ANSYS有限元分析从入门到精通 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民邮电

作者:张应迁//张洪才

出品人:

页数:456

译者:

出版时间:2010-7

价格:59.00元

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isbn号码:9787115230331

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图书标签:

• 机械工业
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好的，为您撰写一本名为《高级结构动力学与非线性有限元方法》的图书简介，内容专注于超越基础有限元分析（FEA）范畴的高级主题，完全避开《ANSYS有限元分析从入门到精通》所覆盖的基础内容。 --- 图书简介：高级结构动力学与非线性有限元方法 聚焦前沿、深化理论、解决复杂工程挑战 《高级结构动力学与非线性有限元方法》 旨在为具有坚实有限元基础（包括但不限于静力学、模态分析、基础瞬态响应）的工程师、研究人员和高年级学生提供一个深入钻研复杂物理现象和先进数值算法的平台。本书摒弃对入门级概念的冗余介绍，直接切入现代工程仿真中最为苛刻和前沿的领域：高度非线性和动态响应的精确建模与求解。 本书结构严谨，理论与工程实践紧密结合，致力于将读者从“会用软件”提升到“理解和设计求解器”的层面。 --- 第一部分：高级结构动力学理论与数值方法 本部分系统回顾并深化了结构动力学的核心理论，重点探讨了在极限载荷、冲击以及高频响应下，传统方法失效时所需要的替代方案。 第一章：二次型动力学与特征值问题再探 深入探讨大型稀疏矩阵特征值问题的求解策略，超越 Lanczos 算法的基础应用。重点剖析 Jacobi-Davidson 方法 在高精度模态分析中的性能优势和实现细节。解析模态叠加法在处理非线性问题时的局限性，并引入 频率相关阻尼（FRD） 模型的精确插值技术，以更真实地模拟材料阻尼在不同频率下的变化特性。 第二章：显式动力学与冲击响应分析 详细阐述 中心差分法 在显式动力学中的稳定性和精度控制。本书着重讲解 大时间步长限制（CFL 条件） 的物理意义，并对比了子迭代法在解决强非线性瞬态问题时的效率与可靠性。内容涵盖了如何优化单元选择和接触算法，以有效处理高速碰撞、爆炸波传播等极端载荷工况下的能量耗散机制。 第三章：随机振动与疲劳寿命预测 系统介绍 功率谱密度（PSD） 理论在结构设计中的应用。深入探讨 随机响应分析（RSA） 的理论基础，包括白噪声激励和有色噪声激励的处理方法。重点教授如何将模态分析结果与随机载荷谱相结合，进行疲劳损伤累积的生命周期预测，特别关注 随机行走模型 在地震工程和航空航天结构设计中的实际应用。 --- 第二部分：非线性有限元方法与本构关系 本部分是全书的核心，聚焦于描述材料、几何和接触的复杂非线性行为，并探讨如何高效、稳定地求解由此产生的巨大非线性代数方程组。 第四章：几何非线性：大变形理论与更新拉格朗日描述 全面解析 更新拉格朗日（Updated Lagrangian, UL） 描述下的应力率计算。详细推导在大旋转、大变形下，应变张量的精确形式（如 Green-Lagrange 应变）。重点讲解 雅可比矩阵（Jacobian Matrix） 在几何非线性中的构建，以及如何通过 虚功原理 建立非线性平衡方程的残差项。 第五章：弹塑性与粘塑性本构模型的高级实现 超越简单的 Von Mises 屈服准则，本书深入探讨 强化理论（Hardening Rules） 的数值实现。详细介绍： 1. 随动强化（Kinematic Hardening）：Barlat-Drucker-Palgen 模型及其在板材成形中的应用。 2. 等向强化（Isotropic Hardening）：多曲面屈服准则的数值迭代方法。 3. 粘塑性（Viscoplasticity）：Perzyna 模型和 Bodner-Partom 模型的精确积分方案，适用于高温和高应变率问题。 第六章：接触分析与摩擦建模的数值挑战 接触作为结构非线性中最难收敛的部分，本书提供了深入的数值策略： 1. 接触算法对比：详细分析 惩罚法、增广拉格朗日法（Augmented Lagrangian） 和 乘子法（Multiplier Method） 在接触刚度矩阵构建上的差异和适用性。 2. 摩擦模型：深入研究 库仑摩擦模型 的数值实现，特别是如何处理摩擦角区域的接触状态切换（粘滞-滑动）。 3. 接触稳定性：讨论接触迭代中的“跳跃”现象，并提供基于弧长控制的接触收敛策略。 --- 第三部分：求解器技术与收敛控制策略 本部分旨在揭示高效求解大规模非线性问题的“幕后技术”，这是实现复杂仿真收敛的关键。 第七章：非线性迭代方法与线索控制 系统剖析求解 $mathbf{R}(mathbf{u}) = mathbf{0}$ 的核心策略。详细对比 牛顿法（Newton's Method）、准牛顿法（Quasi-Newton Methods，如 BFGS） 和 修正牛顿法（Modified Newton） 的收敛速度和计算成本。 重点讲解： 线索控制技术：如何通过 线搜索（Line Search） 保证每次迭代的能量下降，避免陷入局部极小值。 弧长法（Arc-Length Method）：深入解析 布雷兹（Brezzi-Brezzi） 和 Riks 方法 在路径跟踪中的应用，特别是在屈曲和后屈曲分析中的稳定性提升。 第八章：预条件子与迭代求解器在 FEA 中的应用 摒弃直接求解（Direct Solvers）在高维问题中的局限性，本书重点推崇高效的迭代求解器。详细介绍 预条件子（Preconditioners） 的设计艺术： 1. 代数多重网格（AMG）：作为处理刚度矩阵病态性的终极工具，详细介绍其构造原理和在各向异性材料中的表现。 2. 不完全 LU 分解（ILU）：分析不同填充水平（Level Fill）对求解效率和内存占用的影响。 通过实际案例展示如何根据问题特性（如联系类型、网格质量）选择最优的迭代求解器与预条件子组合。 --- 适用对象 本书是为那些希望深入理解并掌握复杂非线性及动态问题的数值模拟技术的专业人士编写的。它要求读者对线性代数、微分方程以及基础有限元方法有扎实的掌握。本书是从事先进材料建模、冲击动力学、高精度结构分析、以及求解器开发工作的工程师和研究人员不可或缺的参考手册。 学习本书，您将能够自信地处理传统软件“黑箱”难以解决的结构工程难题。

