ANSYS-APDL高级工程应用实例分析与二次开发 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国水利水电出版社

作者:周宁

出品人:

页数:405

译者:

出版时间:2007-9

价格:52.00元

装帧:

isbn号码:9787508449777

丛书系列:

图书标签:

• ansys
• 结构设计
• 11
• ANSYS
• APDL
• 有限元
• 工程分析
• 二次开发
• 结构力学
• 热传导
• 电磁场
• 流体动力学
• 案例分析
• 数值计算

《工程仿真计算的艺术：从原理到实践》 本书旨在为广大工程师、研究人员及相关专业学生提供一套系统、深入的工程仿真计算理论与实践指南。我们不追求特定软件的操作技巧，而是将焦点置于理解和掌握工程仿真背后的核心原理、数值方法以及如何将这些知识转化为解决实际工程问题的强大工具。 核心内容概述： 第一部分：工程仿真计算的基本原理与方法论 工程问题建模与离散化： 物理现象的数学描述： 深入探讨力学（弹性力学、塑性力学、流体力学、热力学）、电磁学、材料科学等关键工程领域的基本控制方程。例如，我们会详细讲解弹性力学的泊松方程、流体力学的纳维-斯托克斯方程、热传导方程等，并分析它们在不同工程场景下的适用性和简化形式。 连续体离散化策略： 详细阐述有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）、有限体积法（FVM）等主流数值方法的理论基础、数学推导过程以及各自的优缺点。我们将从基本的单元（如杆单元、梁单元、三角形单元、四面体单元）出发，讲解如何构建代数方程组，并分析网格划分对计算精度的影响。 边界条件与初始条件的设定： 强调物理边界条件（如固定约束、载荷施加、热流、绝热边界）和初始条件（如初始位移、速度、温度）在仿真计算中的关键作用，并提供如何根据实际工程问题准确设定这些条件的指导。 数值算法与求解技术： 代数方程组的求解： 深入介绍直接求解法（如高斯消元法、LU分解）和迭代求解法（如共轭梯度法、雅可比迭代法）的原理、收敛性条件及在大型稀疏矩阵求解中的效率考量。 常微分方程与偏微分方程的数值求解： 讲解时间积分方法（如欧拉法、龙格-库塔法、中心差分法）在动态仿真中的应用，以及非线性问题的迭代求解策略（如牛顿-拉夫逊法）。 收敛性与稳定性分析： 探讨数值解的收敛性标准、稳定域的概念，以及如何通过选择合适的离散格式和时间步长来保证计算结果的可靠性。 第二部分：多物理场耦合仿真的理论与实践 多物理场问题的识别与建模： 耦合机理分析： 详细解析不同物理场之间的耦合关系，例如热-结构耦合（温度导致材料热膨胀或改变刚度）、流-固耦合（流体作用于结构产生变形，结构变形反过来影响流场）、电-磁-结构耦合（电磁力导致结构变形）等。 耦合策略： 介绍弱耦合、强耦合、并行耦合等不同的求解策略，分析其适用场景和对计算资源的需求。 典型多物理场仿真实例分析： 热应力分析： 针对高温设备、发动机部件等，分析温度分布对结构应力、应变的影响，并展示如何建立和求解耦合方程组。 流固耦合（FSI）分析： 以桥梁在风载作用下的振动、阀门内部流体作用下的变形为例，讲解如何模拟流体与结构之间的相互作用。 电热耦合分析： 针对电子设备的发热问题，分析电流密度对温度分布的影响，以及温度变化对材料导电性的反馈。 其他耦合现象： 涉及压电效应、声固耦合等，为读者提供更广泛的仿真应用视野。 第三部分：仿真结果的验证、优化与后处理 仿真结果的验证与不确定性分析： 与实验数据的对比： 强调仿真结果与实际实验测量值进行对比的重要性，讲解如何评估仿真模型的准确性。 解析解与简化模型的验证： 在可能的情况下，与已知的解析解或通过简化条件得到的解进行对比，以验证数值算法的正确性。 敏感性分析： 讲解如何评估输入参数变化对仿真结果的影响，从而识别关键设计参数。 不确定性量化（UQ）： 介绍如何考虑输入参数的不确定性，量化仿真结果的不确定性，从而做出更可靠的工程决策。 仿真模型的优化与参数化设计： 响应面法与代理模型： 介绍如何利用这些技术加速设计空间探索，减少对昂贵仿真计算的依赖。 拓扑优化与形状优化： 讲解如何根据性能指标自动寻找最优结构布局或边界形状。 参数化研究： 如何系统地改变设计参数，评估不同参数组合下的仿真结果，寻找最佳设计方案。 高级后处理技术： 结果可视化： 不仅局限于一般的云图和变形图，更深入探讨如何通过曲线图、矢量图、动画等方式清晰、直观地展示仿真结果，并从中提取有价值的信息。 数据提取与分析： 如何从大量的仿真数据中提取关键的工程参数（如最大应力、最大温度、位移幅值、频率等），并进行统计分析。 报告撰写： 指导读者如何规范、清晰地撰写仿真报告，包含模型描述、边界条件、求解器设置、结果分析、结论与建议等要素。 第四部分：工程仿真计算的未来趋势与挑战 高性能计算（HPC）与并行计算： 探讨并行计算在处理大规模、复杂仿真问题中的作用，介绍 MPI、OpenMP 等并行编程模型。 机器学习与人工智能在仿真中的应用： 展望 AI 技术在辅助建模、加速求解、结果预测等方面带来的机遇。 数字孪生与实时仿真： 讨论数字孪生概念如何与仿真技术结合，实现物理世界与数字世界的联动。 可持续性与绿色仿真： 关注仿真计算对环境的影响，以及如何开发更高效、低能耗的仿真方法。 本书不仅仅是一本关于特定软件的教程，而是致力于构建读者坚实的工程仿真计算理论基础，培养独立分析和解决复杂工程问题的能力。通过理论讲解、方法分析和实例剖析，帮助读者掌握仿真计算的“内功心法”，从而在未来的工程实践中游刃有余。

