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出版者:清华大学

作者:盛和太

出品人:

页数:453

译者:

出版时间:2006-12

价格:48.00元

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isbn号码:9787302142362

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《现代工程力学分析方法与实践》 本书旨在为广大工程技术人员、科研人员及高等院校相关专业师生提供一本兼具理论深度与实践指导意义的力学分析方法专著。全书聚焦于现代工程领域中普遍采用的计算力学方法，并结合丰富的工程应用案例，深入浅出地阐述其核心原理、算法实现与实际应用技巧。 核心内容概述： 第一部分 计算力学基础理论 连续介质力学基础： 本章系统回顾了连续介质力学中的基本概念，包括物质点、位移、变形梯度、应变张量（如Green-Lagrange应变、Almansi应变）、应力张量（如Cauchy应力、第一Piola-Kirchhoff应力）及其本构关系。特别强调了不同应力与应变度量的适用范围及其在几何非线性问题中的重要性。 弹性力学： 深入探讨了线弹性、弹塑性及超弹性的基本理论。详细讲解了平衡方程、几何方程和本构方程的推导与形式，以及求解弹性力学问题的经典方法（如挠度法、应力函数法）与数值解法的基本思想。 动力学方程： 阐述了结构动力学分析中的运动方程，包括质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵的构建。重点介绍了直接积分法（如Newmark法、HHT法）和模态分析法的原理与应用，为动态响应分析奠定理论基础。 有限元方法原理： 本章是本书的核心理论基石。我们将从最基本的变分原理（如虚功原理、瑞利-里兹法）出发，详细推导有限元方法的离散过程。内容涵盖了单元选择（梁单元、板壳单元、实体单元等）、形函数（插值函数）的构造、刚度矩阵的组装（直接刚度法、_ FEM）、荷载向量的建立以及边界条件的施加。在此基础上，还将介绍一些高级概念，如单元类型（等参单元、高阶单元）、积分技术（高斯积分）以及单元刚度矩阵和质量矩阵的通用表达式。 数值积分与收敛性： 探讨了数值积分在有限元方程组求解中的作用，并重点介绍高斯-勒让德积分的原理与应用。此外，还将对有限元方法的收敛性进行分析，包括相容性条件、完备性条件和边界条件处理等，以确保数值解的准确性。 第二部分 现代工程分析技术 结构静力分析： 涵盖了各种典型载荷（集中力、分布载荷、温度载荷、预应力）下的静力学分析。讲解了如何构建合理的模型、划分网格、施加边界条件和荷载，以及如何解释和后处理分析结果（如位移、应力、应变云图）。 结构动力学分析： 详细介绍了瞬态动力学分析、模态分析、谐响应分析和随机振动分析。针对模态分析，我们将讲解如何提取结构的固有频率和振型，并解释其在共振防护中的意义。对于瞬态动力学，将重点关注冲击、碰撞等瞬时载荷下的响应。 屈曲与后屈曲分析： 阐述了线性屈曲（特征值屈曲）和非线性屈曲（真实屈曲）的概念及分析方法。重点讲解如何利用数值方法预测结构的失稳临界载荷，并深入探讨了后屈曲行为的数值模拟。 接触分析： 针对具有复杂接触关系的部件，本书详细介绍了不同接触算法（如罚函数法、拉格朗日乘子法、增广拉格朗日法）的原理和应用。涵盖了面-面接触、点-面接触、边-边接触等多种情况，并讨论了摩擦、粘附等接触行为的模拟。 