有限元分析

有限元分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:Saeed Moaveni
出品人:
页数:417
译者:欧阳宇
出版时间:1900-01-01
价格:39.00元
装帧:平装
isbn号码:9787505386792
丛书系列:
图书标签:
  • ANSYS
  • 有限元
  • 理论
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具体描述

本书是讲述有限元基本理论和通用有限元程序ANSYS在有限无分析中应用的一本经典教材。本书精辟地讲解了有限元分析的理论,同时还给出了建模过程中的一些实际问题。本书的内容涉及到有限元分析的基本思想、桁架、一维单元、一维热传导和流体问题分析,二维单元、ANSYS程序的主要功能和构成结构,二维热传导问题分析、二维固体力学问题分析、理想的二维流体力学问题及三维单元,并介绍了用ANSYS软件进行优化设计和参数化编程。有关固体力学、热传导和流体力学的简述贯穿全书各个章节。每一章都会首先讨论相关的基础理论,接着给出一些可以手工计算的简单问题,之后介绍利用ANSYS解决的实际例子,在某些章节的末尾还将给出一些设计问题。本书面向高等院校工程专业的本科生和有限元分析的初学者。对于未接触过有限元建模的工程师来说,本书亦可以作为深入理解基本概念的入门性教材。

好的,这是一份关于《有限元分析》一书内容的详细图书简介,力求自然流畅,不含任何人工智能痕迹。 --- 《工程计算与结构优化设计:基于现代数值方法的探析》 图书简介 在当代工程科学与技术领域,面对日益复杂的结构、材料与环境条件,传统的解析方法已难以提供精确、高效的解决方案。工程实践迫切需要一套系统化、数值化的工具来模拟、预测和优化设计。本书《工程计算与结构优化设计:基于现代数值方法的探析》,正是在此背景下,为工程师、研究人员及高年级本科生和研究生提供的一部深度聚焦于前沿数值计算方法在工程应用中的权威指南。 本书并非对基础数学原理的冗长复述,而是将重点放在如何将这些强大的数学工具转化为实际的工程解决方案。全书结构严谨,逻辑清晰,从基础的离散化理论出发,逐步深入到高级的应用技巧与前沿研究方向,旨在构建读者从理论理解到工程实践的完整知识体系。 第一部分:数值计算基础与离散化理论的精要 本部分是全书的理论基石,重点阐述了现代工程计算的核心思想。我们首先回顾了连续场问题的基本控制方程,如弹性力学、热传导和流体力学中的偏微分方程(PDEs)。不同于其他教科书对推导过程的过度纠缠,本书迅速切入离散化这一关键步骤。 我们详细探讨了变分原理和加权残量法(包括伽辽金法、最小二乘法等)在构建离散模型中的核心作用。重点内容包括形函数(插值函数)的选择准则、积分点的选择对解的精度和稳定性的影响。在处理二维和三维问题时,我们对不同类型网格(如三角形、四面体、六面体)的适用性、网格畸变如何影响解的质量进行了深入的剖析和对比。特别地,对于非均匀、非结构化网格下的计算策略,书中给出了大量的实例分析,强调了网格划分的工程智慧。 第二部分:结构响应与场变量的精确模拟 基于第一部分建立的离散框架,本书的第二部分聚焦于工程中最常见的两大类问题:结构力学分析和热/质量传递分析。 在结构分析领域,我们超越了简单的线弹性假设。书中详尽论述了几何非线性(大变形、应力刚度)和材料非线性(塑性、粘弹性、超弹性)的处理方法。对于屈服准则(如Von Mises, Drucker-Prager)的数值实现,以及在非线性迭代过程中的收敛性控制(如牛顿法、准牛顿法及其修正策略),书中提供了详细的算法流程和实际参数设置建议。此外,对于动力学分析,本书对比了显式和隐式积分方法的优缺点,并探讨了模态叠加法在瞬态响应计算中的效率优化。 在场变量模拟方面,我们深入研究了稳态与瞬态热传导问题,并将其扩展至质量和能量耦合问题。重点讨论了对流-扩散问题(如流体与固体交界面传热),该类问题因其对流项带来的数值不稳定特性而极具挑战性。书中提供了先进的稳定化技术(如SUPG、PSPG)在有限元框架下的具体应用,确保在高 Peclet 数情况下的计算准确性。 第三部分:高级计算主题与工程前沿应用 本部分旨在拓宽读者的视野,介绍超越标准静态分析的尖端技术。 接触问题与摩擦建模是结构相互作用的核心。书中详细阐述了不等式约束的数值处理,包括惩罚法、增广拉格朗日法(ALM)以及乘子法在处理接触边界上的应用。对于摩擦的复杂性,我们讨论了库仑摩擦模型的数值实现,以及如何处理接触面上的应力奇异性。 损伤力学与断裂分析是评估结构可靠性的关键。本书引入了内聚力模型(Cohesive Zone Model, CZM),展示了如何用光滑的应力-位移关系来模拟裂纹的萌生和扩展,避免了传统断裂力学中对尖锐裂纹尖端的依赖。这对于复合材料和界面失效分析尤为重要。 此外,书中还专门开辟章节讨论了流固耦合(FSI)的基础。通过分离式、分区式和完全耦合策略的对比,展示了如何评估结构在流体载荷作用下的动态响应,这在航空航天、生物医学工程领域具有极高的实用价值。 第四部分:优化设计与高效计算策略 现代工程的终极目标是优化。本部分将分析工具与设计迭代相结合。 我们详细介绍了结构优化设计的数学基础,包括目标函数、约束条件(如应力、位移、频率约束)的构建。重点讨论了拓扑优化的算法实现,尤其是基于密度法(如SIMP模型)的迭代过程,以及如何处理由此产生的零刚度单元和网格依赖性问题。书中强调了伴随灵敏度分析(Adjoint Method)在高效计算梯度信息中的关键作用。 为了应对大规模工程问题的计算瓶颈,本书还深入探讨了并行计算策略。从数据分解到基于域分解的并行求解器(如FETK/PETSc框架下的应用),我们讨论了如何有效利用多核处理器和集群环境来加速求解大型稀疏线性方程组,这是实现复杂、高精度分析的必要手段。 结语 《工程计算与结构优化设计:基于现代数值方法的探析》旨在提供一个全面而实用的视角,将复杂的数值方法转化为可靠的工程工具。本书的特色在于其深度融合了严谨的理论推导、详细的算法描述以及丰富的工程案例,确保读者不仅理解“如何计算”,更能掌握“为何这样计算”以及“如何利用计算结果指导创新设计”。它是一座连接理论研究与工程实践的坚实桥梁。

