有限元基礎(chǔ)理論與ANSYS11.0應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書介紹了有限元法的基礎(chǔ)理論與ANSYS11.0的應(yīng)用，全書共分7章，為了兼顧缺乏彈性力學(xué)知識的讀者，附錄中對有限元法涉及的彈性力學(xué)基本知識作了簡要介紹。第1章對有限元法及ANSYS分析進行了全面概述，以便總體把握個中要點；第2章介紹了有限元法的基礎(chǔ)知識及應(yīng)用，涉及結(jié)構(gòu)靜力學(xué)、結(jié)構(gòu)動力學(xué)、結(jié)構(gòu)非線性、溫度場分析、流體力學(xué)分析、電磁場分析等問題的有限元法理論；第3章～第7章主要講述ANSYS操作，第3章介紹ANSYS建模與網(wǎng)格劃分，對連接板、軸類零件、支座類零件、圓柱齒輪等建模過程實例操作；第4章介紹結(jié)構(gòu)線性靜力分析過程，對連桿受力分析、板中圓孔應(yīng)力集中分析、內(nèi)六角扳手受力分析、輪子的受力分析等實例操作；第5章介紹動力學(xué)分析過程，對機翼模態(tài)分析、電動機系統(tǒng)諧響應(yīng)分析、梁結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學(xué)分析等實例操作；第6章介紹非線性分析過程，對銅彈沖擊剛性壁分析、圓盤塑性變形分析、銷與銷孔接觸分析等實例操作；第7章介紹溫度場分析、流體力學(xué)分析、電磁場分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計等過程與實例操作。    本書面向高等院校工程專業(yè)的本科生或研究生，可作為土木、水利、機械等工科專業(yè)本科生及研究生教材，也可以作為工程設(shè)計人員的參考書籍。非常利于讀者初步掌握有限元方法和ANSYS操作，并提高解決工程結(jié)構(gòu)實際問題的能力。

書籍目錄

前言第1章 有限元法及ANSYS概述　1.1 發(fā)展與現(xiàn)狀　1.2 矩陣分析法及有限元法分析的一般步驟　1.3 ANSYS基本操作　1.4 本章小結(jié)　1.5 習(xí)題第2章 有限元法基礎(chǔ)理論　2.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)問題的有限元法　2.2 結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題的有限元法　2.3 結(jié)構(gòu)非線性問題的有限元法　2.4 熱傳導(dǎo)問題的有限元法　2.5 流體力學(xué)分析的有限元法　2.6 電磁場分析的有限元法　2.7 本章小結(jié)　2.8 習(xí)題第3章 ANSYS建?！?.1 建?；A(chǔ)　3.2 建立復(fù)雜有限元模型　3.3 連接板建模實例　3.4 軸類零件建模實例　3.5 圓柱齒輪建模實例　3.6 本章小結(jié)　3.7 習(xí)題第4章 結(jié)構(gòu)線性靜力分析　4.1 結(jié)構(gòu)靜力分析過程與步驟　4.2 連桿受力分析實例　4.3 圓孔應(yīng)力集中分析實例　4.4 內(nèi)六角扳手靜力分析實例　4.5 輪子受力分析實例　4.6 本章小結(jié)　4.7 習(xí)題第5章 動力學(xué)分析　5.1 動力學(xué)分析的過程與步驟　5.2 機翼模態(tài)分析實例　5.3 電動機系統(tǒng)諧響應(yīng)分析實例　5.4 梁結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學(xué)分析實例　5.5 本章小結(jié)　5.6 習(xí)題第6章 非線性分析　6.1 基本概念　6.2 非線性分析的過程與步驟　6.3 銅彈沖擊剛性壁的非線性分析實例　6.4 圓盤塑性變形分析實例　6.5 銷與銷孔接觸分析　6.6 本章小結(jié)　6.7 習(xí)題第7章 其他問題分析　7.1 熱分析　7.2 流體動力學(xué)分析　7.3 電磁場分析　7.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計　7.5 本章小結(jié)　7.6 習(xí)題附錄　附錄A 彈性力學(xué)的基本方程　附錄B ANSYS程序中常用量和單位參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：第1章有限元法及ANSYS概述CAE即計算機輔助工程，指工程設(shè)計中的分析計算與仿真。CAE軟件可分為專用和通用兩類，前者主要是針對特定類型的工程或產(chǎn)品用于產(chǎn)品性能分析、預(yù)測和優(yōu)化的軟件。它以在某個領(lǐng)域中的應(yīng)用深入而見長，如美國ETA公司的汽車專用CAE軟件LS／DYNA3D及ETA／FEMB、等。通用軟件可對多種類型的工程和產(chǎn)品的物理力學(xué)性能進行分析、模擬、預(yù)測、評價和優(yōu)化，以實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新。它以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著稱，如ANSYS、PATRAN、NASTRAN和MARC等。目前在工程技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)常用的數(shù)值模擬方法有：有限單元法（FiniteElementMethod，F(xiàn)EM）、邊界元法（BoundaryElementMethod，BEM）和有限差分法（FiniteDifferenceMethod，F(xiàn)DM）等，但就其實用性和應(yīng)用的廣泛性而言，主要還是有限單元法。作為一種離散化的數(shù)值解法，有限單元法首先在結(jié)構(gòu)分析，然后又在其他領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用?！颈菊轮攸c】有限元法與ANSYS軟件的起源與發(fā)展；矩陣分析法分析桿件結(jié)構(gòu)的過程與步驟；ANSYS界面組成及分析問題的步驟。1．1發(fā)展與現(xiàn)狀離散化的思想可以追溯到20世紀(jì)40年代。1941年A．Hrennikoff首次提出用離散元素法求解彈性力學(xué)問題，當(dāng)時僅限于用桿系結(jié)構(gòu)來構(gòu)造離散模型，但能很好地說明有限元的思想。如果原結(jié)構(gòu)是桿系，這種方法的解是精確的，發(fā)展到現(xiàn)在就是大家熟知的矩陣分析法。究其實質(zhì)這還不能說就是有限單元法的思想，但結(jié)合以后的有限元理論，統(tǒng)稱為廣義有限單元法。1943年R．Courant在求解扭轉(zhuǎn)問題時為了表征翹曲函數(shù)而將截面分成若干三角形區(qū)域，在各三角形區(qū)域設(shè)定一個線性的翹曲函數(shù)，這實質(zhì)上就是有限單元法的基本思想（對里茲法的推廣），這一思想真正用于工程中是在電子計算機出現(xiàn)后。20世紀(jì)50年代因航空工業(yè)的需要，美國波音公司的專家首次采用三節(jié)點三角形單元，將矩陣位移法用到平面問題上。同時，聯(lián)邦德國斯圖加特大學(xué)的J．H．Argyris教授發(fā)表了一組能量原理與矩陣分析的論文，為這一方法的理論基礎(chǔ)作出了杰出貢獻。1960年美國的R．W．Clough教授在一篇題為“平面應(yīng)力分析的有限單元法”的論文中首先使用“有限單元法（theFinite ElementMethod）”一詞，此后這一名稱得到廣泛承認(rèn)。

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