實用工程數(shù)值模擬技術及其在ANSYS上的實踐

前言

隨著計算機技術和計算方法的發(fā)展，復雜的工程問題可采用離散化的數(shù)值計算方法并借助計算機得到滿足工程要求的數(shù)值解，數(shù)值模擬技術是現(xiàn)代工程學形成和發(fā)展的重要推動力之一。在工程領域中應用最廣泛的數(shù)值模擬方法是有限單元法，它不但可以解決工程中的結構分析問題，也成功地解決了傳熱學、流體動力學、電磁學和聲學等領域的問題，有限元計算結果已成為各類工業(yè)產品設計和性能分析的可靠依據(jù)。許多通用有限元分析程序將有限元分析、計算機圖形學與優(yōu)化技術相結合形成完整的計算機輔助分析系統(tǒng)，這些程序可以顯著提高產品設計性能，縮短設計周期，增強產品的市場競爭能力。ANSYS軟件是國際流行的融結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，該軟件90年代開始在我國的機械制造、航空航天、汽車交通、鐵道、石油化工、能源等領域得到應用，為各領域中產品設計、科學研究作出了貢獻。許多理工科院校也擁有該軟件，并作為工程類專業(yè)研究生的一門課程，但因該軟件的中文資料少，許多學生難以系統(tǒng)地掌握該軟件的功能，從而影響了實際應用。本書介紹了有限單元法基礎及ANSYS軟件在各個領域的應用。全書共分十章：第一章介紹了數(shù)值模擬技術的工程應用及ANSYS軟件概述；第二章介紹了有限單元法基礎；第三章介紹了ANSYS軟件的基本使用方法；第四章至第九章分別介紹了ANSYS軟件在結構靜力分析、非線性分析、結構動力學分析、電磁學分析、熱分析、計算流體動力學分析中的實踐；第十章介紹了ANSYS高級分析技術，如參數(shù)設計語言、優(yōu)化設計、自適應網(wǎng)格劃分及子模型等。本書內容較廣泛.讀者可根據(jù)自己的需要進行選擇性閱讀。本書可作為理工科院校相關專業(yè)的高年級本科生、研究生及教師學習ANSYS軟件的教材或參考書，也可作為從事核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學、輕工、地礦、水利等科學研究的工程技術人員使用ANSYS軟件的參考書。本書由吉林大學王國強教授主編并編寫第一章、第七章和第十章，高秀華編寫第二章.李風編寫第三章，王繼新編寫第四～六章，馬若丁編寫第八～九章。此外，劉錫國、趙登峰及謝永軍等同志也參加了本書的編寫或程序調試工作。本書從醞釀到整個寫作過程始終得到了美國ANSYS公司北京辦事處蘇喜蘭女士的鼓勵和大力支持，她提供的ANSYS軟件的最新中、英文資料，為本書的順利編寫奠定了基礎。在本書初稿形成后，她仔細審閱了全書原稿，提出了許多建設性的寶貴意見，并為本書各章提供了高質量的插圖。

內容概要

本書內容包括：ANSYS的基本使用方法，ANSYS解決結構靜力分析、非線性結構分析、動力學分析、電磁學分析、熱分析及計算流體動力學分析的方法及步驟，ANSYS的高級分析技術如參數(shù)化設計APDL、拓撲優(yōu)化和子模型等。

書籍目錄

第一章 緒論第二章 有限單元法基礎第三章 ANSYS的基本使用方法第四章 ANSYS結構靜力分析第五章 非線性分析第六章 動力學分析第七章 ANSYS熱分析第八章 ANSYS電磁場分析第九章 計算流體動力學分析第十章 ANSYS高級分析技術附表   ANSYS程序中常用量和單位表參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：（4）設置單元關鍵字和實常數(shù)單元關鍵字：CONTAC48和CONTAC49使用下面的單元關鍵字：KEYOPT（1）：選擇正確的自由度（包含或不包括溫度）；KEYOPT（2）：選擇罰函數(shù)的方法或罰函數(shù)+拉格朗日方法；KEYOPT（3）：選擇摩擦類型；無摩擦、彈性庫侖摩擦或剛性庫侖摩擦；KEYOPT（7）：選擇接觸時間步長預測控制。摩擦類型點－面接觸單元支持彈性庫侖摩擦和剛性庫侖摩擦，在變形期間當接觸面是粘合而不是滑動的時候，選擇彈性庫侖摩擦。僅僅在兩個面處于持續(xù)的相對滑動時才選擇這種摩擦類型。罰函數(shù)與罰函數(shù)+拉格朗日方法協(xié)調控制方法保證一個面不會穿透進入另一個面超過某一容許量，這可以通過罰函數(shù)方法或罰函數(shù)+拉格朗日方法來實現(xiàn)。在這種方法中，將力加在接觸節(jié)點上，直到接觸節(jié)點穿透進入目標面。熱－結構接觸  如果兩個溫度不同的物體彼此接觸，在它們之間將會發(fā)生熱傳遞，我們能夠聯(lián)合這種點一面的接觸單元和熱－結構來耦合場單元來模擬這種情況下的熱傳遞（對不關心應力的分析，能夠用標準的熱單元來給系統(tǒng)的固定部分建模）。這些單元的熱－結構自由度都被激活（必須為實常數(shù)COND（接觸傳導率）定義一個值，以模擬接觸界面之間的熱量流動）。接觸預測CONTAC48和CONTAC49對控制接觸時間預測提供了三個選項。沒有預測：大多的靜力分析使用此選項。然而，對在加載過程中，有不連續(xù)接觸區(qū)域的那些問題，時間步長預測是必須的。 合理的時間步長：為了保證一個合理的時間／載荷增量，需要在接觸預測中選擇此項。此項在時間步長預測器正在完好運行的靜態(tài)分析中，或在連續(xù)接觸（滾動接觸）的瞬態(tài)分析中是有用的。如果接觸點的位置隨時間的變化是一個非線性函數(shù)，那么線性時間步長預測不可能是有效的。最小的時間／載荷增量預測：這個選項在碰撞和斷續(xù)接觸的瞬態(tài)分析中是有用的，或者用于由于線性預測不起作用而導致的第二個選項無用時。為了更有效的進行計算，僅僅對處于初始接觸狀態(tài)的那些接觸單元使用此選項。

編輯推薦

《實用工程數(shù)值模擬技術及其在ANSYS上的實踐》是由西北工業(yè)大學出版社出版的。

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