非线性分析： 深入探讨了材料非线性（如弹塑性、超弹性）、几何非线性（如大变形、大转动）和接触非线性。讲解了迭代求解策略（如Newton-Raphson法及其变种）和收敛性判断标准，为复杂工程问题的精确分析提供了方法。 热-结构耦合分析： 结合传热学理论，讲解了温度场与应力场之间的耦合关系。内容包括稳态和瞬态传热分析，以及由温度变化引起的结构变形和应力分析。 疲劳分析： 介绍了基于应力（应变）损伤准则的疲劳寿命预测方法。讲解了如何从静力或动力分析结果中提取关键应力（应变）参数，并结合S-N曲线等疲劳数据进行寿命评估。 损伤力学与断裂力学： 简要介绍损伤力学在模拟材料渐进损伤失效过程中的应用，以及断裂力学中裂纹扩展的数值模拟方法。 第三部分 工程应用实例精选 本部分将呈现一系列源于实际工程的案例研究，涵盖了机械、航空航天、土木、汽车等多个领域。每个案例都将遵循“问题描述—模型建立—分析设置—结果解读—工程结论”的完整流程。 机械设计中的应力应变分析： 齿轮传动系统强度校核： 模拟齿轮在承受载荷时的应力分布，分析齿根疲劳强度，优化齿形设计。 轴类零件的应力分析与转子动力学： 分析轴在弯矩、扭矩作用下的应力集中，并进行转子临界转速计算，避免发生共振。 焊接结构的应力与变形分析： 模拟焊接过程中产生的残余应力与焊接变形，指导焊接工艺优化。 压力容器的静力与屈曲分析： 对不同形状和加载条件的压力容器进行强度和稳定性校核。 航空航天工程中的应用： 飞机机翼的结构强度与刚度分析： 模拟气动载荷下的机翼变形与应力分布，确保结构安全性。 火箭发动机喷管的热-结构耦合分析： 分析高温高压气体对喷管产生的热应力和机械应力。 卫星结构件的模态分析与随机振动分析： 评估卫星结构在发射和空间环境中的振动特性，确保设备安全。 土木工程中的应用： 桥梁结构的静力与动力响应分析： 模拟车辆、风等载荷对桥梁的影响，分析其强度、刚度和动力特性。 隧道掘进过程中的地应力与变形分析： 模拟隧道开挖对周边岩土体的应力重分布和位移影响。 高层建筑结构的地震响应分析： 评估高层建筑在地震作用下的动力响应和结构安全性。 汽车工程中的应用： 汽车车身碰撞安全性分析： 模拟不同碰撞场景下的车身变形、吸能特性，优化车身结构。 悬架系统零部件的应力分析： 校核悬架关键部件在复杂路况下的强度。 发动机缸体及相关部件的热应力分析： 分析发动机工作时的温度分布与由此产生的热应力。 其他领域案例： 医疗器械的生物力学分析： 例如，人工关节的应力分布与生物相容性分析。 电子产品的热管理与应力分析： 评估电子元器件在工作时的温度分布与热应力。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 在系统阐述理论概念的同时，大量引用实际工程问题，帮助读者理解理论在实际应用中的价值。 方法论全面： 覆盖了结构力学分析中的静力、动力、非线性、耦合等多种分析类型。 案例详实： 选取的案例具有代表性，能够反映当前工程应用的热点和难点。 图文并茂： 大量使用图表、示意图和分析结果图，直观展示分析过程和结果。 易于理解： 语言力求通俗易懂，避免过于艰深的数学推导，侧重于原理的阐释和方法的应用。 适用读者： 从事机械、航空航天、土木、汽车、电子等领域的工程技术人员。 从事相关领域研究的科研人员。 高等院校机械工程、土木工程、航空航天工程、材料科学等专业的高年级本科生和研究生。 本书的出版，旨在为工程领域的从业者和学习者提供一个坚实的理论基础和丰富的实践指导，帮助他们更好地运用现代计算力学方法解决复杂的工程技术难题，提升工程设计的效率与可靠性。