作者简介

目录信息

第1章 概述
1.1 工程问题
1.2 数值方法
1.3 有限元方法与ANSYS简介
1.4 有限元方法的基本步骤
1.5 直接公式法
1.6 *小总势能公式
1.7 加权余数法
1.8 结果的验证
1.9 理解问题
总结
参考文献
习题
第2章 桁架
2.1 桁架的定义
2.2 有限元公式
2.3 空间桁架
2.4 ANSYS程序概述
2.5 使用ANSYS的例子
2.6 结果的验证
总结
参考文献
习题
第3章 一维单元
3.1 线性单元
3.2 平面单元
3.3 立体单元
3.4 整体、局部和自然坐标
3.5 数值积分:高斯-勒让德多项式
3.6 ANSYS中一维单元的例子
总结
参考文献
习题
第4章 一维问题分析
第5章 二维单元
第6章 再论ANSYS
第7章 二维热传导问题分析
第8章 二维固体力学问题分析
第9章 流体力学问题分析
第10章 三维单元
第11章 优化设计
附录A 部分材料的力学性质
附录B 部分材料的热力学属性
附录C 转换因子
· · · · · · (收起)

读后感

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关于有限元,我的电子书要远远多于纸版书籍,而这本则是我特意去书店购买的。书中的知识比较系统,语言表述清晰明白,适合初学者和中手阅读

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用户评价

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我必须说,《有限元分析》这本书简直是我近期阅读过的最富有启发性的书籍之一。它不仅仅是一本介绍有限元分析方法的教材,更像是一位经验丰富的导师,带领读者逐步探索工程仿真的奥秘。我一直对如何将现实世界的复杂问题转化为数值模型感到困惑,但这本书通过清晰的讲解和丰富的实例,让我对“离散化”和“单元建模”有了全新的认识。我特别欣赏书中对“位移插值函数”的讲解,作者用非常直观的方式,展示了这些函数是如何近似描述单元内部的位移分布,以及它们与节点位移之间的关系。这让我明白了为什么有限元方法的精度与单元的阶次和类型密切相关。而且,这本书还非常注重对“边界条件”和“荷载施加”的实际操作指导,作者详细介绍了如何根据实际工程需求,准确地在模型中施加各种约束和载荷,并分析了这些设置对分析结果的影响。我印象最深刻的是关于“应力分析”的章节,作者详细介绍了如何通过计算单元内的应变,再结合材料本构关系,得到单元内的应力分布。这让我能够直观地看到结构的受力情况,并对设计进行优化。总而言之,这本书为我提供了一个坚实的理论基础和丰富的实践指导,让我能够更自信地运用有限元分析来解决实际工程问题。

