有限元分析

出版时间：2011-9  出版社：机械工业出版社  作者：张洪才，何波　编著  页数：517  

内容概要

　　本书是以ansys
13．0为平台撰写的一部从入门到精通的实用自学与提高教程，全面介绍了有限元分析的理论基础、有限元分析流程、实体建模、网格划分、耦合和约束方程、加载、求解、后处理技术、设计ansys分析方案、结构线性静力分析、模态分析、谐响应分析、谱分析、瞬态动力学分析、断裂力学分析、边坡稳定性分析、界面开裂与失效模拟、衬垫连接模拟、齿轮分析、转子动力学分析、焊接工程问题分析、优化设计、拓扑优化、疲劳分析、自适应网格划分和可靠性分析等内容。围绕ansys软件的功能讲解，书中给出了大量具有工程背景的实例，并在配套光盘中提供了22个实例的视频教程和ansys实例文件。
　　本书不仅适合作为高等学校理工类高年级本科生或研究生学习ansys13．0有限元分析软件的教材，也可供从事结构分析的工程技术人员参考使用，书中提供的大量实例还可供高级用户参考。

书籍目录

出版说明
前言
第1章　绪论
　1.1有限单元法概述
　1.2 ansys基本原理
　1.3 ansys 13.0简介与基本使用
第2章　坐标系和工作平面
　2.1坐标系
　2.2工作平面
第3章　建立模型
　3.1建立实体模型的方法
　3.2自下向上建模
　3.3自上向下建模
　3.4布尔运算
　3.5其他建立实体模型的方法
　3.6有限元模型
　3.7从cad中导入模型
　3.8参数化建模
第4章　网格划分
　4.1网格划分概述
　4.2定义单元属性
　4.3网格划分工具
　4.4单元尺寸控制
　4.5网格划分器
　4.6网格划分方法
　4.7修改网格
第5章　耦合和约束方程
　5.1耦合的概念
　5.2定义耦合自由度
　5.3约束方程的定义
　5.4定义约束方程
第6章　加载
　6.1载荷的概念
　6.2载荷步、子步和平衡迭代
　6.3时间的作用
　6.4阶跃载荷和斜坡载荷
　6.5施加载荷的方法
　6.6设置载荷步选项
　6.7创建多载荷步文件
　6.8定义接头固定处预拉伸
第7章　求解
　7.1选择求解器
　7.2求解器的类型
　7.3在某些类型结构分析时使用特殊求解工具
　7.4获得解答
　7.5求解多载荷步
　7.6奇异解
第8章　后处理技术
　8.1后处理的基本概念
　8.2结果文件
　8.3后处理可用的数据类型
　8.4通用后处理器post1
　8.5时间历程后处理器(post26)
第9章　设计ansys分析方案
　9.1设计分析方案的重要性
　9.2确定分析目标
　9.3确定模型类型
　9.4确定模型单元
　9.5不同单元之间的连接
　9.6分析中使用对称性
　9.7确定模型细节
　9.8确定模型的网格密度
第10章　结构线性静力分析
　10.1静力分析概述
　10.2静力分析的求解步骤
　10.3实例：阶梯轴施加扭矩和弯矩
第11章　模态分析
　11.1模态分析的定义及应用
　11.2模态分析的方法
　11.3矩阵缩减技术和自主度的选择准则
　11.4模态分析过程
　11.5扩展模态
　11.6观察结果
　11.7有预应力的模态分析
　11.8大变形预应力的模态分析
　11.9实例：印刷机滚筒的模态分析
第12章　谐响应分析
　12.1谐响应分析的定
　12.2三种求解方法
　12.3完全法谐响应分析
　12.4缩减法谐响应分
　12.5模态叠加法谐响应分析
　12.6有预应力的完全法谐响应分析
　12.7实例：汽车悬架系统的谐响应分析
第13章　谱分析
　13.1谱分析的定义
　13.2谱的基本概念
　13.3单点响应谱(sprs)分析步骤
　13.4随机振动(psd)分析步骤
　13.5随机振动分析结果的应用
　13.6ddam(动力设计分析方法)谱分析
　13.7多点响应谱(mprs)分析
　13.8实例：钢架结构厂房的随机振动分析
第14章　瞬态动力学分析
