结构分析有限元原理及ANSYS实现 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:国防工业出版社

作者:屠义强

出品人:

页数:292

译者:

出版时间:2005-6

价格:30.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787118039481

丛书系列:

图书标签:

• 结构分析
• 有限元
• ANSYS
• 力学
• 工程
• 数值分析
• 计算方法
• 机械工程
• 结构力学
• 仿真

本书是一本深入探讨结构分析方法与有限元技术的专业著作，旨在为读者提供坚实的理论基础和实用的工程应用指导。全书内容围绕结构力学的基本原理展开，重点阐述了有限元方法（FEM）这一强大的数值计算工具，并结合业界广泛应用的ANSYS软件，演示如何将理论转化为实际的工程解决方案。 第一部分：结构力学基础与有限元法的引入 本部分为有限元方法的学习打下坚实的基础。我们将从经典力学的基本概念出发，回顾弹性力学、塑性力学以及材料力学中的关键理论，例如应力、应变、本构关系、胡克定律、失效准则等。通过对不同类型结构（如梁、板、壳、实体）在各种载荷（集中力、均布力、弯矩、温度变化）作用下的响应进行分析，引导读者理解结构行为的内在规律。 随后，本书将详细介绍有限元法的基本思想和推导过程。我们将从变分原理（如虚功原理、最小势能原理）出发，推导出适用于结构分析的弱形式方程。在此基础上，，讲解如何将连续的结构离散化为有限个单元，并为每个单元建立节点位移和单元节点力之间的关系，即单元刚度矩阵。我们将深入探讨不同类型的单元，如杆单元、梁单元、二维实体单元（三角形、四边形）、三维实体单元（四面体、六面体）等，分析它们的适用范围、优缺点以及形函数（插值函数）的选取原则。 第二部分：有限元法的实现与分析流程 在掌握了基本的单元建立和离散化思想后，本部分将重点关注如何将这些离散化的单元组装成全局结构模型，并求解宏观的结构响应。我们将详细讲解“组装”过程，即如何根据单元连接关系，将各个单元的刚度矩阵和载荷向量汇集到全局刚度矩阵和全局载荷向量中。 接着，我们将探讨求解线性方程组的方法。对于大型工程问题，直接求解全局刚度方程 $|K|{u} = {F}$ 往往需要巨大的计算资源。因此，我们将介绍不同的数值求解算法，包括直接求解法（如高斯消元法、LU分解法）和迭代求解法（如共轭梯度法、雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法），并分析它们在不同规模问题上的效率和稳定性。 除了静态结构分析，本书还将涵盖动力学和稳定性分析。在动力学部分，我们将推导并求解结构在动态载荷作用下的运动方程 $|M|{ddot{u}} + |C|{dot{u}} + |K|{u} = {F(t)}$，介绍模态分析（自由振动分析）和瞬态动力学分析。在稳定性分析中，我们将讨论结构屈曲（Buckling）现象，推导屈曲临界载荷的计算方法，并介绍屈曲模态的分析。 第三部分：ANSYS软件的应用与实践 本部分是本书的实践核心，我们将结合ANSYS软件，详细演示如何将有限元理论应用于实际工程问题。ANSYS作为一款功能强大的通用有限元分析软件，能够高效地处理各种复杂的结构分析任务。 我们将从ANSYS软件的基本操作入手，包括用户界面的介绍、前处理（模型创建、材料属性定义、载荷和约束施加、网格划分）和后处理（结果查看、变形云图、应力/应变分布、动画演示）等环节。 在模型创建方面，我们将演示如何导入CAD模型、进行几何清理、创建实体模型或壳模型。网格划分是有限元分析的关键步骤，我们将详细介绍不同类型的网格单元（一维、二维、三维）、网格质量的评估标准以及网格细化策略。 在载荷和约束施加方面，我们将演示如何施加位移边界条件、力载荷、压力载荷、温度载荷以及接触（Contact）定义。接触是处理复杂装配体结构的关键，我们将深入讲解不同类型的接触算法（如无穿透、粘合、摩擦接触），以及它们对结果精度的影响。 我们将详细演示不同类型的分析类型在ANSYS中的实现，包括： 静态结构分析 (Static Structural Analysis): 讲解如何进行线弹性、非线性材料（塑性）以及几何非线性的静态分析，并重点分析应力集中、变形和安全裕度。 动力学分析 (Dynamic Analysis): 演示模态分析、瞬态动力学分析和谐响应分析，用于研究结构的振动特性、响应频率以及在周期性载荷下的行为。 屈曲分析 (Buckling Analysis): 讲解如何进行特征屈曲分析，确定结构的临界屈曲载荷和屈曲模态。 热应力分析 (Thermal-Stress Analysis): 演示如何耦合热分析和结构分析，计算温度变化引起的应力和变形。 高级分析技术: 简要介绍疲劳分析、断裂力学、以及其他更复杂的分析类型。 本书还将提供丰富的实例，涵盖桥梁、建筑、机械零件、航空航天结构等不同领域的典型工程问题。通过对这些实例的详细解析，读者可以掌握如何根据实际工程需求选择合适的分析方法、单元类型、求解器以及后处理方法。 学习目标 通过学习本书，读者将能够： 深刻理解结构力学基本原理和有限元分析的核心思想。 掌握有限元法的理论推导和方程组的建立过程。 熟练运用ANSYS软件进行各种类型的结构分析。 能够独立完成工程结构的数值模拟和结果解释。 提升解决复杂工程问题的能力，为职业发展奠定坚实的基础。 本书适合结构工程师、机械工程师、土木工程师、航空航天工程师以及对有限元分析和ANSYS软件感兴趣的在校学生和科研人员。