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这本书简直是我的“工程问题解忧手册”!我一直被结构强度计算和变形分析困扰,尤其是在复杂形状的零件上,传统的解析方法显得捉襟见肘。《有限元分析》这本书,就像一个经验丰富的工程师,循循善诱地引导我一步步理解有限元分析的原理和应用。它并没有直接灌输复杂的公式,而是通过生动形象的比喻,将有限元方法的精髓——“化整为零”——展现在我面前。我特别喜欢书中关于“网格划分”的讲解,作者详细介绍了不同类型的网格,如四边形网格、三角形网格、六面体网格、四面体网格等,以及它们在不同几何形状和分析类型下的优劣。这让我能够根据具体的工程问题,选择最合适的网格划分策略,从而保证分析的精度和效率。而且,这本书还非常注重对“结果验证”的讲解,作者介绍了如何通过与理论解、实验数据或工程经验进行对比,来评估有限元分析结果的可靠性。这让我能够对分析结果更有信心,也能够更有效地发现和修正模型中的潜在问题。我感觉这本书不仅仅是教会我一种技术,更重要的是培养了我严谨的工程思维和解决实际问题的能力。

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这本书的出现,简直是为我量身定做的!我一直想深入理解结构动力学背后的原理,尤其是在处理振动和模态分析时,总感觉知其然不知其所以然。而《有限元分析》这本书,恰恰填补了我的这一空白。《有限元分析》用一种非常系统和逻辑的方式,循序渐进地引导我理解了如何将复杂的动力学方程转化为有限元模型。它从最基础的自由度概念入手,逐步深入到质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵的构建。我特别喜欢它对“质量矩阵”和“刚度矩阵”物理意义的解释,让我明白了它们分别代表了结构的惯性特性和弹性特性。书中对于“振型”和“固有频率”的推导过程,非常清晰,而且还配以大量的图示,让我能够直观地看到不同振型下的结构变形。这对于我理解结构共振等现象至关重要。更让我兴奋的是,书中还介绍了求解动力学方程的几种主要方法,比如直接积分法和模态叠加法,并详细分析了它们的优缺点和适用范围。这让我能够根据具体的工程问题,选择最合适的求解策略。我之前总是对软件生成的振动分析结果感到困惑,但现在,我能够结合书中的原理,更准确地解读和验证这些结果了。这本书不仅仅是技术的传授,更是一种思维的启发,它让我能够从本质上理解动力学行为,而不是仅仅停留在表面的操作层面。我感觉自己对复杂结构的动态响应有了更深刻的认识,也能够更自信地进行相关的工程设计和评估。

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我必须坦诚地说,《有限元分析》这本书的深度和广度让我感到惊喜。我一直以为有限元分析只是一个纯粹的技术工具,但这本书让我看到了它背后所蕴含的深刻的数学和物理思想。它不仅仅讲解了如何进行离散化和求解,更重要的是,它解释了为什么这样做是有效的,以及在什么情况下有限元方法能够取得精确的结果。书中对于“形函数”的讲解,是我之前从未如此清晰理解过的。作者用非常直观的方式,展示了形函数是如何近似表示单元内的连续场变量,以及它们是如何与节点的未知量关联起来的。这让我明白了为什么有限元方法的精度与单元的类型和阶次密切相关。而且,这本书还深入探讨了“网格收敛性”和“误差估计”等高级概念,这对于我进行严谨的工程分析至关重要。我不再是盲目地依赖软件的默认设置,而是能够根据分析的精度要求,主动地调整网格密度和单元类型。书中对于“非线性分析”的介绍,更是让我眼前一亮。它详细阐述了材料非线性、几何非线性以及接触非线性等问题,并介绍了相应的求解算法,比如增量法和迭代法。这让我能够处理更复杂、更接近实际的工程场景。我感觉这本书不仅仅是教授我一种分析方法,更是提升了我对工程仿真领域认知的高度。它让我明白了,有限元分析的强大之处在于它能够将复杂的物理世界抽象化,并进行精确的模拟。

