marc 1
1.1.1 Marc公司與Marc 1
1.1.2 Marc的產品 2
1.1.3 MSC公司資料共享平臺 3
1.2 Marc程序結構框架 4
1.2.1 Mentat與Marc的關系 4
1.2.2 Marc一般分析流程 5
1.3 Marc 2011新增功能亮點 6
1.3.1 Mentat 2011新功能介紹 7
1.3.2 Marc 2011 以及近年來的新功能 12
1.4 Marc 2011的幫助文檔 15
1.5 Marc 2011安裝 16
1.5.1 Marc 2011在Windows操作系統下
的安裝步驟 16
1.5.2 Marc 在Windows環境下的并行環境
配置以及遞交計算的流程 22
1.5.3 Marc 在Linux操作系統下的安裝
方法和并行配置 25
第2章 Marc Mentat 2011圖形用戶界面和操作 29
2.1 概述 29
2.2 啟動圖形用戶界面（Mentat GUI） 29
2.3 Mentat 2011圖形交互界面的布局和組成 31
2.3.1 新界面風格與經典界面的異同 31
2.3.2 Mentat 2011常用功能圖標介紹 32
2.3.3 Mentat 2011主菜單介紹 33
2.4 File下拉菜單 34
2.5 Select下拉菜單 36
2.5.1 Selection Control－選擇控制 37
2.5.2 Set Control（集的控制） 40
2.6 View下拉菜單 41
2.7 Tools 下拉菜單 41
2.7.1 Procedures 42
2.7.2 Python 42
2.7.3 .Net Modules 43
2.7.4 Parameters 43
2.7.5 Aliases 44
2.7.6 Generalized XY Plot 44
2.7.7 Animation 45
2.7.8 Rendering 45
2.7.9 Distance 45
2.7.10 Calculations 45
2.7.11 Menu Font 45
2.7.12 Window Settings 45
2.8 Window下拉菜單 45
2.9 Help下拉菜單 47
2.10 輔助功能圖標 48
2.11 Mentat的常用快捷方式 49
第3章 Marc Mentat幾何建模與網格生成 50
3.1 概述 50
3.1.1 與有限元分析相關的常用詞 50
3.1.2 與幾何實體相關的常用詞 50
3.2 幾何模型輸入 51
3.2.1 Mentat最新CAD接口功能 51
3.2.2 General CAD Import with Repair
（幾何輸入的中間通用接口） 51
3.3 在Mentat中幾何建模和生成網格 56
3.3.1 格柵的使用 56
3.3.2 Geometry（幾何要素的生成和編輯） 58
3.3.3 Mesh（生成網格） 60
3.4 Pre-Automesh（自動分網預處理） 63
3.4.1 Check/Repair Geometry（幾何
檢查/修復） 63
3.4.2 Curve Divisions（設置種子點） 67
3.4.3 Apply Curve Divisions（曲線種子
點應用） 69
3.4.4 Tools（工具） 69
3.5 Automesh（自動分網） 69
3.5.1 Curves（曲線分網） 69
3.5.2 Planar（平面分網） 69
3.5.3 Surface（曲面網格劃分） 72
3.5.4 Volumes（實體網格劃分） 73
3.5.5 2D Rebars（二維Rebar單元） 75
3.5.6 Tools 76
3.6 轉換法生成網格 77
3.7 Operations（幾何和網格處理） 78
3.7.1 Attach（關聯/附著） 78
3.7.2 Change Class（單元幾何拓撲
類型更改） 79
3.7.3 Check Elements（單元檢查） 80
3.7.4 Convert（轉換） 80
3.7.5 Duplicate（復制） 80
3.7.6 Expand（擴展） 80
3.7.7 Intersect（相交） 80
3.7.8 Move（移動） 81
3.7.9 Relax（松弛） 81
3.7.10 Revolve（旋轉） 81
3.7.11 Solid（實體的操作） 81
3.7.12 Stretch 81
3.7.13 Subdivide（網格加密） 81
3.7.14 Sweep（清理） 83
3.7.15 Symmetry（對稱） 83
3.8 網格自動劃分例題 83
3.8.1 一維網格自動劃分例題 84
3.8.2 二維網格自動劃分例題 88
3.8.3 三維網格自動劃分例題 90
第4章 材料非線性分析 95
4.1 綜述 95
4.2 彈塑性分析 95
4.2.1 概述 95
4.2.2 利用Marc/Mentat進行彈塑性分析 96
4.2.3 例題：帶孔壁架的彈塑性分析 97
4.3 蠕變和粘塑性分析 109
4.3.1 概述 109
4.3.2 利用Marc求解蠕變問題 110
4.3.3 例題：焊料的非線性粘塑性
蠕變分析 112
4.4 橡膠材料特性的分析 124
4.4.1 概述 124
4.4.2 Marc中的超彈性材料本構模型 125
4.4.3 用Marc程序進行彈性體材料分析 127
4.4.4 例題：彈性橡膠拱的力與位移
響應分析 128
4.4.5 材料試驗曲線擬合 133
4.4.6 采用Marc 進行試驗曲線擬合 135
4.4.7 例題：橡膠材料的試驗曲線擬合 138
第5章 接觸分析 147
5.1 綜述 147
5.1.1 接觸問題的數學描述方法和數值
