李春亭，现任大连重工起重集团有限公司设计研究院计算机室主任、公司PDM项目经理、高级工程师，主要从事企业信息化总体规划、咨询与实施（CAD／CAE／CAPP／PDM）、产品机构仿真与产品结构仿真等工作。
　　二十余年来，先后主持并完成斗轮堆取料机、混铁水车、钢（铁）水罐、TBM／SBM设备CAD专家系统研发，大型散料设备、冶金设备钢结构CAE仿真分析与优化，制造业信息化总体规划，以及制造业PDM项目实施与咨询等工作，并在《CAD／CAM与制造业信息化》、《重型机械》、《起重运输机械》、《铁道车辆》、《冶金设备》、《机械工程师》、《港口机械》等杂志发表多篇论文。

　　是作者团队从事CAE应用工作二十几年来的经验总结和知识积累，以实际投产使用的产品为主线，详细介绍了CAE仿真技术的基本理念与方法，力图使读者在短时间内理解并掌握强大的CAE结构仿真功能，并进行有针对性的操作。
　　《NX CAE应用实战案例精粹》共分为20章，第1章介绍了CAE在产品生命周期中的作用，CAE仿真技术如何降低成本，CAE主业务流程，以及常用钢结构设计标准规范等；第2章至第20章根据产品分类，详细讲解了散料设备、冶炼设备、连铸设备、轧钢设备、焦炉设备、起重设备、冶金车辆设备及港口设备等产品钢结构的CAE仿真分析方法和分析过程。
　　《NX CAE应用实战案例精粹》面向NX Nastran 6用户，以及负责产品设计研发的技术层面主管，既适合初学者了解产品实例的具体研发方法和过程，也适合已掌握NX CAE技术的中、高级读者参考使用。

　　CAE（Computer Aided Engineering计算机辅助工程）是当今产品研发设计中不可或缺的、最先进的设计手段和设计方法之一。目前，我国的装备制造企业大都采用了CAD（Computer Aided Design，计算机辅助设计）、CAE及CAM（Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造）等新技术和新手段进行产品设计和制造，有些企业已经达到CAD／CAE／CAM技术一体化集成，实现了无纸化设计和加工制造，显著提高了企业的研发能力和创新能力，在研发手段和应用软件方面与国外同行业基本接轨。在此进程中，CAE仿真技术起着巨大的推动作用。与以往相比，CAE仿真的作用不再只是配角，不仅进行事后校核计算，更参与设计产品生命周期的全过程，包括设计方案的审核、评估、改进、优化、批准和发布。它不仅满足了用户对产品使用功能的要求，而且还满足了产品结构本身的应力、变形、稳定性、振动及疲劳等设计功能要求，从而真正提高了产品的设计质量和使用可靠性。
　　装备制造业产品的全生命周期管理如图1.1所示，包括产品的需求分析与策划、产品概念设计、产品工程设计、产品制造、产品测试与检验、产品装配、产品销售、产品维护与维修，以及产品报废与回收等。CAE仿真技术在产品全生命周期中均发挥重要作用，为企业创造了巨大的经济效益和社会效益。

第1章  CAE仿真技术应用的基本理念与方法 1
1.1  CAE仿真技术在产品生命周期中的作用 2
1.2  CAE仿真技术如何降低成本 4
1.3  CAE仿真技术如何提升产品质量 6
1.4  CAE仿真技术应用的主要工作内容 6
1.5  CAE仿真计算的主业务流程 7
1.6  CAE建模的总体思路 7
1.7  CAE常用设计标准规范及其选用 8
1.8  CAE从业人员应具备的素质 9
1.9  本章小结 10

第2章  大型斗轮取料机俯仰钢结构NX CAE应用实战案例 11
2.1  CAE计算方法的选用 12
2.2  CAE计算标准的选用 12
2.3  结构材料及其许用应力值 12
2.4  CAE模型简化原则 12
2.5  计算载荷及工况组合 12
2.6  斗轮取料机俯仰钢结构CAE前处理建模 13
2.7  CAE网格划分 21
2.8  CAE施加约束和载荷 26
2.9  CAE模型解算 28
2.10  CAE计算结果后处理与评估 29
2.11  俯仰钢结构斜杆稳定性计算结果 31
2.11.1  修改之前的计算结果 34
2.11.2  修改之后的计算结果 35
2.12  斗轮取料机俯仰钢结构固有频率分析计算 37
2.13  本章小结 39