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《有限元分析》这本书彻底改变了我对工程仿真的看法。我一直认为,有限元分析只是一个工具,但这本书让我看到了它背后的强大理论支撑和广泛的应用前景。它不仅仅是讲解了如何进行分析,更重要的是,它深入探讨了有限元方法是如何将连续的物理问题转化为离散的数学模型,并求解的。书中对于“变分原理”和“加权残差法”的讲解,让我对有限元方法的数学基础有了更深刻的理解。我明白了为什么通过最小化能量或满足残差方程,就能够近似求解物理方程。而且,这本书还非常注重对“单元选择”和“网格划分”的策略性讲解,作者分析了不同类型单元的特点,以及如何根据问题的几何形状和物理特性,选择最优的单元类型和网格密度。这对于提高分析精度和效率至关重要。我印象最深刻的是关于“材料模型”的章节,作者详细介绍了各种常见的材料模型,比如线弹性、弹塑性、粘弹性等,以及它们在有限元分析中的实现方式。这让我能够根据实际材料的力学行为,选择最合适的材料模型,从而获得更精确的分析结果。总而言之,这本书是一本集理论深度、工程实践和思想启蒙于一体的佳作,它为我打开了通往工程仿真领域的大门。

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我必须承认,《有限元分析》这本书的魅力超出了我的想象。我一直以为有限元分析只是一个枯燥乏味的计算过程,但这本书让我看到了它在解决实际工程问题中的巨大价值。它不仅仅讲解了如何进行网格划分和求解,更重要的是,它深入浅出地解释了有限元方法是如何将复杂的物理现象,如应力、应变、温度场等,用离散的节点位移或变量来近似表示的。书中对于“协调单元”和“非协调单元”的区分,以及它们在连续性约束上的差异,让我对单元的选择有了更清晰的认识。而且,这本书还非常注重对“模型简化”的策略性讲解,作者分析了在保证分析精度的前提下,如何对几何模型进行简化,如何设置边界条件和加载,以及如何选择合适的单元类型,从而提高计算效率。我印象最深刻的是关于“动态分析”的章节,作者详细介绍了如何考虑结构的惯性力和阻尼,以及如何求解瞬态动力学方程。这让我能够更准确地分析结构的动态响应,如振动和冲击。总而言之,这本书不仅是一本技术指南,更是一本思维的启迪,它让我能够以一种更深刻、更系统的方式去理解和解决工程问题。

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我必须说,《有限元分析》这本书为我解决工程难题打开了全新的视角。我一直对结构力学和材料行为的复杂性感到头疼,尤其是当涉及到非线性问题时,简直是寸步难行。但这本书就像一束光,照亮了我前行的道路。它并没有简单地罗列公式和算法,而是深入浅出地解释了有限元方法背后的核心思想,即如何将连续的物理域离散化,并通过求解一组代数方程来近似模拟真实的物理行为。我尤其欣赏作者在讲解“单元”和“节点”概念时的细致入微,以及如何通过“插值函数”将单元内的连续变量近似表示出来。这些看似抽象的概念,在作者的笔下变得生动而易于理解。书中对于“刚度矩阵”的推导过程,虽然严谨,但并非令人望而生畏,而是清晰地展示了它是如何反映单元的力学特性以及整体结构的响应。更让我惊喜的是,书中还详细介绍了不同类型的单元,比如梁单元、板单元、实体单元等,以及它们各自的适用场景和优缺点。这对于我选择合适的分析模型至关重要。我印象最深刻的是关于“加载和约束”的章节,作者通过大量实例,讲解了如何准确地在模型中施加各种载荷和边界条件,以及这些条件的设置对分析结果的影响。这让我意识到,理论模型的构建和实际工程问题的对应关系是多么微妙和关键。这本书的排版也非常舒适,文字清晰,图表精美,阅读体验极佳。它让我不仅仅学会了有限元分析的技术,更培养了我对工程问题的严谨思考和分析能力。我感觉自己不再是被动地操作软件,而是能够更主动地理解和控制分析过程,并对结果进行更深入的解读。