計算方法 147
5.1.2 Marc 軟件進行接觸探測及分析
的方法 148
5.1.3 Marc軟件接觸算法基本流程 150
5.2 接觸體的定義和運動描述 152
5.2.1 Deformable－可變形接觸體的定義 152
5.2.2 Rigid Body－剛性接觸體的定義 154
5.2.3 允許傳熱分析的剛性接觸體的定義 155
5.2.4 Body Control－剛體運動控制 156
5.2.5 接觸體定義技巧 157
5.3 接觸約束 157
5.4 模擬摩擦 158
5.4.1 滑動庫侖摩擦模型 158
5.4.2 剪切摩擦 160
5.4.3 粘－滑摩擦模型 161
5.4.4 雙線性摩擦模型 162
5.4.5 各向異性摩擦定義 162
5.4.6 其他摩擦模型 163
5.5 Contact Tables－接觸表 164
5.5.1 接觸表的定義 164
5.5.2 Detection Method－接觸檢查順序 165
5.5.3 接觸表中的參數設置 165
5.5.4 Contact Area－接觸區域 170
5.6 接觸分析例題：板料成形拉延筋拉延
阻力的有限元預測 170
第6章 Marc/Mentat結果輸出 182
6.1 綜述 182
6.2 Job Results 計算結果 182
6.2.1 Job Results菜單 182
6.2.2 后處理文件（.t16）的打開 194
6.3 Model Plot 195
6.3.1 Deformed Shape（變形體的顯示） 195
6.3.2 Scalar Plot（標量顯示） 196
6.3.3 其他的顯示 197
6.4 Path Plot（路徑上的結果顯示） 197
6.5 History Plot（變量歷程圖） 197
6.6 有限元結果類型 198
6.6.1 應力（Stress，代碼11-16/311） 198
6.6.2 柯西應力（Cauchy Stress，代碼
41-46/341） 199
6.6.3 特定坐標系應力（Stress in Preferred
System，代碼111-116/391） 199
6.6.4 整體應力（Global Stress，代碼411）
199
6.6.5 默認應力（Default Stress） 199
6.6.6 Tresca等效應力（Tresca Intensity） 199
6.6.7 法向應力（Normal Stress） 199
6.6.8 剪應力（Shear Stress） 199
6.6.9 平均法向強度（Mean Normal
Intensity） 200
6.6.10 等效Mises應力/等效von Mises
應力（代碼17） 200
6.6.11 等效應力/屈服應力（Equivalent Stress/Yield Stress，代碼59） 200
6.6.12 等效應力/與溫度相關的屈服應力
（Equivalent Stress/Yield Stress@Cur.
Temp，代碼59） 200
6.6.13 有效塑性應變 200
6.6.14 主應力輸出 201
6.7 .out文件結果輸出 202
6.7.1 單元應力、應變 202
6.7.2 反作用力 203
6.7.3 連續單元節點力輸出 204
6.7.4 特征值的文件輸出結果 205
6.7.5 接觸分析輸出 205
6.7.6 迭代求解器迭代輸出 207
6.8 后處理的抓圖和動畫功能 207
6.8.1 圖片的存儲 207
6.8.2 創建動畫文件 208
第7章 網格自適應（Local Adaptivity）與
重劃分（Global Remesh） 210
7.1 綜述 210
7.2 局部網格自適應 211
7.2.1 局部網格自適應誤差準則 211
7.2.2 局部網格自適應相關技術處理 215
7.2.3 網格自適應實例 218
7.3 全局網格重劃分（Global Remeshing） 225
7.3.1 全局網格重劃分定義相關菜單
和操作 226
7.3.2 全局網格重劃分準則定義 227
7.3.3 網格重劃分網格密度控制和設置 228
7.3.4 二維網格重劃分例題 229
7.3.5 三維網格重劃分實例 236
第8章 斷裂力學其他失效分析 246
8.1 綜述 246
8.2 Marc進行失效分析 246
8.2.1 最大應力失效準則（Maximum
Stress） 247
8.2.2 最大應變準則（Maximum Strain） 248
8.2.3 Hoffman、Hill、蔡－吳（Tsai-Wu） 248
8.2.4 Puck失效準則 249
8.2.5 Hashin、Hashin Tape、Hashin Fabric 249
8.2.6 Marc 2011新增的應變不變量失效
準則（Strain Invariant） 250
8.2.7 漸進失效分析（Progressive Failure
Analysis） 251
8.3 斷裂力學理論及有限元實現 251
8.3.1 裂紋類型 252
8.3.2 裂紋的位置 253
8.3.3 斷裂力學的有限元分析方法 253
8.3.4 利用Marc程序進行斷裂力學分析 256
8.4 Mentat中的虛擬裂紋閉合技術
（VCCT） 257
8.5 Marc進行脫層分析及粘接區域建模 263
8.5.1 Marc進行脫層分析 263
8.5.2 Marc Mentat中的粘接區域建模 265
8.6 復合材料失效分析例題（Failure） 269
8.6.1 模型創建 269
8.6.2 材料參數定義 270
8.6.3 邊界條件定義 274
8.6.4 工況和分析任務參數定義 276
