CAD/CAM/CAE工程应用丛书·ANSYS系列：ANSYS 14.0理论解析与工程应用实例（附DVD-ROM光盘1张） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

内容简介

　　《CAD/CAM/CAE工程应用丛书·ANSYS系列：ANSYS 14.0理论解析与工程应用实例》全面介绍了有限元方法、单元、模型的建立、网格划分、加载、求解、后处理、线弹性静力学分析、梁结构分析、壳结构分析、非线性分析、屈曲分析、接触分析、装配体分析、阻尼分析、模态分析、瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析、热分析、断裂力学分析、裂纹扩展模拟和转子动力学分析等内容。全书围绕ANSYS软件的功能进行讲解，并给出了大量具有工程背景的实例。
　　《CAD/CAM/CAE工程应用丛书·ANSYS系列：ANSYS 14.0理论解析与工程应用实例》配套光盘提供了共44个实例的视频教程和ANSYS实例文件。
　　《CAD/CAM/CAE工程应用丛书·ANSYS系列：ANSYS 14.0理论解析与工程应用实例》可作为高等学校理工类高年级本科生或硕士研究生学习ANSYS有限元分析软件的教材，也可供从事结构分析的工程技术人员参考使用，同时书中提供的大量实例还可供高级用户参考。

内页插图

目录

出版说明
前言
第1章 有限元方法与ANSYS
1.1 有限元方法的基本原理
1.2 ANSYS14.0的新功能
1.2.1 接触分析的改进
1.2.2 单元和非线性计算
1.2.3 线性动力学
1.2.4 材料模型与断裂力学
1.3 ANSYS分析范例
1.3.1 范例问题描述
1.3.2 命令流

第2章 单元
2.1 单元插值和形函数
2.2 单元的形状检查
2.2.1 概述
2.2.2 长宽比检查
2.2.3 偏差角检查
2.2.4 平行偏差检查
2.2.5 最大顶角检查
2.2.6 雅可比比率检查
2.2.7 翘曲系数检查
2.3 常用单元简介
2.3.1 结构质量单元
2.3.2 结构杆单元
2.3.3 结构实体单元
2.3.4 结构壳体单元
2.3.5 热质量单元
2.3.6 热杆单元
2.3.7 热实体单元
2.3.8 热壳体单元
2.3.9 梁单元
2.3.10 弹簧单元
2.4 单元的选择流程
2.4.1 设置单元筛选菜单
2.4.2 根据模型的几何形状选择
2.4.3 根据模型的维数选择
2.4.4 选择单元的阶数

第3章 模型的建立
3.1 坐标系
3.1.1 坐标系简介
3.1.2 坐标系定义
3.1.3 坐标系的激活
3.2 自下向上建模
3.2.1 关键点
3.2.2 线
3.2.3 面
3.2.4 体
3.3 自上向下建模
3.3.1 定义面
3.3.2 定义体
3.4 建立有限元模型
3.4.1 节点
3.4.2 单元
3.5 导入CAD模型
3.6 参数化建模
3.6.1 参数化建模概念
3.6.2 使用参数
3.6.3 APDL中控制程序
3.7 布尔运算
3.7.1 交运算
3.7.2 加运算
3.7.3 减运算
3.7.4 分割运算
3.7.5 搭接运算
3.7.6 互分运算
3.7.7 粘接运算

第4章 网格划分
4.1 网格划分的指导思想
4.2 网格划分工具
4.3 网格划分尺寸控制
4.3.1 智能网格尺寸控制
4.3.2 人工网格尺寸控制
4.3.3 裂纹尖端网格尺寸控制
4.4 网格划分器
4.4.1 三角形表面网格划分
4.4.2 四边形表面网格划分
4.4.3 四面体单元网格划分功能
4.4.4 控制四面体单元的改进
4.5 网格划分流程
4.5.1 设置单元属性
4.5.2 设置单元尺寸
4.5.3 选择网格划分方法
4.5.4 检查网格
4.5.5 修改网格

第5章 加载
5.1 载荷的概念
5.2 载荷步、子步和平衡迭代
5.3 跟踪中时间的作用
5.4 阶跃与斜坡载荷
5.5 定义载荷
5.5.1 自由度约束
5.5.2 对称与反对称约束
5.5.3 施加力载荷
5.5.4 施加表面载荷
5.5.5 施加体积载荷
5.5.6 施加惯性载荷
5.5.7 施加轴对称载荷和反作用力
5.5.8 施加表格型载荷
5.5.9 施加函数型载荷
5.6 设置载荷步选项
5.6.1 通用选项
5.6.2 动力学分析选项
5.6.3 非线性选项
5.6.4 输出控制
5.7 创建多载荷步文件