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这本书的阅读体验简直是妙不可言!我之前接触过一些有限元分析的资料,但总觉得难以入门,要么过于理论化,要么过于操作化,缺乏将两者有效结合的桥梁。《有限元分析》这本书恰恰做到了这一点。它以一种非常流畅和自然的语言,将抽象的数学概念与实际的工程应用巧妙地联系起来。我特别喜欢它在讲解“边界条件”和“初始条件”时,所使用的生动比喻,让我能够非常形象地理解这些条件的物理意义。书中对于“荷载”的分类和施加方式的讲解,也非常细致,涵盖了各种常见的载荷类型,并且提供了相应的离散化方法。这让我能够准确地在模型中复现实际的工程载荷。而且,这本书还非常注重对“结果后处理”的讲解,作者详细介绍了如何对分析结果进行可视化,如何提取关键的工程参数,以及如何解读和评估这些结果的可靠性。这让我不再仅仅停留在得到一堆数字和图形,而是能够真正地从分析结果中提取有价值的信息。我感觉这本书更像是一个经验丰富的导师,它不仅教会我如何操作,更重要的是教会我如何思考,如何从工程问题的本质出发,构建恰当的有限元模型,并对结果进行有意义的解读。阅读这本书的过程,对我来说是一种享受,也是一次思维的升华。

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这本书简直是我的救星!我一直被一个棘手的工程问题困扰了很久,尝试了各种模拟软件,但总觉得哪里不对劲。直到我翻开了《有限元分析》,我的世界观都刷新了。这本书不是那种枯燥乏味的理论堆砌,它更像是一个经验丰富的工程师在手把手教你如何思考,如何将复杂的物理现象分解成一个个易于理解的单元。我特别喜欢它在讲解概念时的类比,那些生动的例子,比如将一张网看作是离散的节点和梁,将一个曲面看作是许多小三角形的组合,一下子就让我茅塞顿开。书中对数学公式的处理也非常巧妙,它并没有一味地呈现复杂的推导过程,而是将核心思想提炼出来,并清晰地展示了这些公式是如何一步步构建起整个分析框架的。更难得的是,作者在讲解过程中,还会适时地插入一些实际应用案例,让我能够看到这些抽象的概念是如何在现实世界中发挥作用的。比如,在分析桥梁受力的时候,书中的讲解让我能够清晰地理解为什么需要划分网格,为什么节点上的位移和力是关键。我甚至觉得,这本书不仅仅是关于有限元分析本身,它更是一种解决问题的思维方式的启蒙。在学习过程中,我遇到了不少困惑,但总能在后面的章节找到答案,或者通过书中提供的思路去自行探索。这种循序渐进的引导方式,让我感觉自己不是在被动地接受知识,而是在主动地构建对有限元分析的理解。书中的图示也非常精美,清晰地展示了网格划分、边界条件施加等关键步骤,为我的学习提供了极大的便利。我强烈推荐这本书给任何对工程模拟感兴趣的初学者,甚至是对有限元分析有一定基础的人,也会从中获益匪浅。它为我打开了一扇新的大门,让我能够以一种更深刻、更系统的方式去理解和解决工程问题。

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《有限元分析》这本书为我开启了一个全新的工程模拟世界。我之前对数值模拟的理解非常有限,总是觉得它是一个黑箱操作,不知道里面到底发生了什么。《有限元分析》这本书,用一种非常清晰和系统的方式,揭示了有限元分析的奥秘。它从最基本的“离散化”概念入手,逐步深入到“插值函数”、“刚度矩阵”、“节点位移”等核心要素的构建。我尤其喜欢书中对于“梁单元”和“板单元”的详细介绍,作者通过具体的推导过程,让我明白了这些单元是如何模拟梁和板的弯曲和受力行为的。这对于我进行桥梁、建筑等结构的分析至关重要。而且,这本书还非常注重对“载荷和边界条件”的设置的讲解,作者详细介绍了各种常见的载荷类型,如集中力、分布荷载、温度载荷等,以及如何将其转化为有限元模型中的节点力和单元力。这让我能够准确地在模型中复现实际的工程载荷。我感觉这本书不仅仅是教授我一种分析方法,更重要的是提升了我对工程力学和数值方法的理解深度。它让我能够更加自信地进行工程设计和优化,并对分析结果做出更准确的判断。

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好玩的数学~

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