ANSYS在材料工程中的应用

《ANSYS在材料工程中的应用》可作为高等院校相关专业本科生和研究生以及教师学习ANSYS软件的教材，也可以供从事材料科学与工程分析和设计的相关人员参考。

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胡红军等编著的《ANSYS在材料工程中的应用》结合基本物理场数值模拟的理论基础与大量实例，全面系统地介绍了材料工程中基于ANSYS的数值模拟技术，包括铸造、焊接、板料成形、体积成形、轧制成形、热处理、失效分析、复合材料设计等领域，涉及温度场、应力场、流场、电磁场的多场耦合的数值模拟与应用。

《ANSYS在材料工程中的应用》将材料工程中的计算机模拟理论与实践相结合，使读者在学习ANSYS软件的同时，可以不断提高专业领域的理论修养。为了便于练习，本书在每章后提供了习题，可以通过改变问题的求解条件，分析评价计算结果的正确性和准确性，以达到举一反三的目的。

《MIDAS与ANSYS在桥梁检测中的应用实例》针对MIDAS和ANSYS软件在桥梁检测领域的应用进行不同桥型实例分析，主要内容包括：MIDAS与ANSYS软件的基本功能介绍、混凝土梁桥与刚构桥概述、简支梁桥分析、连续梁桥分析、连续刚构桥分析、成品梁分析。

《MIDAS与ANSYS在桥梁检测中的应用实例》可供桥梁工程领域的工程师、科研人员参考使用，也可供高等院校桥梁工程及相关专业师生借鉴学习。

本书是一本关于大型有限元软件ANSYs在机械及化工工程应用中的实例解集，其工程背景深厚、内容丰富、讲解详尽，针对每一具体实例，均按照图形用户界面和命令流两种方式进行分析和讲解，适用于不同的读者群。

本书分为三部分，分别为基础部分、工程应用部分和高级分析部分。基础部分对ANSYS的基础理论加以介绍，包括单元、本构模型等内容。工程应用部分是根据化工机械领域实际工程应用或研究而设置的相关例题讲解，按照机械、化工设备领域传统的分类方法，分为ANSYs在机械与化工容器中的应用以及在化工设备中的应用两篇。高级分析部分包含．ANSYS优化设计、疲劳设计以及结构可靠性分析、Workbench等诸多高级功能在机械、化工设备设计中的分析应用。本书还对有限元分析结果进行了相关的评价，这样能更好地帮助读者理解分析的意义，并迅速应用到工程和科研的实践中去。

本书特别适用于机械及化工装备专业的高年级本科生、研究生和工程技术人员，可作为学习掌握ANSYS软件的参考教材。

《材料科学工程专业本科系列教材·计算机在材料工程中的应用》采用较多的实例介绍了计算机在材料科学与工程中的应用以及相关软件的使用。主要内容有材料科学与工程中的数据处理方法、数值模拟基础及典型物理场的模拟方法，计算机辅助计算与设计，人工神经网络在材料科学与工程中的应用，材料数据库与专家系统，材料成型过程的计算机模拟等。

