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出版者:机械工业出版社

作者:陈晓霞

出品人:

页数:544

译者:

出版时间:2004-6-1

价格:44.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111145462

丛书系列:

图书标签:

• ansys
• 还好
• ANSYS
• 有限元分析
• 结构力学
• 热传导
• 流体动力学
• 电磁场
• 优化设计
• 仿真
• 工程分析
• 数值计算

仿真技术的前沿探索与实践：现代工程分析的深度解析 内容简介 本书旨在为读者提供一套全面、深入、且紧密结合工程实践的现代仿真技术学习路径。我们聚焦于超越基础建模范畴，直击复杂物理场耦合、高级材料本构、以及非线性求解中的核心挑战。全书结构设计，旨在构建起一座从理论基石到前沿应用的坚实桥梁，尤其侧重于那些在标准教程中常常被轻描淡写，但在实际工程分析中却至关重要的细节处理。 第一部分：仿真建模的理论基石与精确化 本部分是理解所有高级分析的基础。我们首先回顾有限元方法（FEM）的数学原理，但重点放在高阶单元的选择标准、网格质量对收敛性的敏感性分析，以及如何通过理论推导来预测不同网格策略下的误差分布。 章节深度聚焦： 高级本构模型的建立与标定： 详细阐述了黏塑性、超弹性、各向异性材料（如复合材料）的应力-应变关系在数值求解器中的实现机制。我们不仅介绍模型的应用，更深入探讨了如何利用实验数据（如拉伸、剪切、蠕变测试）反向标定模型参数，并讨论了参数不确定性对仿真结果可靠性的影响。特别针对疲劳寿命预测，我们将介绍基于应力寿命法（S-N曲线）和应变寿命法（E-N曲线）的适用条件和模型集成方法。 接触与摩擦的数值处理： 接触是非线性分析中最难精确求解的部分之一。本书将详细剖析罚函数法、增广拉格朗日法和乘子法在不同接触场景（点-面、边-边、刚体与柔体）下的优缺点。针对动态冲击和高速摩擦，我们将引入基于接触状态更新的迭代策略，以及如何有效处理网格畸变引发的接触失效问题。 第二部分：结构动力学与瞬态响应的精细化分析 结构动力学分析不再局限于模态和简单的简谐响应。本部分深入探讨了如何在复杂的载荷环境下，精确捕捉系统的瞬态行为。 章节深度聚焦： 显式与隐式求解器的抉择与优化： 详细对比了两种时间积分方法的适用范围、计算成本和稳定性边界。针对爆炸、碰撞、高速成型等高度非线性的瞬态问题，我们提供了显式求解器的参数调优指南，包括质量缩放、阻尼设置和接触刚度控制，以确保计算的有效收敛。 冲击载荷的导入与传播： 探讨了如何从实际的冲击测试数据（如加速度计记录）中反向推导出等效的输入载荷序列。在结构中，我们着重分析了冲击波的产生、传播与衰减，并介绍了如何使用材料的损伤模型（如Johnson-Cook模型）来模拟冲击后结构的不可恢复性变形和失效过程。 随机振动分析： 超越传统的确定性分析，本书介绍了功率谱密度（PSD）在描述随机载荷输入中的应用，并详细讲解了随机振动响应分析（RVA）的计算流程，尤其关注如何根据输入谱输出结构响应的均方根值和峰值估计，这对于航天和汽车电子设备的可靠性设计至关重要。 第三部分：多物理场耦合：跨域协同的设计思维 现代工程问题很少是单一物理场驱动的。本部分将重点放在如何有效地、稳定地耦合不同物理场，实现更贴近真实世界的工作状态模拟。 章节深度聚焦： 热-结构耦合分析： 不仅关注温度场对结构刚度的影响（热膨胀），更深入探讨了Joule加热、摩擦生热等能量源在结构中的分布。我们详细分析了瞬态热载荷下的应力松弛和蠕变行为，并提供了优化散热路径的设计思路。 流固耦合（FSI）的高级应用： 区分了单向、双向和完全耦合。对于完全耦合场景，我们重点解析了区域分解法（Domain Decomposition）和一体化求解器的内在差异。案例分析将集中于柔性结构（如阀门、叶片）在高速流体作用下的动态变形及其对流场反作用力的影响。 电磁-热-结构耦合： 针对电机、传感器或高功率电子设备，本书介绍了如何利用电磁场计算结果作为热源输入，进而分析结构的热应力响应和电磁力作用。重点讨论了磁致伸缩效应（Magnetostriction）在精密仪器分析中的建模方法。 第四部分：高级求解器技术与后处理的质量控制 求解过程的效率与后处理结果的可靠性，是衡量仿真工程师专业水平的关键指标。本部分致力于提升用户对求解器内部机制的掌控力。 章节深度聚焦： 非线性迭代策略与收敛控制： 深入剖析了牛顿法、准牛顿法（如BFGS）及其在大型非线性问题中的应用。着重讲解了线搜索技术、弧长法（Arc-Length Method）在路径跟踪中的作用，以及如何诊断和解决“不收敛”和“刚度矩阵奇异”等常见难题，提供了一套系统化的调试流程。 求解效率的优化： 讨论了并行计算（MPI/OpenMP）在求解器中的实现原理，并提供了针对不同硬件架构的求解器设置建议。重点关注稀疏矩阵存储与求解算法对内存占用的影响。 不确定性量化（UQ）与优化集成： 介绍了如何将仿真模型与参数优化算法（如遗传算法、响应面法）相结合，实现稳健设计（Robust Design）。我们展示了如何通过代理模型（Surrogate Modeling）技术，大幅减少需要进行全尺寸高精度仿真的次数，从而加速设计迭代周期。 本书面向有一定基础的工程师、研究生及科研人员，旨在将其从“会用”软件提升至“精通”和“创新”的层面，真正掌握利用仿真技术解决工程领域尖端挑战的能力。