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作为一名在工业领域工作多年的工程师，我深知仿真技术在产品研发和优化过程中扮演着至关重要的角色。ANSYS 作为行业领先的仿真软件，其功能强大且应用广泛。然而，要真正精通 ANSYS，并将其有效应用于解决实际工程问题，并非易事。《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书，为我提供了一个全面而深入的学习平台。我欣赏本书的严谨性和系统性。它不仅涵盖了 ANSYS 软件的基础操作，更深入探讨了有限元分析的理论基础和应用技巧。例如，在讲解结构分析时，本书详细阐述了静态分析、动态分析、模态分析、屈曲分析等不同分析类型的原理、适用范围以及相关的设置要点。对于网格划分，本书不仅介绍了不同单元类型的特点，还提供了多种网格划分策略，如自由网格、映射网格、多区域网格等，并指导读者如何根据模型复杂度和精度要求进行选择。我印象特别深刻的是，书中关于“结果后处理”的讲解。作者详细介绍了如何有效地提取和分析仿真结果，如应力、应变、位移、温度、振动频率等，并提供了多种可视化和数据处理的方法，帮助工程师更直观地理解分析结果，并从中提取有价值的设计信息。书中还包含了很多实际工程案例，这些案例来源于真实的产品设计场景，涵盖了从零部件到大型结构的分析，为我提供了宝贵的实践经验。通过学习这本书，我不仅巩固和提升了 ANSYS 的使用技能，更重要的是，我学会了如何将有限元分析的方法论应用到解决实际工程问题中，有效地指导产品设计和优化，从而缩短研发周期，降低制造成本，提升产品性能。