8.6.5 結果后處理 279
8.7 J積分分析例題 280
8.7.1 模型創建 280
8.7.2 定義材料屬性 281
8.7.3 定義邊界條件 282
8.7.4 定義分析任務 283
8.7.5 結果后處理 284
8.8 裂紋擴展分析例題 285
8.8.1 模型創建 286
8.8.2 定義幾何屬性 287
8.8.3 定義材料參數 287
8.8.4 定義接觸 288
8.8.5 定義裂紋擴展參數 289
8.8.6 定義邊界條件 290
8.8.7 網格重劃分參數設置 291
8.8.8 定義分析工況 293
8.8.9 定義分析任務 294
8.8.10 結果后處理 295
8.9 三維結構脫層分析例題（Delamination） 299
8.9.1 模型創建 299
8.9.2 定義材料屬性 302
8.9.3 定義接觸 303
8.9.4 定義脫層參數 303
8.9.5 定義邊界條件 304
8.9.6 定義分析工況 306
8.9.7 定義分析任務 306
8.9.8 結果后處理 307
8.10 粘接結構分析例題（Interface） 309
8.10.1 模型創建 309
8.10.2 定義幾何屬性 312
8.10.3 定義材料屬性 314
8.10.4 定義接觸 314
8.10.5 定義邊界條件 315
8.10.6 定義分析工況 317
8.10.7 定義分析任務 319
8.10.8 結果后處理 320
第9章 熱及其相關耦合場 323
9.1 綜述 323
9.2 用Marc Mentat實施傳熱分析 324
9.2.1 熱傳導問題的有限元法 324
9.2.2 非線性熱傳導分析的收斂判定 325
9.2.3 Marc Mentat進行傳熱分析的流程 328
9.2.4 傳熱分析例題：低溫冰型快速成形
工藝傳熱問題有限元分析 335
9.3 熱應力分析 349
9.3.1 熱應力分析的有限元描述 350
9.3.2 熱應變 350
9.3.3 用Marc/Mentat完成熱應力分析 351
9.3.4 鋁管熱彈性分析 352
9.4 熱機耦合分析 360
9.4.1 熱機耦合分析的有限元描述 360
9.4.2 焊接分析例題 362
9.5 燒蝕分析 381
9.5.1 熱燒蝕分析的有限元描述 382
9.5.2 用Marc Mentat完成熱燒蝕分析 386
9.5.3 熱燒蝕分析實例 391
第10章 常見問題解答 405
10.1 Marc 的安裝與配置 405
10.1.1 Marc安裝與并行環境配置 405
10.1.2 更改工作路徑 407
10.1.3 Marc常用DOS命令 408
10.1.4 用戶子程序運行環境配置 409
10.1.5 Marc中的單位制（統一的單
位制） 411
10.2 關于Mentat操作界面的常見問題 413
10.2.1 模型文件保存與數據恢復 413
10.2.2 Select功能的使用 414
10.2.3 模型信息的統計與測量 416
10.2.4 MSC Marc Mentat啟動問題 417
10.3 Property 功能模塊中的常見問題 418
10.4 Modeling tools功能模塊中的常見問題 419
10.4.1 局部坐標系的定義 419
10.4.2 螺栓預緊模型的定義流程 423
10.4.3 連接單元的定義方法（cweld、
cfast） 427
10.5 接觸參數設置常見問題 435
10.5.1 接觸體的方向 435
10.5.2 接觸摩擦系數設置 437
10.6 任務遞交中的常見問題 438
10.6.1 監控分析作業運行狀態 438
10.6.2 查看分析診斷信息 439
10.6.3 退出號 446
10.7 結果后處理中的常見問題 447
10.7.1 局部坐標系的變換 447
10.7.2 結果文件的保存 451
10.8 其他問題 452
參考文獻 455

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2. 基于ANSYS的復合材料有限元分析和應用（第二版） [李占營 張承承 李成良 編著]
3. ANSYS AQWA軟件入門與提高 [主編 高巍]
4. ANSYS APDL參數化有限元分析技術及其應用實例（第二版） [李占營 闞川 等編著]
5. 基于ANSYS的復合材料有限元分析和應用 [李占營 闞川 張承承 編著]
6. 全新Marc實例教程及常見問題解析 [孫丹丹 陳火紅 編著]
7. 基于HyperMesh的結構有限元建模技術 [付亞蘭 謝素明 編著]
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10. ANSYS Workbench基礎教程與實例詳解（第二版） [浦廣益]
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12. ANSYS信號完整性分析與仿真實例 [房麗麗 編著]
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15. ANSYS 13.0 Workbench數值模擬技術 [許京荊]
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17. ANSYS流固耦合分析與工程實例 [宋學官 蔡林 張華 編著]
18. ANSYS ICEM CFD網格劃分技術實例詳解 [紀兵兵 陳金瓶]
19. ANSYS 10.0工程電磁分析技術與實例詳解 [閻照文]
20. ANSYS土木工程應用實例（第三版） [何本國 主 編]