第1章 绪论1

1.1 计算机技术的发展1

1.1.1 计算机硬件技术的发展1

1.1.2 计算机软件技术的发展2

1.1.3 计算机网络技术的发展3

1.2 材料科学与工程的基本概念与发展3

1.2.1 材料科学与工程的基本概念3

1.2.2 材料科学与工程的发展4

1.3 计算机技术在材料科学与工程中的应用6

1.3.1 计算机模拟在材料科学与工程中的应用7

1.3.2 材料与工艺过程的优化及自动控制10

1.3.3 材料数据库和材料设计10

1.3.4 计算机辅助设计技术(CAD)在材料科学与工程中的应用11

思考题与上机操作实验题11

第2章 材料科学与工程研究中的数据处理12

2.1 数据处理的基本理论12

2.1.1 曲线拟合与最小二乘法12

2.1.2 一元线性拟合12

2.1.3 多元线性回归15

2.1.4 可转化为一元线性回归的其他一元线性拟合18

2.2 Origin软件在材料科学与工程中的数据处理应用21

2.2.1 0rigin软件参数介绍及基本操作2l

2.2.2 0rigin在材料科学与工程中的应用实例27

2.3 Excel软件在材料科学与工程中的数据处理35

2.3.1 计算功能352.3.2规划求解37

思考题与上机操作实验题38

第3章 材料科学与工程研究中的数学模型及数值计算42

3.1 数学模型的基本知识42

3.1.1 数学模型的分类43

3.1.2 数学建模的过程44

3.1.3 数学模型的特点46

3.1.4 数学模型的建立方法47

3.2 材料科学与工程研究中的数学模型48

3.2.1 理论分析法48

3.2.2 模拟方法49

3.2.3 类比分析法53

3.2.4 数据分析法56

3.2.5 利用计算机软件(Origin软件)建立数学模型56

3.3 材料科学与工程中的数值计算方法61

3.3.1 线性方程组的计算机计算62

3.3.2 有限差分法求解63

3.3.3 有限元法求解70

思考题与上机操作实验题82

第4章 材料科学与工程中典型物理场的数值模拟83

4.1 温度场的数学模型及求解83

4.1.1 温度场的基本知识84

4.1.2 温度场的数学模型86

4.1.3 温度场的有限差分求解91

4.2 应力场的数学模型及求解113

4.2.1 应力场的基本理论与数学模型113

4.2.2 基于ANsYS软件的应力场计算117

4.3 浓度场的通用数学模型与计算120

4.3.1 菲克第一定律120

4.3.2 菲克第二定律12l

4.3.3 运用有限差分法求解渗碳浓度场121

4.3.4 基于MATLAB的渗碳过程计算127

4.4 铸件充型过程流场的通用数学模型130

思考题与上机操作实验题132

第5章 材料科学与工程中的计算机辅助计算与设计技术135

5.1 相图计算135

5.1.1 相图计算的原理及计算方法135

5.1.2 相图数据库与计算软件136

5.1.3 Thermo-Cale软件在相图计算中的应用137

5.2 材料设计理论及实践16l

5.2.1 材料设计概论16l

5.2.2 MaterialStudio软件及其在材料设计中的应用166

思考题与上机操作实验题172

第6章 人工神经网络及Matlab语言在材料科学与工程中的应用173

6.1 人工神经网络的基本知识173

6.1.1 人工神经网络的理论基础173

6.1.2 人工神经元模型和网络结构174

6.1.3 误差反向传播神经网络模型175

6.2 人工神经网络在材料科学与工程中的应用18l

6.2.1 在材料设计和成分优化中的应用181

6.2.2 在材料力学性能预测中的应用181

6.2.3 在相变特性预报中的应用182

6.2.4 人工神经网络用于材料的检测183

6.3 Matlab的基本使用方法184

6.3.1 Matlab的主要功能184

6.3.2 基本操作184

6.3.3 Matlab语言基础186

6.3.4 Matlab程序设计初步187

6.4 Matlab神经网络工具箱及其使用189

6.4.1 概述189

6.4.2 神经网络工具箱通用函数189

6.4.3 BP网络的神经网络工具箱函数190

6.4.4 BP网络的Matlab实现191

6.5 应用举例：基于BP网络的镁合金.AZ6lB晶粒尺寸模型的构建及仿真191

6.5.1 数据收集及整理191

6.5.2 BP网络模型的设计192

6.5.3 数据的预处理一192

6.5.4 人工神经网络工具箱实现194

6.5.5 M文件的方法求解20l

思考题与上机操作实验题205

第7章 材料科学与工程中的数据库与专家系统应用206

7.1 数据库在材料科学与工程中的应用206

7.1.1 数据库的基本知识206

7.1.2 材料数据库的发展208

7.1.3 应用举例——基于Web的镁合金数据库的开发210

7.2 专家系统在材料科学与工程中的应用214

7.2.1 专家系统基本知识214

7.2.2 材料科学与工程中专家系统的发展及应用215

7.2.3 应用举例217

思考题与上机操作实验题221

第8章 材料成形过程的计算机模拟222

8.1 概述222

8.2 塑料注塑成形过程模拟软件MoldFlow223

8.2.1 MoldFlow软件介绍223

8.2.2 MoldFlow软件操作步骤及分析实例226

8.3 体积成形模拟软件I)eform230

8.3.1 Deform模拟分析软件介绍230

8.3.2 Deform软件操作步骤及应用实例232

8.4 铸造成形过程模拟软件ProCAS237

8.4.1 ProCAST简介238

8.4.2 ProCAST的模拟过程242

8.4.3 ProCAST软件应用实例242

思考题与上机操作实验题244

参考文献2452100433B