第3章  大型堆料机俯仰钢结构NX CAE应用实战案例 41
3.1  CAE计算方法的选用 42
3.2  CAE计算标准的选用 42
3.3  结构材料及其许用应力值 42
3.4  CAE模型简化原则 43
3.5  CAE计算载荷及工况组合 43
3.6  堆料机俯仰钢结构CAE前处理建模 43
3.7  CAE网格划分 45
3.8  CAE施加约束和载荷 51
3.9  CAE模型解算 54
3.10  CAE计算结果后处理与评估 54
3.11  俯仰钢结构杆件稳定性计算 59
3.12  俯仰钢结构疲劳分析计算 63
3.13  堆料机俯仰钢结构固有频率分析计算 64
3.14  本章小结 66

第4章  大型堆取料机回转钢结构NX CAE应用实战案例 67
4.1  CAE计算方法的选用 68
4.2  CAE计算标准的选用 68
4.3  结构材料及其许用应力值 68
4.4  CAE模型简化原则 68
4.5  计算载荷及工况组合 68
4.6  回转钢结构CAE前处理建模 69
4.7  CAE网格划分 78
4.8  施加约束和载荷 83
4.9  CAE模型解算 84
4.10  CAE计算结果后处理与评估 85
4.11  回转钢结构方案对比计算 86
4.12  板屈曲校核 89
4.13  疲劳校核 92
4.14  本章小结 93

第5章  大型堆取料机门座架钢结构NX CAE应用实战案例 95
5.1  CAE计算方法的选用 96
5.2  CAE计算标准的选用 96
5.3  结构材料及其许用应力值 96
5.4  CAE模型简化原则 96
5.5  计算载荷及工况组合 96
5.6  门座架钢结构CAE前处理建模 97
5.7  CAE网格划分 105
5.8  施加约束和载荷 111
5.9  CAE模型解算 112
5.10  CAE计算结果后处理与评估 113
5.11  疲劳强度分析评估 116
5.12  板屈曲校核 117
5.13  门座架钢结构方案对比计算 119
5.14  本章小结 120

第6章  大型堆取料机走行装置NX CAE应用实战案例 121
6.1  CAE计算方法的选用 122
6.2  CAE计算标准的选用 122
6.3  结构材料及其许用应力值 122
6.4  CAE模型简化原则 122
6.5  计算载荷及工况组合 122
6.6  走行装置钢结构CAE前处理建模 123
6.7  CAE网格划分 132
6.8  CAE施加约束和载荷 137
6.9  CAE模型解算 139
6.10  CAE计算结果后处理与评估 140
6.11  走行装置钢结构固有频率分析计算 142
6.12  走行装置疲劳强度分析评估 144
6.13  走行装置板屈曲校核 145
6.14  本章小结 146

第7章  大型堆料机尾车NX CAE应用实战案例 147
7.1  CAE计算方法的选用 148
7.2  CAE计算标准的选用 148
7.3  结构材料及其许用应力值 148
7.4  CAE模型简化原则 148
7.5  计算载荷及工况组合 148
7.6  尾车钢结构CAE前处理建模 149
7.7  CAE网格划分 160
7.8  CAE施加约束和载荷 166
7.9  CAE模型解算 168
7.10  CAE计算结果后处理与评估 169
7.11  疲劳强度分析评估 174
7.12  板屈曲校核 175
7.13  尾车其他结构形式 176
7.14  本章小结 177

第8章  大型排土机受料臂主钢结构NX CAE应用实战案例 179
8.1  CAE计算方法的选用 180
8.2  CAE计算标准的选用 180
8.3  结构材料及其许用应力值 180
8.4  CAE模型简化原则 180
8.5  CAE计算载荷 180
8.6  CAE主要计算内容 181
8.7  排土机受料臂主钢结构CAE前处理建模 181
8.8  CAE网格划分 188
8.9  CAE施加约束和载荷 194
8.10  CAE模型解算 195
8.11  CAE计算结果后处理与评估 196
8.12  本章小结 199

第9章  翻车机主钢结构NX CAE应用实战案例 201
9.1  CAE计算方法的选用 202
9.2  CAE计算标准的选用 202
9.3  结构材料及其许用应力值 202
9.4  CAE模型简化原则 202
9.5  计算载荷及工况组合 202
9.6  翻车机CAE前处理建模 204
9.7  CAE网格划分 210
9.8  CAE施加约束和载荷 214
9.9  CAE模型解算 215
9.10  CAE计算结果后处理与评估 216
9.11  疲劳强度分析评估 221
9.12  板屈曲校核 222
9.13  翻车机固有频率分析计算 223
9.14  本章小结 225