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我是一名在汽车工程领域工作的工程师，日常工作中需要进行大量的碰撞仿真、NVH 分析和结构强度校核。ANSYS 作为行业内的领军软件，其强大的功能能够很好地满足这些需求。然而，要真正掌握 ANSYS 的精髓，并将其应用于解决实际问题，并非易事。《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书，为我提供了一个非常系统和全面的学习框架。我非常欣赏本书对“接触”的讲解，尤其是在进行碰撞分析时，接触的定义和设置至关重要。书中详细介绍了各种接触类型，如面面接触、边面接触、点面接触等，以及接触的属性设置，如刚度、阻尼、粘滞系数等，并提供了大量的案例，指导读者如何根据实际的碰撞场景来设置接触，从而获得准确的仿真结果。此外，书中关于“瞬态动力学分析”的章节也让我受益匪浅。它详细介绍了瞬态分析的基本原理，包括时间步长的选择、求解器的类型以及结果的后处理，并提供了如何进行碰撞仿真、冲击响应分析等实际案例。通过学习这本书，我不仅能够熟练地运用 ANSYS 进行复杂的汽车工程仿真分析，更重要的是，我能够根据仿真结果，对汽车结构进行优化，从而提高汽车的安全性能、乘坐舒适性和燃油经济性，这对我提升个人专业能力和工作效率起到了极大的推动作用。

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在我多年的工程实践中，我曾尝试过多种不同的有限元分析软件，但最终还是被 ANSYS 的强大功能和灵活性所吸引。然而，要充分发挥 ANSYS 的潜力，对其核心概念和操作流程的深入理解是必不可少的。《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书，为我提供了一条清晰的学习路径。它以一种非常直观和易于理解的方式，将有限元分析这个复杂的主题分解成一系列可管理的部分。我特别喜欢书中对“单元”的讲解，作者详细介绍了各种单元的类型、节点定义、形状函数以及它们在不同问题中的适用性。例如，在讲解壳单元时，作者不仅解释了薄壳和厚壳单元的区别，还通过具体的工程实例，展示了如何选择合适的壳单元来模拟飞机蒙皮、汽车车身等结构。此外，书中关于“网格”的章节也让我受益匪浅。我学会了如何根据几何特征、载荷分布和精度要求，来制定合理的网格划分策略，以及如何使用 ANSYS 的网格控制工具来优化网格质量，避免出现奇异单元和高纵横比单元。更重要的是，这本书不仅仅是关于软件操作的指南，它还深入探讨了有限元分析的理论基础，例如材料本构模型、边界条件的处理、载荷施加的注意事项以及结果的解释和验证。通过学习本书，我不仅能够熟练地运用 ANSYS 进行各种结构分析，如静力分析、模态分析、瞬态分析等，还能够更深入地理解分析结果的物理意义，并根据仿真结果对设计进行优化，从而提高产品的可靠性和性能。

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作为一名曾经对有限元分析望而却步的机械设计初学者，我深感《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书的价值。它如同一个循循善诱的老师，将原本复杂难懂的有限元分析过程，化繁为简，带我一步步走进这个领域。我尤其欣赏书中关于“建模”的章节，作者详细介绍了如何在 ANSYS 中创建几何模型，包括草绘、实体建模、曲面建模等，并提供了各种建模技巧和注意事项。例如，在进行装配体仿真时，书中详细阐述了如何导入多个零件，如何进行配合，以及如何将装配体转换为可进行有限元分析的单个模型。这对于我进行复杂机械产品的仿真分析至关重要。此外，书中关于“结果的可视化”的讲解也让我眼前一亮。它不仅介绍了如何查看位移、应力、应变等基本结果，还提供了各种高级可视化功能，如云图、矢量图、动画等，帮助我们更直观地理解分析结果的分布和变化。通过学习这本书，我不仅能够熟练地运用 ANSYS 进行各种结构和模态分析，更重要的是，我能够根据仿真结果，对设计进行优化，从而提高产品的性能和可靠性，这对我提升个人设计能力和职业竞争力起到了至关重要的作用。