　14.1瞬态动力学分析的概念
　14.2瞬态动力学分析前的准备工作
　14.3瞬态动力学分析的理论基础
　14.4三种求解方法
　14.5完全法瞬态动力学分析
　14.6模态叠加法瞬态动力分析
　14.7缩减法瞬态动力学分析过程
　14.8有预应力瞬态动力学分析
　14.9瞬态分析的关键技术细节
　14.10实例：路面冲击载荷作用下汽车的瞬态动力学分析
第15章　非线性分析
　15.1概述
　15.2结构非线性分析
　15.3几何非线性
　15.4屈曲分析
　15.5材料非线性分析
　15.6实例：支撑架特征值厄分析
　15.7实例：复合地基沉降的弹塑性分析
第16章　接触分析
　16.1概述
　16.2接触分类
　16.3 ansys接触分析功能
　16.4面，面的接触分析
　16.5实例：薄钢板冲压分析
第17章　复合材料
　17.1复合材料的相关概念
　17.2建立复合材料模型
　17.3实例：复合材料传动轴的失效分析
第18章　断裂力学分析
　18.1断裂分析基础
　18.2断裂力学模型的建立
　18.3 ansys断裂力学参数数值计算
　18.4实例：弹塑性焊接接头的j积分计算
第19章　热分析
　19.1热分析概述
　19.2基础知识
　19.3稳态热分析
　19.4瞬态热分析
　19.5表面效应单元
　19.6热应力分析
　19.7实例：多芯片组件热分析
第20章　边坡稳定性分析
　20.2稳定安全系数的计算
　20.3实例：确定边坡安全系数
第21章　界面开裂与失效模拟
　21.1界面开裂的分析
　21.2模拟开裂的界面单元
　21.3定义材料属性
　21.4网格划分和定义边界条件
　21.5求解过程和结果的输出
　21.6观察结果
　21.7实例：功能梯度材料界面开裂分析
第22章　衬垫连接模拟
　22.1引言
　22.2执行单元组件分析
　22.3衬垫单元的构造
　22.4界面单元的家族
　22.5材料性质的定义
　22.6划分界面单元
　22.7求解过程和结果的输出
　22.8观察结果
　22.9实例：螺栓预紧法兰盘补垫分析
第23章　齿轮分析
　23.1概述
　23.2齿轮模型的术语
　23.3渐开线直齿齿轮模型的建立
　23.4实例：多齿轮动态接触分析
第24章　转子动力学分析
　24.1概述
　24.2转子动力学分析工具
　24.3建立转子动力学模型
　24.4施加载荷和约束
　24.5求解转子动力学问题
　24.6转子动力学的后处理
　24.7实例：转子-轴承系统的临界转速计算
第25章　焊接工程问题分析
　25.1焊接工程的意义
　25.2焊接过程有限元分析的特点
　25.3焊接过程有限元模型的简化
　25.4焊接温度场的分析理论
　25.5焊接应力和变形的分析理论
　25.6计算模型
　25.7 ansys焊接模拟过程
　25.8实例：三维平板堆焊焊接的残余应力分析
第26章　优化设计
　26.1优化设计的基本概念
　26.2优化设计的步骤
　26.3优化技术
　26.4选择优化变量注意事项
　26.5实例：高速转盘的动：力学优化
第27章　拓判、优化
　27.1拓扑优化的基本概念
　27.2拓扑优化的步骤
　27.3实例：自行车车架的拓扑优化
第28章　疲劳分析
　28.1疲劳的基本概念
　28.2疲劳分析的步骤
　28.3实例：压力容器的疲劳分析
第29章　自适应网格划分
　29.1网格自适应划分的概念
　29.2自适应网格划分的先决条件
　29.3自适应网格划分的基本过程
　29.4修改基本过程
　29.5自适应网格划分的注
　29.6实例：应力集中模型计算
第30章　可靠性分析
　30.1基于有限元的概率设
　30.2可靠性分析术语
　30.3随机输入参数类型
　30.4概率设计方法
　30.5实例：路基可靠性分
附录
　附录a获取函数
　附录b ansys有限元网丰基本原则
　附录c有限元收敛速度和估计