第10章  铁水罐/钢水罐主钢结构NX CAE应用实战案例 227
10.1  CAE计算方法的选用 228
10.2  CAE计算标准的选用 228
10.3  金属结构材料 228
10.4  CAE模型简化原则 229
10.5  铁水罐主钢结构CAE计算 229
10.5.1  铁水罐计算载荷及计算工况 229
10.5.2  铁水罐主钢结构CAE前处理建模 229
10.5.3  铁水罐网格划分 238
10.5.4  铁水罐施加约束和载荷 241
10.5.5  铁水罐有限元模型解算 244
10.5.6  铁水罐CAE计算结果后处理 245
10.6  钢水罐主钢结构CAE计算 247
10.7  罐座钢结构CAE计算 248
10.7.1  罐座钢结构计算载荷及工况 248
10.7.2  罐座钢结构计算结果后处理 248
10.8  倾翻架及传动装置底座CAE计算 250
10.8.1  倾翻架及传动装置底座几何模型的创建 250
10.8.2  倾翻架及传动装置底座有限元模型的创建 250
10.8.3  倾翻架及传动装置底座计算载荷与工况 252
10.8.4  倾翻架及传动装置底座有限元模型解算 252
10.8.5  倾翻架及传动装置底座计算结果后处理 252
10.9  本章小结 254

第11章  铁水罐倾翻过程动特性模拟NX CAE应用实战案例 255
11.1  CAE模型简化原则 256
11.2  铁水罐倾翻过程手动模拟 256
11.2.1  铁水罐主要参数及倾翻工况 256
11.2.2  铁水罐倾翻模型准备 256
11.2.3  铁水及铁渣模型切割 260
11.3  铁水罐倾翻过程模拟应用程序开发 264
11.3.1  出水点位置的确定 264
11.3.2  子程序开发原理 265
11.3.3  主程序开发原理 266
11.3.4  程序开发操作过程简介 267
11.3.5  制作嵌入NX工具栏内的程序调用按钮 268
11.4  铁水罐倾翻过程模拟结果处理 269
11.5  本章小结 271

第12章  连铸机大包回转平台主钢结构NX CAE应用实战案例 273
12.1  CAE计算方法的选用 274
12.2  CAE计算标准的选用 274
12.3  结构材料及其许用应力值 274
12.4  CAE模型简化原则 274
12.5  计算载荷及工况组合 274
12.6  连铸机大包回转平台主钢结构CAE前处理建模 275
12.7  CAE网格划分 280
12.8  CAE施加约束和载荷 285
12.9  CAE模型解算 288
12.10  CAE计算结果后处理与评估 289
12.11  本章小结 295

第13章  轧机主钢结构NX CAE应用实战案例 297
13.1  CAE计算方法的选用 298
13.2  CAE计算标准的选用 298
13.3  结构材料及其许用应力值 298
13.4  CAE模型简化原则 298
13.5  四辊粗轧机牌坊CAE计算 298
13.5.1  四辊粗轧机牌坊计算载荷及工况组合 298
13.5.2  四辊粗轧机牌坊主钢结构CAE前处理建模 299
13.5.3  四辊粗轧机牌坊网格划分 306
13.5.4  四辊粗轧机牌坊施加约束和载荷 309
13.5.5  四辊粗轧机牌坊模型解算 311
13.5.6  四辊粗轧机牌坊计算结果后处理与评估 312
13.6  轧机滚切式定尺剪机组曲轴钢结构CAE计算 314
13.7  侧压式压力矫直机钢结构CAE计算 315
13.7.1  侧压式压力矫直机钢结构计算载荷及工况组合 315
13.7.2  侧压式压力矫直机钢结构计算结果后处理与评估 315
13.7.3  侧压式压力矫直机钢结构疲劳强度分析与评估 319
13.8  轧机双边剪机构运动仿真分析计算 320
13.8.1  双边剪机构原理图的创建 320
13.8.2  双边剪机构运动仿真模型的创建 321
13.8.3  双边剪机构运动仿真模型解算 323
13.8.4  运动仿真计算结果后处理 324
13.9  本章小结 328

第14章  焦炉设备主钢结构NX CAE应用实战案例 329
14.1  CAE计算方法的选用 330
14.2  CAE计算标准的选用 330
14.3  结构材料及其许用应力值 330
14.4  CAE模型简化原则 330
14.5  计算工况 331
14.6  计算载荷 331
14.7  捣固装煤推焦机主钢结构CAE前处理建模 331
14.8  CAE网格划分 337
14.9  CAE施加约束和载荷 345
14.10  CAE模型解算 346
14.11  CAE计算结果后处理与评估 347
14.12  主钢结构及走行CAE计算结果 348
14.13  走行结构CAE详细计算结果 352
14.14  本章小结 357