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这本书给我的感觉是，它不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富、耐心细致的导师站在你身旁。它的深度是足够的，能够满足专业研究生的要求，探讨了许多前沿和深入的数值方法细节；但同时，它的广度也令人称赞，似乎涵盖了结构分析中大部分常见的工程问题类型。我留意到，书中对各种单元类型的选择标准、网格划分的敏感性分析等“工程经验”的探讨篇幅不小，这些往往是课堂上难以深入讲解，却在实际工作中决定项目成败的关键点。这种理论与工程实践经验的完美融合，使得这本书的价值远超其定价，绝对是结构工程领域从业者和学习者的必备参考书。

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从排版和细节处理上看，这本书体现了出版方对读者的尊重。页边距的处理非常合理，留白足够，既不显得拥挤，也不会浪费空间。图表的质量是另一个亮点，无论是应力云图还是变形放大图，色彩的区分度和线条的清晰度都达到了极高的水准，这对于判断分析结果的正确性至关重要。此外，书中的术语表和索引部分做得非常扎实，当我遇到不熟悉的专业词汇时，可以迅速在书后找到精确的定义和出处，这种查阅的便捷性在遇到难题需要回顾知识点时，节省了大量时间。整体来说，这本书在“阅读体验”这个软性指标上，做得非常到位。

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这本书的实用性强得令人惊喜。我特别欣赏它在理论讲解之后，紧接着就提供了大量的案例分析和操作指导。很多书籍在讲完原理后，往往让读者自己去摸索软件的应用，结果就是理论和实践之间存在一道鸿沟。但这本书不同，它非常贴心地将理论推导与实际软件操作的步骤一一对应起来，甚至连软件界面的截图都非常详尽且标注明确。这对于我们这些需要快速将学到的知识应用到实际工程问题中的人来说，简直就是一份“即插即用”的宝典。我尝试跟着书里的步骤操作了一个简单的悬臂梁问题，发现只要严格按照指引，即便是复杂参数的设置，也能轻松完成，这种成就感是其他资料无法给予的。

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我本来对这类理论性较强的教材多少有些畏惧，总觉得晦涩难懂，但这本书的章节逻辑编排却出乎意料地流畅和人性化。它不像有些教科书那样，上来就堆砌一大堆高深的数学推导，而是采用了循序渐进的方式。第一部分似乎侧重于基础概念的建立，用了很多生动的比喻和工程实例来解释抽象的力学概念，这一点处理得非常巧妙，让初学者也能快速抓住问题的核心。接着，它自然而然地引出了数值方法的思想，然后才逐步过渡到有限元的数学框架。这种“先搭框架，后填细节”的叙事结构，极大地降低了学习曲线的陡峭程度，让人在不知不觉中就接受了新的知识体系。

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这本书的装帧设计确实挺吸引人的，封面那种深沉的蓝色调，配上清晰的白色字体，给人一种专业、严谨的感觉。我一拿到手，首先注意到的是它的纸质，摸起来挺厚实，油墨的印刷质量也很高，即便是那些复杂的图示和公式，看起来也锐利清晰，不会因为纸张的粗糙而模糊不清。这对于一本涉及大量工程计算和软件操作的书来说，绝对是一个加分项，毕竟长时间阅读和翻阅，眼睛的舒适度非常重要。装订方面，它采用了线装与胶装结合的方式，平摊在桌面上时，书页能够完全展开，这点对于需要对照屏幕和书本来进行操作的读者来说简直太友好了，不用费力地按住书页，可以完全解放双手去处理代码或界面。

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