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作为一名有多年ANSYS使用经验的工程师，我阅读这本书更多的是带着一种“查漏补缺”和“学习新思路”的目的。首先，这本书在理论原理的阐述上，个人认为还是比较扎实的，它对有限元方法的几个核心概念，例如单元类型、插值函数、刚度矩阵的组装等，都有比较清晰的介绍。这对于新入行或者理论基础不够牢固的工程师来说，是一个很好的回顾和巩固的机会。其次，书中提供的工程应用实例，虽然我大多数都接触过，但作者的分析角度和细节处理方式，确实给我带来了一些新的启发。比如，在某个热应力分析的案例中，作者对于温度场与应力场的耦合方式以及载荷的施加时机，给出了一个我之前没有考虑到的处理流程，这对于我优化工作中的类似分析非常有价值。另外，书中的一些高级选项和技巧的讲解，也让我意识到了自己在某些方面的知识盲区。当然，任何一本书都不可能做到面面俱到，这本书在一些非常细分的或者最新技术方向上的内容确实有所欠缺，但这并不影响它作为一本优秀参考书的地位。整体而言，这本书在理论和实践之间找到了一个不错的平衡点，值得工程师们深入研读。

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我是一位在校的学生，学习ANSYS有限元分析对我来说是一个不小的挑战。我尝试过几本书，但很多都过于晦涩难懂，看得我云里雾里。直到我遇到了这本《ANSYS有限元原理与工程应用实例大全》，我才感觉找到了救星。这本书的语言非常平实易懂，作者仿佛就像一个耐心负责的老师，一步一步地引导我走进有限元的世界。它不仅讲解了理论概念，更重要的是，它用大量的实例来“可视化”这些概念。比如，在讲解网格收敛性的时候，书中会展示不同网格密度下的计算结果对比，让你直观地感受到网格质量对精度的影响。在讲解载荷和边界条件的时候，作者会通过生动的图示和详细的步骤，让你清楚地知道在实际操作中应该如何设置。我特别喜欢的是，书中在讲解完一个案例后，会有一个“关键点总结”或者“易错点提示”，这对我这种初学者来说，简直是太有帮助了，能够帮助我避免很多不必要的弯路。而且，这本书的排版也很清晰，章节之间的逻辑联系也很紧密，读起来一点也不枯燥。我现在已经能够独立完成一些基本的结构分析任务了，这都离不开这本书的指导。

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坦白讲，这本书的标题《ANSYS有限元原理与工程应用实例大全》给我带来了一种“一劳永逸”的期待，我希望它能涵盖我工作所需的所有ANSYS应用场景，并且提供详尽的操作指南。然而，在实际使用过程中，我发现这本书的“大全”属性更多地体现在它对有限元基本原理的广泛涉猎，以及对一些经典工程问题的普遍性案例的呈现。对于一些特定行业、特定领域的复杂或前沿的应用，例如在生物力学、微电子机械系统（MEMS）等方向的精细化分析，书中涉及的内容显得较为浅显，或者根本就没有覆盖到。我曾试图寻找关于特定接触算法参数优化、失效准则的选取在复杂载荷下的应用，或者在某些非线性材料模型下的高精度求解策略等更深入的讨论，但在这本书里并没有找到令我满意的答案。虽然它提供了大量的示例，但这些示例更多的是作为基础概念的演示，而对于如何在实际复杂的工程项目中，根据具体工况进行模型简化、网格自适应、求解器选择以及结果的深入洞察，本书提供的指导相对有限。我可能需要结合其他更专业的书籍或者技术文档来弥补这些不足。

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老实说，我一开始对这本《ANSYS有限元原理与工程应用实例大全》抱有很大的期待，毕竟书名听起来就非常全面。但当我翻开它，试图寻找一些解决我眼前具体问题的灵感时，我发现它似乎过于侧重理论的阐述，而工程应用的深度和广度，与我预期的还有一定的差距。书中确实给出了一些实例，但这些实例的描述略显笼统，缺少一些关键细节，例如在复杂几何建模时，作者是如何处理细微特征的，或者在设置复杂边界条件时，有没有一些特殊的技巧可以分享。对于一些我遇到的非常规问题，例如材料非线性、接触面的复杂耦合等，我并没有找到足够有说服力的解决方案。虽然书中提到了一些基本原理，但如何将这些原理灵活地运用到实际复杂项目中，仍然需要读者自己大量的摸索和实践。它更像是一个入门级的指导，能够让你对有限元分析的基本流程有一个初步的认识，但如果想指望它能解决你遇到的所有工程难题，可能还需要搭配更多的专业文献或者向更有经验的工程师请教。总的来说，这本书作为一本基础性的参考资料尚可，但作为“大全”来说，它的实用性和深度还有待提升。

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这本书绝对是我最近几年读过的技术类书籍中最让我印象深刻的一本。我当初是因为工作需要，想深入了解ANSYS在实际工程项目中的应用，所以在网上搜罗了很久，最终选择了这本。拿到手之后，我首先被它厚实的体量和精美的排版所惊艳，感觉就像是一本“工具书”的百科全书。内容方面，它不像市面上很多教材那样只讲理论，而是花了大量篇幅去解析具体的工程案例。从结构力学、热力学到流体动力学，几乎涵盖了有限元分析的各个领域。每一个案例都提供了详细的建模过程、网格划分策略、载荷施加方法、边界条件设定，以及结果的后处理和解读。作者在讲解过程中，非常注重逻辑性和条理性，一步步引导读者去理解每个操作背后的原理和意义，而不是简单地罗列命令。我特别喜欢的是它在每个案例的最后，都会对结果进行深入的分析，指出可能存在的误差来源，并给出优化建议。这对于我们这些工程技术人员来说，简直是宝藏。它不仅仅是教会我们“怎么做”，更教会我们“为什么这么做”，以及“如何做得更好”。我真的觉得，这本书的价值远超其标价，强烈推荐给所有正在使用或计划使用ANSYS进行工程分析的同行们。

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