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有限元法基本原理及应用(第3版)

“十五”国家规划课题研究成果

作者:
尹飞鸿
定价:
42.60 元
版面字数:
510千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
版次:
3
最新版次
印刷时间:
2025年
ISBN:
978-7-04-062505-9
物料号:
62505-00
出版时间:
2024-09-02
读者对象:
高等教育
一级分类:
机械/能源类
二级分类:
机械设计制造及其自动化/机械工程/机械电子工程专业课
三级分类:
有限元法基本原理及应用

本书系统讲述了有限元法的基本理论,并在此基础之上详细介绍了ANSYS通用有限元分析软件及其具体应用。全书分为上、中、下三篇,上篇讲述有限元法的基本原理,包括有限元法的基本思想、特点及其应用领域,弹性力学基本理论,弹性力学有限元法及软件分析理论基础等内容。中篇以ANSYS为平台,系统讲述了有限元求解问题的基本方法,内容包括ANSYS经典界面介绍、ANSYS经典界面建模与网格划分、ANSYS经典界面加载与求解、ANSYS Workbench界面及其工作环境。下篇分别以ANSYS经典界面和Workbench协同仿真平台讲述静力学和动力学工程应用实例的有限元分析过程。

本书可以作为理工类院校本科生、研究生及教师学习有限元法的基本原理及ANSYS软件的教材,也可以作为从事机械工程、能源动力工程、土木工程、交通运输工程、电力电子、航空航天、石油化工、水利工程等专业的科研人员和工程技术人员学习使用ANSYS软件的参考书。