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这本书的排版和插图质量相当不错，这对于一本技术类书籍来说非常重要。清晰的APDL代码块划分，配合准确的窗口截图和结果可视化图表，使得阅读体验极为顺畅。我最欣赏的一点是，作者在介绍每一个关键的分析步骤时，都会附带一句精炼的总结，概括该步骤的核心目的和潜在陷阱。比如，在讲解场变量映射时，它不仅展示了如何操作，还明确指出了不同插值方法可能带来的误差差异。这种细致入微的处理，体现了作者对工程细节的极致追求。我发现自己不再需要频繁地在软件手册和书本之间来回切换，因为大部分关键信息和注意事项都被作者以一种高度集成的方式呈现了出来。对于需要高强度、长时间阅读技术文档的人来说，这种清晰、不拖泥带水的表达方式，无疑是提高学习效率的助推器。

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作为一名刚刚接触高性能计算和大规模结构分析的研究生，我感觉这本教材简直是为我量身定做的“武功秘籍”。我之前看了一些国外引进的教材，那些例子往往过于理想化，和我们实际工业界遇到的那些几何复杂、边界条件苛刻的案例相去甚远。而这本书中的“高级工程应用实例分析”，聚焦的都是那些让人头疼的实际问题，比如接触分析中的收敛难题，或者超材料结构的模态识别。作者似乎非常理解工程师在实际建模过程中会遇到的那些“坑”，并提前给出了规避和解决的策略。读到那些关于“求解器优化”和“收敛策略调整”的章节时，我深有体会，以往那些跑不出来的算例，现在似乎都有了明确的调试方向。这种基于实战经验的总结，是任何理论书籍都无法替代的宝贵财富。

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这本书的封面设计非常吸引人，那种深邃的蓝色调和流线型的工程图示，立刻就让人感觉到了它的专业性。我本来是想找一本能快速上手模拟软件操作的入门书籍，结果翻开这本后，我发现它远不止于此。书中对基础理论的阐述非常扎实，不像有些教程那样只是简单地告诉你“点这里”、“输入那个”，而是深入剖析了背后的物理原理和数值方法。比如，它在讲述非线性材料模型时，不仅给出了APDL的命令流，还详细解释了为什么选择特定的本构关系在工程实践中是至关重要的。这种深度阅读体验，让我对有限元分析有了更本质的理解，而不是停留在“会用”的层面。对于我这种需要解决复杂工程问题的工程师来说，这种“知其所以然”的讲解方式才是最宝贵的。它的结构安排也很有条理，从基础语法到高级应用，循序渐进，让人感觉每学到一个新的知识点都是一次扎实的进步，而不是零散的技巧堆砌。

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坦率地说，这本书的难度系数对我来说是偏高的，但正是这种挑战性，才让我觉得物有所值。我尤其欣赏其中关于“二次开发”部分的介绍，那简直是打开了我对工程自动化应用的一扇新大门。在实际工作中，我们经常遇到重复性高、需要定制化输出的计算任务，传统的手动操作效率低下且容易出错。这本书提供了一套系统的方法论，教导读者如何利用APDL的脚本语言去构建自己的分析流程。它不仅仅是罗列了一些函数的使用方法，而是结合了实际的案例，展示了如何将多个分析步骤串联起来，甚至是如何与其他软件进行数据交互。我尝试跟着书中的例子编写了一个简单的参数化模型，整个过程行云流水，极大地提升了我处理批处理任务的能力。这本书的价值在于，它把一个强大的工具（APDL）的使用上限，从软件自带的功能，提升到了用户能够想象到的任何高度。

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我必须承认，这本书的深度对于某些初学者来说可能有些“劝退”，因为它对读者的背景知识有一定的要求。它假设你已经掌握了有限元分析的基本概念，比如单元类型、积分点设置这些入门知识。因此，它没有花费篇幅去解释这些基础，而是直接切入到如何利用APDL的高级功能去解决那些更复杂的、需要精细控制的分析任务。我个人非常喜欢这种“直接上硬菜”的风格，它让我感觉时间没有被浪费在重复的理论回顾上。特别是关于疲劳寿命评估和冲击动力学部分的论述，逻辑严密，案例的设置非常贴近前沿研究方向。这本书更像是一本“进阶工程师的工具箱”，它提供的不是一套现成的答案，而是一套完整的、可以应对未来各种未知挑战的分析思维框架和高效实现手段。

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