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从排版和章节组织来看，这本书似乎非常注重学习的连贯性。我特别留意了它在有限元基础理论回顾与高级技术衔接的处理方式。对于高级分析而言，对基准理论（如单元选择、积分点设置、约束方程处理等）的深刻理解是至关重要的，如果基础不牢，再花哨的高级功能也是空中楼阁。我希望这本书在展开如壳单元非线性、接触算法改进等高级主题时，能清晰地回顾支撑这些技术的核心数学和物理原理，而不是简单地跳过。例如，在探讨变分原理和残差计算时，如果能用更直观的方式阐述其物理意义，那将极大地方便读者从理论层面掌握主动权。如果书的结构设计得当，应该能让读者在阅读最新章节时，能清晰地追溯到其背后的数学基础，形成一个扎实的知识闭环，而不是看完就忘。

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说实话，我之前也买过几本声称是“高级”的分析教材，结果大都停留在对软件功能特性的堆砌上，读完后感觉自己只是学会了点皮毛操作，离真正的“分析师”还有十万八千里。因此，对于这本书，我最看重的是它对“思维模式”的培养。高级分析绝不仅仅是输入数据、点击运行那么简单，它更关乎对物理现象的深刻理解和对仿真结果的批判性评估。我希望能看到作者如何引导读者去质疑计算结果的合理性，如何识别出潜在的数值不稳定因素，以及在面对收敛困难时，采取哪些行之有效的诊断和修正策略。这本书如果能提供一些“反面教材”——即哪些常见的错误分析思路会导致灾难性的结果——并加以深入剖析，那对提升读者的工程判断力将是极大的帮助。我更需要的是一种能让我独立思考、解决未知问题的能力，而不是一套固定的解题模板。

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我对这本书的内容深度抱有极高的期望，尤其关注其在多物理场耦合分析方面的突破性见解。现今的工程问题越来越复杂，单一物理场的分析早已不能满足实际需求，热-力耦合、流固耦合等高级分析技术才是解决前沿问题的核心。我希望书中能够详尽地介绍如何建立和求解这些耦合模型，特别是涉及到参数化建模和优化设计时的流程。比如，在进行疲劳寿命预测时，如何有效地将热应力场的结果传递给损伤模型，并结合载荷历史进行迭代计算，这套完整的体系是衡量一本“高级”教材水平的重要标准。如果它能提供一些作者独有的、经过实践检验的优化技巧，例如如何简化复杂的边界条件设置而不牺牲太多精度，那这本书的价值将不可估量。我对那些能把复杂理论用清晰逻辑串联起来的作者充满敬意，期待这本书能展现出这种驾驭复杂问题的能力。

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这本书的封面设计着实让人眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上简洁的字体，透着一股专业而沉稳的气息，我一眼就被它吸引住了。拿到手里掂了掂分量，感觉内容必然是相当充实的，毕竟是“高级分析”的篇章，想来不会是那种泛泛而谈的入门手册。我尤其期待它能深入剖析那些复杂模型在实际工程应用中的难点和巧妙的解决方法。例如，在非线性结构分析方面，材料本构模型的选择和参数的精确率定，往往是决定仿真结果可靠性的关键。我希望能看到作者如何在这些技术细节上进行深入的探讨，而不是仅仅停留在软件操作界面的罗列上。当然，对于初接触高级分析的读者来说，清晰的案例演示和步骤分解也是必不可少的，这样才能真正做到“知其然，更知其所以然”。这本书如果能在理论深度和实践指导之间找到一个完美的平衡点，那无疑会成为我案头必备的参考书。

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我对任何一本技术专著的实用性都非常看重，尤其是涉及工程软件的高级应用。这本书如果能提供一些针对特定工业领域（比如航空航天中的爆炸冲击、汽车工业中的碰撞安全或者能源领域的高温蠕变）的定制化解决方案，那将是锦上添花。我期望看到软件内部某些鲜为人知但效率极高的脚本编写或自动化流程设置的秘诀。毕竟，在实际工作中，重复性的、复杂的预处理和后处理工作占据了大量时间。如果书中能够揭示如何利用API接口或内置脚本语言，搭建起一套高效的工作流，实现从几何修复到报告生成的全自动化，那这本书的投资回报率就瞬间提高了。我需要的不是教科书式的完美模型，而是能应对现实世界中那些“脏乱差”数据的处理经验和高效工具集。

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