机械结构设计与工艺性分析

内容简介

机械结构设计与工艺性分析，ISBN：9787111385271，作者：李慧，马正先 编著

本书在结合合肥工业大学机械结构分析与优化设计科学研究成果（如大型有限元分析程序DYFIN的调试和开发、结构多级优化、布局优化、机械结构理想设计、机械结构拓扑优化等）的基础上，尽可能地将有关研究成果以工程应用实例的形式融入教材，传递最新科研信息。全书主要分为结构分析和结构优化设计两部分。结构分析部分系统介绍弹性力学基础（基本量、平面问题的基本方程与解析解法、虚功原理等）、有限元分析原理及应用、多物理场耦合问题及协同仿真等内容。结构优化设计部分简单介绍结构设计的一般过程、层次，重点介绍结构设计方法，如力学准则法、数学规划法、布局优化等。书后附参考文献以及二次正交回归优化方法程序使用说明。

《机械结构分析与优化设计》无意系统全面地讲授结构力学、弹性力学知识，而是将结构力学、弹性力学、有限元方法中的相关知识串在一起：从结构力学中的力法、位移法，到弹性力学中的按应力求解、按位移求解，再到有限元方法，虚功原理始终贯穿其中，展现了结构分析过程中科学思路的继承和发展历程。同时，《机械结构分析与优化设计》介绍了多物理场耦合仿真以及布局优化的基本理论和方法，希望对从事结构分析与优化设计的机械工程专业研究生和工程技术人员有所裨益。

教育特点：

装潢设计与工艺教育专业教学，由于其课程内容、性质的独特性，决定了教师们在教学时也表现出与其他专业教师教学的不同特征。这也可以从三个方面来阐述：

（1）讲授与演示结合　装潢设计与工艺教育专业教师注重直观教学。因为装潢设计就是研究视觉传达艺术，需要有鲜明的形象性，即使是理论课程，通常也用大量的图片、实例来阐释原理、分析个案，从而引发学生的形象思维。在众多的技法课中，教师不仅要准备相应的示范作品，还必须针对学生普遍存在的技法难点，进行当堂示范。“百闻不如一见”，很多似乎很玄奥的表现手法，在教师的演示中，就直观地展现出来。学生在欣赏过程中，引发感悟，启发思考，收到举一反三的效果。

（2）因势利导地辅导　培养学生创造性的思维和设计能力，是装潢设计与工艺教育专业的教学核心。作为专业教师，首先应对各艺术设计流派有一定的了解，具有兼容并蓄的胸怀，不以个人的好恶作为评判作业的唯一标准。特别在设计课程中，对学生有意无意中显现出来的个人风格哪怕在萌芽状态，教师都应认真对待，因势利导地加以个别辅导，不能“一刀切”。倘若全班同学的作品面貌与任课教师的表现风格完全类似，则是教学的失败。齐白石老人告诫：“学我者生，似我者死”，便是这个道理。

（3） 课堂内外相互补充　装潢设计与工艺教育专业的教学内容不但是和我们的生活一样丰富多彩，而且息息相关。装潢设计的主旨就是优化生活、美化生活。我们的专业设计课不仅需要课堂的理论教学和基本技能训练，还应该走向社会，结合课程进行市场调查和做一些设计的实践活动。专业教师也应有一定的社会设计实例，并达到较高的学术水准。才能使专业教学站在学科发展的前沿。

第1章 绪论

1.1 有限单元法简介

1.2 有限单元法的基本思想

1.3 有限单元法的基本步骤

1.4 机械结构分析中的常用单元

习题

第2章 弹性力学基础

2.1 引言

2.2 弹性力学的几个基本概念

2.3 应力分析

2.4 应变分析

2.5 物理方程

2.6 弹性力学中的几个典型问题

2.7 弹性力学问题的一般求解方法

2.8 能量法与虚位移原理

习题

第3章 平面问题

3.1 平面梁单元

3.2 平面三角形常应变单元

3.3 平面三角形单元应用举例

3.4 单元形函数的构造

3.5 等效结点载荷列阵

3.6 矩形单元与平面等参元

习题

第4章 轴对称与空间问题

4.1 轴对称问题

4.2 空间问题

4.3 空间等参元与空间轴对称等参元

4.4 应用实例

习题

第5章 薄板弯曲问题

5.1 弹性力学薄板弯曲问题的基本方程式

5.2 矩形薄板单元的刚度矩阵

5.3 三角形薄板单元的刚度矩阵

5.4 板和梁单元的组合问题

习题

第6章 结构动力学问题

6.1 结构系统的动力学方程式

6.2 结构的无阻尼自由振动方程式

6.3 单元质量矩阵

6.4 单元阻尼矩阵

6.5 求解自由振动问题简例

6.6 特征值问题及其解法

6.7 振动系统动力响应计算

习题

第7章 温度场和热应力问题

7.1 热传导问题的有限元分析

7.2 热弹性应力问题的有限元分析

7.3 应用实例

习题

第8章 材料非线性问题

8.1 非线性方程组的解法

8.2 塑性基本法则及应力应变关系

8.3 弹塑性问题的有限元解法

8.4 蠕变问题的有限元计算

8.5 应用实例

习题

第9章 几何非线性问题

9.1 小变形几何非线性有限元方程的建立与求解

9.2 有限变形几何非线性的几何描述

9.3 格林(Gteen)应变与阿尔曼西(AImansi)应变

9.4 欧拉(Eu1er)、拉格朗日(1grange)和克希荷夫(Kirchhoff)应力

9.5 有限变形几何非线性有限元方程的建立与求解

9.6 大变形增量问题的求解方法

9.7 算例

习题

第10章 结构稳定性问题

10.1 弹性结构的稳定性

10.2 结构稳定的判别

10.3 屈曲后的平衡路径分析

10.4 带初始缺陷的结构稳定性问题

10.5 数值算例