第15章  起重机类产品主钢结构NX CAE应用实战案例 359
15.1  CAE计算方法的选用 360
15.2  CAE计算标准的选用 360
15.3  结构材料及其许用应力值 360
15.4  CAE模型简化原则 360
15.5  计算载荷及工况组合 360
15.6  桥吊主梁钢结构CAE前处理建模 361
15.7  CAE网格划分 367
15.8  施加约束和载荷 372
15.9  CAE模型解算 373
15.10  CAE计算结果后处理与评估 374
15.11  桥吊主梁钢结构CAE计算结果 376
15.12  起重机类产品其他钢结构计算 377
15.13  本章小结 381

第16章  电炉辅助钢结构NX CAE应用实战案例 383
16.1  CAE计算方法的选用 384
16.2  CAE计算标准的选用 384
16.3  结构材料及其许用应力值 384
16.4  CAE模型简化原则 384
16.5  电石炉炉盖钢结构CAE计算 384
16.5.1  电石炉炉盖钢结构计算载荷及工况组合 384
16.5.2  电石炉炉盖钢结构CAE前处理建模 385
16.5.3  电石炉炉盖钢结构网格划分 394
16.5.4  电石炉炉盖施加约束和载荷 397
16.5.5  电石炉炉盖模型解算 399
16.5.6  电石炉炉盖计算结果后处理与评估 400
16.6  镍铁电炉炉顶加料仓钢结构CAE计算 401
16.6.1  镍铁电炉炉顶加料仓计算载荷及工况组合 402
16.6.2  镍铁电炉炉顶加料仓计算结果后处理与评估 402
16.7  镍铁电炉过渡料仓钢结构CAE计算 404
16.7.1  镍铁电炉过渡料仓钢结构计算载荷及工况组合 404
16.7.2  镍铁电炉过渡料仓钢结构计算结果后处理与评估 404
16.8  镍铁电炉配料仓钢结构CAE计算 405
16.8.1  镍铁电炉配料仓钢结构计算载荷及工况组合 405
16.8.2  镍铁电炉配料仓钢结构计算结果后处理与评估 405
16.9  本章小结 406

第17章  冶金车辆产品主钢结构NX CAE应用实战案例 407
17.1  CAE计算方法的选用 408
17.2  CAE计算标准的选用 408
17.3  结构材料及其许用应力值 408
17.4  CAE模型简化原则 408
17.5  CAE计算载荷及工况组合 408
17.6  均衡梁CAE前处理建模 408
17.7  CAE网格划分 418
17.8  CAE施加约束和载荷 423
17.9  CAE模型解算 424
17.10  均衡梁CAE计算结果后处理与评估 426
17.11  均衡梁立板疲劳校核 428
17.12  车架钢结构计算结果后处理与评估 429
17.13  车架钢结构板局部屈曲校核 430
17.14  车架疲劳强度校核 431
17.15  本章小结 432

第18章  大型卸船机主钢结构NX CAE应用实战案例 433
18.1  CAE计算方法的选用 434
18.2  CAE计算标准的选用 434
18.3  结构材料及其许用应力值 434
18.4  CAE模型简化原则 434
18.5  计算载荷及工况组合 434
18.6  卸船机主钢结构CAE前处理建模 435
18.7  CAE网格划分 438
18.8  CAE施加约束和载荷 445
18.9  CAE模型解算 447
18.10  CAE计算结果后处理与评估 448
18.11  机器房撑杆受压稳定性计算 452
18.12  疲劳强度分析评估 453
18.13  板屈曲校核 454
18.14  本章小结 455

第19章  岸边集装箱起重机主钢结构NX CAE应用实战案例 457
19.1  CAE计算方法的选用 458
19.2  CAE计算标准的选用 458
19.3  结构材料及其许用应力值 458
19.4  CAE模型简化原则 458
19.5  计算载荷和载荷系数 458
19.6  载荷组合 459
19.7  岸桥钢结构CAE前处理建模 460
19.8   CAE网格划分 463
19.9   CAE施加约束和载荷 468
19.10  CAE模型解算 471
19.11   CAE计算结果后处理与评估 472
19.12  岸桥主钢结构前后拉杆稳定性计算 475
19.13  岸桥主钢结构疲劳计算 476
19.14  本章小结 477

第20章  大型门座起重机主钢结构NX CAE应用实战案例 479
20.1  CAE计算方法的选用 480
20.2  CAE计算标准的选用 480
20.3  结构材料及其许用应力值 480
20.4  CAE模型简化原则 480
20.5  计算载荷和载荷系数 481
20.6  载荷组合 481
20.7  门座起重机主钢结构CAE前处理建模 481
20.8  CAE网格划分 484
20.9  CAE施加约束和载荷 491
20.10  CAE模型解算 495
20.11  CAE计算结果后处理与评估 495
20.12  主钢结构杆件稳定性计算 500
20.13  板屈曲校核 501
20.14  门座起重机主钢结构固有频率分析计算 502
20.15  本章小结 504
参考文献 505