章节摘录

版权页：插图：通常解析方法较简单，意义明确，容易计算，但由于其假设太多，难以提供在焊接热影响区的精确计算结果，而且考虑不到电弧力对熔池的冲击作用。采用有限元和有限差分法，应用高斯分布的表面热源分布函数计算，可以引入材料性能的非线性，可进一步提高高温区的准确性，但仍未考虑电弧挺度对熔池的影响。从球状：椭球到双椭球热源模型，每一种方案都比前一种更准确，但也伴随着计算量的增加，使这些热源分布函数更利于应用有限元法或差分法在计算机上进行计算，而且实践也证明能得出较满意的模拟结果。对于通常的焊接方法如手工电弧焊、钨极氢弧焊，采用高斯分布的函数就可以得到较满意的结果。对于电弧冲力效应较大的焊接方法，如熔化极氢弧焊和激光焊，常采用双椭球形分布函数。为求准确，还可将热源分成两部分，采用高斯分布的热源函数作为表面热源，焊件熔池部分采用双椭球形热源分布函数作为内热源。在计算时，由于焊缝的对称性，一般只考虑计算一半区域，除上表面外，其他表面设为绝热边界，辐射和对流可直接计算，也可通过改变材料物理性能如表面的热传导系数等间接运算。金属材料的物理性能参数如比热、导热系数、弹性模量、屈服应力等一般都随温度的变化而变化，是非线性的。当温度范围变化不大时，可采用材料物理性能参数的平均值进行计算。但在焊接过程中，焊件温度变化十分剧烈，如果不考虑材料的物理性能参数随时间的变化，那么计算结果就会产生很大的偏差。所以在焊接温度场和应力场的模拟计算中必须要给定材料的各项物理性能参数随温度的变化值。但是，许多材料的物理性能参数在高温特别是接近熔化状态时还是空白，某些材料仅有室温数据，而高温性能参数对焊接过程和计算过程均有较大影响，这会给模拟计算带来很大的困难。当然，通过实验和线性插值的方法可以获得高温时的一些数据，但有时处理不当，就会导致计算不收敛或结果不准确。例如，焊接时熔池金属处于熔化状态，其屈服极限和弹性模量是没有实际物理意义的，但焊接过程的数值模拟计算是基于弹塑性理论的，这些参数必须为非零值，若参数取得过小会导致计算收敛困难，并且即使收敛也会使计算时间大幅度增加，参数取得偏大又会影响结果的准确性。

编辑推荐

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用户评论 (总计104条)