第6章 求解
6.1 选择求解器
6.2 求解器的类型
6.2.1 稀疏矩阵直接解法求解器
6.2.2 预条件共轭梯度法求解器
6.2.3 雅可比共轭梯度法求解器
6.2.4 不完全乔里斯基共轭梯度法求解器
6.2.5 二次最小残差求解器
6.3 在某些类型结构分析使用特殊求解控制
6.3.1 使用简化求解菜单
6.3.2 使用“求解控制”对话框
6.4 获得解答
6.5 求解多载荷步
6.5.1 使用多步求解法
6.5.2 使用载荷步文件法

第7章 后处理
7.1 后处理功能概述
7.1.1 ANSYS的后处理类型
7.1.2 结果文件
7.1.3 后处理可用的数据类型
7.2 通用后处理器
7.2.1 数据文件选项
7.2.2 查看结果总汇
7.2.3 读入结果
7.2.4 图形显示结果
7.2.5 列表显示结果
7.2.6 查询结果
7.2.7 输出选项
7.2.8 单元表
7.2.9 路径查看
7.2.1 0载荷工况
7.3 时间-历程后处理器
7.3.1 时间-历程变量观察器
7.3.2 进入时间-历程后处理器
7.3.3 定义变量
7.3.4 处理变量并进行计算
7.3.5 变量的评价
7.3.6 POST26的其他功能

第8章 线弹性静力学分析
第9章 梁结构分析
第10章 壳结构分析
第11章 非线性分析
第12章 屈曲分析
第13章 接触分析
第14章 装配体分析
第15章 阻尼分析
第16章 模态分析
第17章 瞬态动力学分析
第18章 谐响应分析
第19章 谱分析
第20章 热分析
第21章 断裂力学分析
第22章 裂纹扩展模拟
第23章 转子动力学分析

前言/序言

　　ANSYS是目前国内外使用最广泛的计算机辅助分析软件之一，经过40多年的发展，其强大的求解功能和良好的用户界面深受广大用户的欢迎。ANSYS软件是一个集结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元分析软件，该软件很好地实现了前、后处理，分析求解及多场耦合分析统一数据库功能。同时，它还是世界上第一个通过IS09001质量认证的分析设计类软件。ANSYS软件广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、材料成形、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等工业及科学研究等领域。ANSYS 14.0是目前最新的ANSYS版本。ANSYS 14.0不仅为当前的商业应用提供了新技术，而且在放大工程、模拟最复杂的工程产品和高性能计算（HPC）等方面取得了显著进步。
　　本书从有限元理论、软件操作、工程设计经验和分析技巧4个方面全方位，详细地介绍了ANSYS的使用和解决工程实际问题的分析方法。本书内容全面新颖，理论与实践操作有机结合，并能做到以理论指导软件操作，让用户不但知道如何操作，而且知道为什么这样操作。本书实例工程背景强，讲述循序渐进，应用领域广泛。通过学习，读者可逐步提高自身的ANSYS操作水平及利用有限元分析理论进行结构分析的能力，最终具备在结构分析领域解决实际工程问题的思路、方法和能力。
　　……