  • 目录
    • 前辅文
      • 上篇 有限元法的基本原理
        • 第1章 概述
          • 1.1 有限元法的基本思想
            • 1.2 有限元法的特点
              • 1.3 有限元法的发展及其应用领域
                • 1.3.1 有限元法的发展
                  • 1.3.2 我国有限元法研究及其工程应用
                    • 1.3.3 有限元法的应用领域
                    • 本章小结与学习提示
                      • 习题
                      • 第2章 弹性力学基本理论
                        • 2.1 弹性力学的基本内容与基本假设
                          • 2.1.1 弹性力学的基本内容
                            • 2.1.2 弹性力学的基本假设
                            • 2.2 弹性力学的基本概念
                              • 2.2.1 体力
                                • 2.2.2 面力
                                  • 2.2.3 内力
                                    • 2.2.4 应力
                                      • 2.2.5 形变
                                        • 2.2.6 位移
                                        • 2.3 平面应力问题和平面应变问题
                                          • 2.3.1 平面应力问题
                                            • 2.3.2 平面应变问题
                                            • 2.4 弹性力学基本方程
                                              • 2.4.1 平衡微分方程
                                                • 2.4.2 几何方程
                                                  • 2.4.3 物理方程
                                                    • 2.4.4 边界条件
                                                    • 2.5 应力状态分析与强度理论
                                                      • 2.5.1 任意斜面上的正应力和切应力
                                                        • 2.5.2 主应力与主平面
                                                          • 2.5.3 强度理论
                                                          • 2.6 求解弹性力学问题的位移法
                                                            • 2.6.1 位移法求解弹性力学平面问题
                                                              • 2.6.2 位移法求解弹性力学空间问题
                                                              • 2.7 变分法初步
                                                                • 2.7.1 函数和泛函
                                                                  • 2.7.2 泛函的变分
                                                                    • 2.7.3 泛函的极值
                                                                      • 2.7.4 欧拉方程
                                                                      • 2.8 弹性力学的能量方法
                                                                        • 2.8.1 弹性体的形变势能和外力势能
                                                                          • 2.8.2 位移变分方程与极小势能原理
                                                                            • 2.8.3 位移变分法
                                                                            • 本章小结与学习提示
                                                                              • 习题
                                                                              • 第3章 弹性力学有限元法及软件分析理论基础
                                                                                • 3.1 弹性力学有限元法
                                                                                  • 3.1.1 有限元法求解问题的基本步骤
                                                                                    • 3.1.2 杆单渊
                                                                                      • 3.1.3 梁单渊
                                                                                        • 3.1.4 平面问题的单元构造
                                                                                          • 3.1.5 空间问题的单元构造
                                                                                            • 3.1.6 振动问题的有限元法分析初步
                                                                                              • 3.1.7 有限元分析若干问题
                                                                                              • 3.2 有限元软件分析的理论基础
                                                                                                • 3.2.1 有限元计算模型的建立
                                                                                                  • 3.2.2 减小计算规模的常用措施
                                                                                                  • 本章小结与学习提示
                                                                                                    • 习题
                                                                                                  • 中篇 有限元分析软件
                                                                                                    • 第4章 ANSYS经典界面介绍
                                                                                                      • 4.1 ANSYS启动、用户界面及退出
                                                                                                        • 4.1.1 启动ANSYS
                                                                                                          • 4.1.2 ANSYS用户界面
                                                                                                            • 4.1.3 退出
                                                                                                            • 4.2 ANSYS基本操作
                                                                                                              • 4.2.1 对话框
                                                                                                                • 4.2.2 图形拾取
                                                                                                                  • 4.2.3 图形控制
                                                                                                                    • 4.2.4 文件管理
                                                                                                                      • 4.2.5 ANSYS单位制
                                                                                                                      • 4.3 ANSYS分析的基本过程
                                                                                                                        • 4.3.1 前处理
                                                                                                                          • 4.3.2 加载与求解
                                                                                                                            • 4.3.3 后处理
                                                                                                                            • 本章小结与学习提示
                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                              • 第5章 ANSYS经典界面建模与网格划分
                                                                                                                                • 5.1 ANSYS的坐标系统
                                                                                                                                  • 5.1.1 总体坐标
                                                                                                                                    • 5.1.2 局部坐标
                                                                                                                                      • 5.1.3 坐标系的激活
                                                                                                                                        • 5.1.4 显示坐标
                                                                                                                                          • 5.1.5 节点坐标
                                                                                                                                            • 5.1.6 单元坐标
                                                                                                                                              • 5.1.7 结果坐标
                                                                                                                                                • 5.1.8 工作平面
                                                                                                                                                • 5.2 ANSYS的建模
                                                                                                                                                  • 5.2.1 实体建模
                                                                                                                                                    • 5.2.2 自底向上建模
                                                                                                                                                      • 5.2.3 自顶向下建模
                                                                                                                                                        • 5.2.4 布尔运算
                                                                                                                                                        • 5.3 网格划分
                                                                                                                                                          • 5.3.1 定义单元属性
                                                                                                                                                            • 5.3.2 划分网格
                                                                                                                                                              • 5.3.3 直接生成节点和单渊
                                                                                                                                                              • 5.4 耦合与约束
                                                                                                                                                                • 5.4.1 耦合
                                                                                                                                                                  • 5.4.2 约束
                                                                                                                                                                  • 本章小结与学习提示
                                                                                                                                                                    • 习题
                                                                                                                                                                    • 第6章 ANSYS经典界面加载与求解
                                                                                                                                                                      • 6.1 载荷的概念
                                                                                                                                                                        • 6.1.1 载荷类型
                                                                                                                                                                          • 6.1.2 载荷步和子步
                                                                                                                                                                            • 6.1.3 时间的作用
                                                                                                                                                                              • 6.1.4 阶跃载荷与斜坡载荷
                                                                                                                                                                              • 6.2 加载
                                                                                                                                                                                • 6.2.1 自由度约束
                                                                                                                                                                                  • 6.2.2 集中力/力矩加载