•   书中给出了大量具有工程背景的实例，并在配套光盘中提供了22个实例的视频教程和ansys实例文件。
•   很好的一本书，能够从基础讲解ANSYS13.0的操作方法，很适合初学着使用
•   书很全很细致，很适合系统学习ANSYS
•   学习ANSYS的可以先看这本书
•   正想学ansys呢，这本书很不错啊
•   书的内容很丰富，讲的比较详细，如果不会有限元分析的读起来会很吃力。值得推荐。
•   里面的案例不错，尤其是断裂力学分析
•   内容还不错主要以例子为主，但是还是有好多东西没有全面的讲解，初学的话看过能上手知道怎么进行分析但是遇到实际问题可能还不够
•   这本书不错，关键过程解释的很清楚，实例讲解很好，物有所值。美中不足就是例子稍微简单点儿，有点儿避重就轻的感觉，如焊接方面，用的例子比较简单，能不能把双椭球热源加载的例子写上一个有助于学习？
•   书的内容很详细 覆盖的知识方面很全面 并且光盘中的实例讲解也很好
•   从浅到深，实例也很全面
•   这本书整体不错，但是缺少一些实例，最好在每个要点后都加上例子
•   实例特别多，喜欢
•   实例较多，步骤详细，不错。
•   内容偏实际工程，举例多，但是有两个举例不是很实用。。。学这本书需要一定基础才行，总的来说还是可以的！
•   书是个好书，不过光盘就是用不了。一个讲软件的书自带的光盘用不了，大家懂得会有多坑爹。送货倒是挺快的，有用么？
•   总体不错，可以入门学习
•   书内容很全，美中不足的是，前面几章没有视频讲解
•   入门很好用
•   主要是视频文件讲的很详细，也很清楚！对于基础操作和原理都写得很到位！推荐!
•   书到了感觉还不错，内容没具体看呢，光盘讲解很详细
•   讲解很详细，也很实用，适用初学者使用，很不错。
•   书挺不错的，但是太晦涩了，讲的都是命令，不适合初学者学习。
•   发货有点慢，书还不错，内容适合初学者
•   发货快，书质质量好，内容适合初学者
•   很好的书，内容简单实用
•   有丰富的视频资料，内容委全
•   很基础，不仅有理论，而且还有实践
•   书讲的很好，听朋友说的，过几天我也买一本，要好好学习了
•   物流相当给力，早上买，下午就到了。书还在看，内容就是我想要的……
•   没看好内容一下子买错书了，不过书还是很不错的
•   书是正版，但是内容缺少workbench那一块！
•   这本书真的很不错，原以为章节全的话讲解会不太详细，不过看了几天受益匪浅，帮助很大，赞一个！
•   讲解很详细，内容很丰富，赞一个！
•   我觉得这本书挺适合我的，就是有一点不足的就是 在详细的操作部分配备点彩图就好了。
•   粗略的看了，内容实用，操作详细
•   正品有光盘
•   送货速度很快，包装挺好，内容全面。
•   书很好，值得一看能学到很多东西，强烈推荐！
•   用着不错 嘻嘻，就是感觉书的质量不是太满意
•   一书，好书，留着慢慢看的。谢谢卖家！
•   还没有仔细看，觉得书是非常的满意！！
•   书真厚，有点吓人！
•   不过拿到书的时候，书被挤压的出现了点破损和褶皱，还好不影响不是很大
•   书挺齐的，希望把我收藏夹里缺货的书尽快补起哈
•   这本书先前看过，想着学习来着，还可以！
•   要是可以跟以前一样送到学校里面就好了
•   讲的很详细，适合出初学者。值得拥有！！！
•   讲的很全面，但是还不够详细。
•   还没正式学习，应该可以的
•   书本不错，案例多，值得去学习。
•   和书店里的正版一样，包装也很好，已经开始学习了
•   这本书讲的很详细，命令都讲的很清楚。
•   质量很好，内容很详细，很喜欢
•   内容还没看，看目录还可以
•   挺详细的，希望会有帮助
•   还可以，不错，非常喜欢
•   纸张质量差点撒
•   ansysy太复杂了，要慢慢学
•   帮老公买的，看评价挺好的，得他用了才知道好不好~~~~
•   帮老公买的，质量真好啊！不错！因为这是专业图书，我也不懂啊！但感觉应该不错！
•   刚拿到手，准备马上去学去，哈哈，激动
•   书本不错，物流也挺快的！
•   很详细，值得一读！
•   很详细，只不过没根据workbench编写
•   听说很好，准备认真阅读
•   回来看着还不错
•   机械工业出版的还是挺不错的
•   Ansys软件的介绍书本中，这是本不错的入门书籍，要进一步学习，要学习ansys的高级读本，进行建模与仿真
•   读了有三天吧！感觉真不错。刚学习ansys，什么都不懂，光盘的实例挺好的。简单易懂。
•   本科生一名 初学ANSYS 这本书还是很有实用价值的
•   ansys教材，很好用，一直在使用中
•   本书内容很强大，教学视频也很用心，是我目前看到的最实用的一本有限元分析书籍了。
•   学习ansys用的，还没看完
•   应该算是入门到精通这一类型书里看到评论最好的了 还没认真看 应该还不错 信群众
•   内容不错的，容易入门
•   书很实用，就是基本操作介绍的少了点！适合有一定基础的人。
•   时间很短书就到手了，书的外包装还不错，但书的纸质不是太好，挺厚的一本书不是太沉。看了一部分内容，感觉还不错，视频内容挺详细的。
•   内容不错，但不是以workbench，感觉有点落伍了，和使用中有点脱离了。但内容挺丰富，写得挺细挺全面。
•   书感觉还可以，但是感觉要有一定基础
•   讲得理论比较细
•   这本书，可能不太适合我，整体还不错
•   这本书加起来也就没有几个例子，都是通俗的讲讲方法之类的，纸上谈兵，我就没看出来这些方法杂用。
•   我觉得实例还是太少了，特别是开始基础教学的时候，没有例子让我实操，就只有概括的说。。。。没意思
•   明明是ansys13 可是和软件没任何关系 只是将以前介绍命令流的书换个形式新出一本书来赚钱
•   不想正版啊，没办法凑合吧
•   前面的章节完全没有实例只讲概念，初学者看了完全是一头雾水
•   一步步讲得挺细，是本好书
•   讲解相当不好，不能与其他的书区分开来
•   1.结构静力学分析只介绍了“阶梯轴施加弯矩和扭矩”一个空间问题实例，对平面问题、桁架问题没有介绍。模态分析只介绍“印刷机滚筒的模态分析”一个常规分析实例，没有带予紧力的模态分析、循环对称结构模态分析实例，等等。所以问题论述不系统。2.绝大多数实例没有命令流，不适合熟练使用者。3.实例叙述过程中没有截图，只介绍步骤不做说明，初学者使用不太方便。4.有些常用工具如路径图、单元表、切片图没有介绍，一些重要的高级应用如单元生死、表面效应单元、屈曲分析、MPC技术、载荷工况组合等，或者是在内容上没做介绍、或者没有实例。5.有些东西有拼凑内容的嫌疑，例如：“边坡稳定性分析”、“转子动力学”等6.总体感觉不是作者所说的“ansys最好的书籍”，。
•   本书还没有仔细看，就是大体看一下目录和例子，觉得还不错
•   书的内容还没有看。貌似是正品，但是没有附赠的光盘，书还弄得比较脏，而且要求开发票也没有给开发票......比较失望...
•   此书是我阅读过的有关ANSYS 最好的一本书，强烈建议ANSYS学习者购买。送货速度没的说，上午十点拍单，下午四点送到！！给特好评！！！
•   很好，很快，再接再厉，价钱再低些就更好
•   书还没有看，不过看着还挺好。。就是那纸质不是很好
•   书质量不错，内容详实。光盘做得比较仓促。
•   速度很快，就是印刷有点淡，不过不影响阅读！
•   也很实在，值得一买，一读
•   正在学习中，还可以
•   从入门到实战