结构仿真与优化设计的前沿探索：精选力学分析专著导览 本导览旨在推荐一系列聚焦于现代工程领域核心技术——结构仿真、有限元分析（FEA）、以及先进制造技术的权威性或实用性著作。这些书籍涵盖了从基础理论构建到复杂工程问题求解的广阔范围，是工程师、研究人员及高年级学生的宝贵参考资料。 --- 1. 有限元方法（FEM）的数学基础与高级算法 对于深入理解任何仿真软件背后的原理，扎实的数学功底是不可或缺的。本部分推荐的书籍侧重于有限元方法的理论推导、单元选择、网格生成策略以及非线性问题的数值处理。 推荐书目示例： 《有限元分析导论与高级主题》 (A First Course in Finite Element Analysis and Advanced Topics)：本书从变分原理和虚功原理出发，详细阐述了结构力学的基本控制方程如何转化为离散化的代数方程组。它深入探讨了形函数（Shape Functions）的选择标准、刚度矩阵的构建，并对高阶单元（如二次、三次单元）的性能优势与局限性进行了详尽的对比分析。高级主题部分会重点讲解弧长法（Arc-Length Method）在屈曲和后屈曲分析中的应用，以及如何处理接触（Contact）问题的收敛性挑战。对于求解瞬态动力学问题，书中会对Newmark-β法、Wilson-θ法等时间积分算法的稳定性和精度进行严谨的数学论证。 《高级结构动力学与特征值问题求解》 (Advanced Structural Dynamics and Eigenvalue Problem Solving)：结构动力学是进行振动控制、模态分析的关键。该书聚焦于自由振动与强迫振动的理论框架。它会详细解析子结构（Substructuring）技术在大型模型简化中的原理，以及如何利用Lanczos 迭代法、子空间迭代法等高效算法求解大型稀疏矩阵的特征值问题，以准确预测结构的固有频率和振型。书中还会涉及随机载荷下的功率谱密度（PSD）分析和地震工程中的反应谱法。 《非线性有限元分析：材料、几何与接触》 (Nonlinear Finite Element Analysis: Material, Geometry, and Contact)：本书是理解结构失效的必备读物。它将非线性问题分为三大类：材料非线性（如弹塑性、粘弹性、超弹性模型）、几何非线性（大变形、应力刚度、几何屈曲）和接触非线性（摩擦模型、剥离、粘附）。对于材料模型，书中会详细剖析塑性铰（Plastic Hinge）的定义、应力更新算法（如向后欧拉积分），并提供如Hill、Von Mises等屈服准则的数学实现细节。在接触方面，它会深入探讨罚函数法（Penalty Method）与拉格朗日乘子法的优劣比较。 --- 2. 制造工艺仿真与多物理场耦合 现代工程设计越来越依赖于“设计-制造-验证”的闭环管理。以下书籍关注如何将仿真技术应用于实际的制造过程，以及如何处理多个物理场相互作用的复杂问题。 推荐书目示例： 《金属塑性成形过程的有限元模拟》 (FE Simulation of Metal Forming Processes)：本书专为冲压、锻造、挤压等金属加工工程师设计。它侧重于厚板与薄板冲压过程的数值模拟。内容包括本构模型在高速大应变率下的适用性、回弹（Springback）的预测与补偿技术（涉及材料的硬化与应变路径依赖性）、以及如何利用仿真来优化模具设计，避免出现撕裂、折叠等成形缺陷。书中会特别强调ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）描述在模拟材料流动中的应用。 《热-结构耦合分析原理与应用》 (Principles and Applications of Thermo-Structural Coupled Analysis)：在焊接、铸造、发动机部件设计中，热与结构场的耦合至关重要。该书详细介绍了瞬态热传导方程如何与线弹性/弹塑性结构方程耦合求解。它会阐述单向耦合（Thermal loads drive structural analysis）与全双向耦合（热应力反馈影响温度场分布）的数值实现流程，以及如何处理材料热物理参数（如热膨胀系数、杨氏模量）随温度变化的复杂情况。 《流固耦合（FSI）理论与计算方法》 (Theory and Computational Methods for Fluid-Structure Interaction)：本书针对航空航天、生物医学工程中常见的流体作用于弹性体的问题。它会系统介绍体贴合（Body-Fitted Mesh）、浸入式边界（Immersed Boundary）等不同网格处理策略，以及如何通过数据映射（Data Mapping）技术实现流场与固体域之间的应力、位移交换。重点案例可能包括风力涡轮机叶片的颤振分析或血管内的血流动力学研究。 --- 3. 结构优化与可靠性评估 仿真结果的价值不仅在于“预测”，更在于“改进”。本节推荐的书籍聚焦于如何利用计算工具实现设计性能的最大化和可靠性的提升。 推荐书目示例： 《基于灵敏度分析的结构优化设计》 (Structure Optimization Based on Sensitivity Analysis)：该书是拓扑优化（Topology Optimization）和形状优化（Shape Optimization）的理论基石。它详细解释了基于密度法的（如SIMP方法）和水平集函数法的优化算法，重点阐述了应变能密度（Strain Energy Density）的梯度计算。书中会展示如何定义目标函数（如最小化质量、最大化刚度）和约束条件（如最大应力、模态频率下限），并通过伴随变量法（Adjoint Method）高效计算设计变量对目标函数的导数。 《工程结构的可靠性评估与概率设计》 (Reliability Assessment and Probabilistic Design for Engineering Structures)：在不确定性成为设计常态的背景下，概率分析至关重要。本书讲解了随机变量的特性描述、一次二阶矩法（FORM）和蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）在结构寿命预测中的应用。它指导读者如何根据材料强度和载荷的概率分布，计算出结构的失效概率，并引入可靠度指标（Reliability Index）的概念，以实现基于风险的工程决策。 --- 4. 高级材料建模与失效分析 针对复合材料、先进合金等复杂材料，需要专门的本构模型。 推荐书目示例： 《复合材料结构分析与失效判定》 (Composite Structures Analysis and Failure Criteria)：本书侧重于层合板（Laminate）的分析。它从经典层合板理论（CLT）入手，推导应力-应变关系矩阵（ABD矩阵），并详细介绍五大类复合材料失效准则（如 Tsai-Wu、Hashin 准则），解释这些准则如何处理纤维和基体失效的不同模式。书中还会讨论渐进损伤分析（Progressive Damage Analysis, PDA）的实施步骤，模拟从初始损伤到最终结构崩溃的全过程。