                                                                                                                                                                                    • 6.2.3 面载荷
                                                                                                                                                                                      • 6.2.4 其他载荷的加载
                                                                                                                                                                                        • 6.2.5 载荷删除和其他操作
                                                                                                                                                                                        • 6.3 求解
                                                                                                                                                                                          • 6.3.1 求解器
                                                                                                                                                                                            • 6.3.2 分析类型
                                                                                                                                                                                              • 6.3.3 求解
                                                                                                                                                                                              • 6.4 后处理
                                                                                                                                                                                                • 6.4.1 通用后处理器
                                                                                                                                                                                                  • 6.4.2 通用后处理器的选项控制
                                                                                                                                                                                                    • 6.4.3 图形显示结果数据
                                                                                                                                                                                                      • 6.4.4 结果查询
                                                                                                                                                                                                        • 6.4.5 结果浏览器
                                                                                                                                                                                                          • 6.4.6 单元表
                                                                                                                                                                                                            • 6.4.7 路径操作
                                                                                                                                                                                                              • 6.4.8 载荷工况
                                                                                                                                                                                                                • 6.4.9 时间-历程后处理器
                                                                                                                                                                                                                • 本章小结与学习提示
                                                                                                                                                                                                                  • 习题
                                                                                                                                                                                                                  • 第7章 ANSYS Workbench界面及其工作环境
                                                                                                                                                                                                                    • 7.1 ANSYS Workbench概述
                                                                                                                                                                                                                      • 7.1.1 ANSYS Workbench产品设计流程
                                                                                                                                                                                                                        • 7.1.2 ANSYS Workbench文件格式
                                                                                                                                                                                                                        • 7.2 ANSYS Workbench启动和工作界面
                                                                                                                                                                                                                          • 7.2.1 ANSYS Workbench启动
                                                                                                                                                                                                                            • 7.2.2 ANSYS Workbench工作界面
                                                                                                                                                                                                                            • 7.3 ANSYS Workbench数值模拟过程
                                                                                                                                                                                                                              • 本章小结与学习提示
                                                                                                                                                                                                                                • 习题
                                                                                                                                                                                                                              • 下篇 有限元分析工程应用实例
                                                                                                                                                                                                                                • 第8章 ANSYS静力学分析
                                                                                                                                                                                                                                  • 8.1 平面梁架类问题经典界面求解
                                                                                                                                                                                                                                    • 8.1.1 平面梁架类问题有限元分析要点
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.1.2 平面梁架类工程实例
                                                                                                                                                                                                                                      • 8.2 一般平面类问题经典界面求解
                                                                                                                                                                                                                                        • 8.2.1 一般平面类问题有限元分析要点
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.2.2 一般平面类问题工程实例
                                                                                                                                                                                                                                          • 8.3 板壳类问题经典界面求解
                                                                                                                                                                                                                                            • 8.3.1 板壳类问题有限元分析要点
                                                                                                                                                                                                                                              • 8.3.2 板壳类问题工程实例
                                                                                                                                                                                                                                              • 8.4 三维实体类问题经典界面求解
                                                                                                                                                                                                                                                • 8.5 静力学问题ANSYS Workbench界面求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                  • 8.5.1 平面梁类工程问题求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                    • 8.5.2 平面桁架类工程问题求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                      • 8.5.3 平面应力类工程问题求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                        • 8.5.4 平面应变类工程问题求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                          • 8.5.5 板壳类工程问题求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                            • 8.5.6 三维实体类工程问题求解实例
                                                                                                                                                                                                                                                            • 本章小结与学习提示
                                                                                                                                                                                                                                                              • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                              • 第9章 动力学分析
                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.1 动力学分析简介
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.1.1 动力学分析概述
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.1.2 动力学分析类型
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.2 经典界面结构动力学分析基本过程
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.2.1 模态分析
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 9.2.2 谐响应分析
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 9.2.3 瞬态动力学分析
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.2.4 谱分析
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 9.3 涡轮壳体经典界面模态分析实例
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 9.4 推进器叶片经典界面动力学综合分析实例
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 9.4.1 叶片模态分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 9.4.2 叶片谐响应分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 9.4.3 叶片瞬态动力学分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.4.4 叶片谱分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 9.5 阀门壳体ANSYS Workbench界面模态分析
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 本章小结与学习提示
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 习题
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 附录
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 附录1 常用物理量名称及其符号
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 附录2 常用数据量纲关系
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 附录3 机械产品结构有限元力学分析通用规则简介
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                                                                              相关图书