机械结构有限元分析

书名 机械结构有限元分析

书号 978-7-118-06861-0

作者 宋志安等

出版时间 2010年6月

译者

版次 1版1次

开本 16

装帧 平装

出版基金

页数 298

字数 430

中图分类 TH112

丛书名 普通高等院校“十二五”规划教材

定价 35.00

机械结构有限元分析:ANSYS与ANSYS Workbench工程应用

第1章 绪论1

1.1 有限元法国内外发展概况1

1.2 基于 MATLAB 的有限元法基本理论2

1.2.1 变分法2

1.2.2 Rayleigh-Ritz 方法4

1.2.3 加权余量法10

1.2.4 函数降阶与试探函数16

1.3 有限元的特点18

1.4 有限元法的应用19

1.4.1 有限元法的应用范围19

1.4.2 有限元法在产品开发中的应用19

思考题21

第2章 ANSYS 基本操作22

2.1 ANSYS12.0 基本介绍22

2.1.1 ANSYS12.0 运行环境的配置22

2.1.2 ANSYS12.0 界面介绍23

2.1.3 ANSYS 文件类型25

2.1.4 ANSYS 工作方式26

2.1.5 ANSYS 的基本分析步骤27

2.2 建立模型28

2.2.1 指定工作目录、作业名和分析标题28

2.2.2 定义图形界面过滤参数29

2.2.3 ANSYS 的单位制29

2.2.4 定义单元类型30

2.2.5 定义单元实常数32

2.2.6 定义材料属性34

2.2.7 创建几何模型35

2.2.8 对实体模型划分网格46

2.3 加载和求解51

2.3.1 加载51

2.3.2 求解57

2.4 后处理61

2.4.1 读入结果数据61

2.4.2 使用单元表62

2.4.3 使用POST1 查看计算结果65

思考题69

第3章 桁架70

3.1 一 维 桁 架70

3.1.1 一维桁架传统法求解理论70

3.1.2 一维桁架传统法求解方法72

3.1.3 基于ANSYS 的有限元分析过程74

3.2 二维桁架78

3.2.1 二维桁架基础理论78

3.2.2 二维桁架工程实例传统解法81

3.2.3 传统解题方法82

3.2.4 基于MATLAB 的求解方法84

3.2.4 基于ANSYS 的求解方法86

3.3 空间桁架93

3.3.1 引言93

3.3.2 三维桁架分析理论基础93

3.3.3 编程思路95

3.3.4 程序实现99

3.3.5 结论102

3.3.6 基于ANSYS 的有限元分析方法102

思考题106

第4章 梁理论与实例108

4.1 梁理论108

4.2 ANSYS 梁单元109

4.3 位移函数推导梁单元的有限元格式109

4.4 梁结构的静力学分析实例111

4.4.1 均布载荷力下梁的挠度分析111

4.4.2 桥式起重机大梁受到均布载荷和集中力作用下的分析118

4.4.3 悬臂梁优化算例129

思考题139

第5章 平面问题和轴对称问题的有限元法141

5.1 平面问题基本知识141

5.1.1 平面应力问题141

5.1.2 平面应变问题141

5.1.3 平面问题基本方程142

5.1.4 平面问题的三角形单元求解143

5.2 轴对称问题基本知识145

5.2.1 轴对称问题的定义145

5.2.2 基本变量和基本方程146

5.3 板分析实例148

5.3.1 问题的描述148

5.3.2 ANSYS 操作步骤148

5.4 轴对称圆筒分析实例161

5.4.1 问题描述161

5.4.2 ANSYS 操作步骤162

思考题173

第6章 薄板弯曲问题的有限元法174

6.1 薄板弯曲的基本方程174

6.1.1 定义及假设174

6.1.2 薄板弯曲的基本方程175

6.2 矩形薄板单元分析179

6.2.1 矩形薄板单元的位移函数179

6.2.2 矩形薄板单元的刚度矩阵182

6.2.3 矩形薄板单元的载荷移置186

6.2.4 计算例题187

6.3 三角形薄板单元分析188

6.3.1 三角形薄板单元的位移函数189

6.3.2 三角形薄板的单元刚度矩阵192

6.3.3 三角形薄板单元的载荷移置195

6.4 ANSYS 求解板壳问题196

6.4.1 壳单元的定义与使用196

6.4.2 带有加强筋平板的静力分析197

思考题205

第7章 空间轴对称问题206

7.1 离散化206

7.2 单元的应变和应力207

7.2.1 单元位移函数207

7.2.2 几何方程208

7.2.3 应力方程209

7.3 单元刚度矩阵和等效节点载荷210

7.3.1 单元刚度矩阵210

7.3.2 等效节点载荷210

第8章 三维实体213

8.1 三维实体模型的定义213

8.2 四节点四面体单元213

8.3 基于四节点四面体单元的三维固体力学问题的有限元分析215

8.4 ANSYS 中的三维单元示例220

8.4.1 热力学—实体单元220

8.4.2 结构—实体单元221

8.5 三维实体建模222

8.5.1 模型生成222

8.5.2 实体造型224

8.6 ANSYS 与其他三维建模软件的接口235

8.6.1 用IGES 文件进行工作235

8.6.2 IGES 输入过程236

8.6.3 ANSYS 和Pro/E 接口方法236

8.6.4 ANSYS 和Catia 接口方法237

8.7 对实体单元划分网格的方法237

8.7.1 如何对实体模型进行网格划分237

8.7.2 定义单元类型238

8.7.3 网格划分控制238

8.8 工程实例——轮子的受力分析241

8.8.1 问题的描述241

8.8.2 GUI 操作方式242

8.8.3 命令流方式254

思考题257

第9章 ANSYS Workbench 简介及应用258

9.1 参数化建模模块DM259

9.1.1 DM 模块启动259

9.1.2 DM 中建立螺旋弹簧模型261

9.1.3 简单几何体特征创建263

9.2 分析工具模块 DesignSpace266

9.2.1 DS 模块启动266

9.2.2 螺旋弹簧的静力分析267

9.2.3 螺旋弹簧的模态分析279

9.3 优化设计模块DX281

9.3.1 DX 模块启动283

9.3.2 螺旋弹簧的优化设计283

思考题289

参考文献290"

本书系统、全面地介绍了有限元法的基本概念、基础理论、基于ANSYS的有限元建模方法及其工程应用,使理论和实践应用有机地结合起来,让读者不仅对机械结构有限元分析有较为全面的了解,更重要的是学会如何使用有限元法应用于毕业设计和解决实际工程问题.本书能使本科生充分巩固材料力学理论、掌握有限元分析的原理和满足本科生上机需要,通过本书的学习可以为毕业设计和以后工作提供帮助.　ANSYS是本书不可分割的一部分,全书按点(关键点、节点)、线(桁架、梁单元)、面(平面单元)、体(三维实体)内容展开,共分9章,第1章绪论、

内容介绍

赵汝嘉、曹岩主编的《机械结构有限元分析及应用软件(普通高等教育十一五国家级规划教材)》从工程实际出发，将机械结构分析理论与有限元方法紧密结合，进行机械产品结构设计及静、动、热特性分析，并通过诸多实例，加深对基本概念及方法的理解。其主要内容包括有限元分析的弹性力学基本知识，有限元方法基本概念，机械结构分析有限元方法的实施技术，机械产品静、动、热特性分析的有限元方法，以及CAD/CAM集成系统中机械结构有限元分析过程。在附录中提供了教学示范程序及供读者练习的习题。

《机械结构有限元分析及应用软件(普通高等教育十一五国家级规划教材)》可作为机械类研究生教材或教学参考书，也可供机械产品设计人员参考使用。

2100433B

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

作　者：张文志　等编著

出 版 社：哈尔滨工业大学出版社

出版时间：2006-7-1

版　次：1

页　数：268

字　数：426000

印刷时间：2008-11-1

开　本：16开

纸　张：胶版纸

印　次：2

I S B N：9787560323336

包　装：平装