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我是一名在职的结构工程师，在工作中经常需要运用有限元分析来解决实际工程中的结构稳定性、强度和变形问题。在过去，我主要依赖于一些前辈的经验和零散的学习资料来操作 ANSYS 软件，虽然能够勉强完成任务，但总感觉对整个分析流程的理解不够深入，有时遇到一些复杂的问题，也会感到力不从心。直到我遇到了《ANSYS有限元分析从入门到精通》，才真正体验到了系统学习的魅力。《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书的结构非常合理，它从软件的基本操作界面介绍开始，逐步深入到各个分析模块的功能和应用。我尤其欣赏书中对不同类型分析（如静态结构分析、模态分析、屈曲分析、热分析等）的讲解。它不仅详细介绍了每个分析类型所涉及的物理原理，还提供了大量的实际案例，这些案例覆盖了桥梁、建筑、机械零件等多个工程领域，贴近实际工作需求。书中对网格划分技术的讲解也十分到位，作者详细阐述了不同网格单元（如四节点四边形单元、三节点三角形单元、壳单元、实体单元等）的适用场景，以及网格质量对计算精度的影响。我学会了如何根据几何形状和载荷条件，选择合适的网格密度和类型，以获得准确可靠的分析结果。此外，书中关于载荷和约束的施加方式、边界条件的设定、以及结果的后处理和验证等方面的内容，也给了我很多启发。特别是书中关于如何识别和处理不收敛问题、如何进行网格收敛性研究、以及如何通过对比实验数据来验证分析结果的章节，对我来说是受益匪浅。通过学习这本书，我不仅熟练掌握了 ANSYS 软件的各项功能，更重要的是，我建立了一套科学的 FEA 分析方法论，能够更高效、更准确地解决工作中遇到的各种复杂工程挑战，大大提升了我的工作效率和专业能力。

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我是一名刚刚接触到有限元分析的学生，对于这门学科既好奇又感到些许茫然。在老师的推荐下，我选择了《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书作为我的学习入门指南。这本书简直是为我这样的初学者量身定做的！它没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是从最基本、最核心的概念讲起，例如什么是节点、什么是单元、什么是刚度矩阵，作者都用非常生动形象的比喻来解释，让我一下子就明白了这些抽象的概念。我尤其喜欢书中关于“模型简化”的章节，在实际工程问题中，我们不可能直接对真实世界的复杂模型进行分析，总需要进行一定的简化。书中详细地介绍了如何根据实际情况，对模型进行几何简化、材料简化、边界条件简化等，并讲解了这些简化对分析结果可能产生的影响。这让我意识到，有限元分析不仅仅是软件操作，更是一种科学的工程思维。在学习软件操作方面，这本书也做得非常出色。书中提供了大量的ANSYS软件界面截图，并详细标注了每个按钮和选项的功能，即使是我这样一个对软件完全不熟悉的初学者，也能够轻松地跟着操作，完成从建立模型到后处理的整个流程。我尝试着按照书中的步骤，分析了一个简单的梁的弯曲变形，在书中详细的指导下，我顺利地完成了网格划分、加载、求解和结果的查看，并且对结果进行了一定的分析，例如查看不同截面的应力分布。这种亲手实践并获得结果的体验，让我对有限元分析产生了浓厚的兴趣，也让我对未来的学习充满了信心。

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作为一个在校的博士生，我正在进行关于材料失效机制的研究，而有限元分析是我进行数值模拟和理论验证的重要工具。在众多关于 ANSYS 的文献和书籍中，《ANSYS有限元分析从入门到精通》以其系统性的结构和深入的讲解脱颖而出。这本书不仅详细介绍了 ANSYS 软件的基本操作，更重要的是，它深入剖析了有限元分析的理论基础。我特别欣赏书中对“边界条件”的阐述，它详细介绍了各种类型的约束和载荷，以及如何根据实际问题精确地将其施加到模型上。例如，在进行接触分析时，书中详细解释了不同接触类型（如无摩擦接触、粘滞接触、摩擦接触）的设置，以及接触面啮合的策略，这对于我研究复杂结构件之间的相互作用至关重要。此外，书中关于“材料模型”的章节也给了我很大的启发。它不仅介绍了线弹性材料模型，还深入探讨了非线性材料模型，如塑性、弹塑性、损伤模型等，并提供了相应的 ANSYS 实现方法。这对于我的研究课题，即材料在复杂应力状态下的失效行为，提供了重要的理论支撑和实践指导。通过学习这本书，我不仅能够熟练地使用 ANSYS 进行各种复杂的结构和失效仿真分析，更重要的是，我能够更深刻地理解有限元分析的内在机理，从而更有针对性地设置仿真参数，提高仿真结果的准确性和可靠性。这本书为我的科研工作提供了强大的技术支持，也让我对未来的研究方向有了更清晰的认识。

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我是一名在能源领域工作的工程师，经常需要进行热-结构耦合分析，以评估设备在高温高压环境下的服役性能。《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书，为我提供了一个非常宝贵的学习资源。它不仅仅是一本操作手册，更是一本帮助我建立正确仿真思维的导师。我非常喜欢书中关于“载荷”的讲解，它详细介绍了各种类型的载荷，如恒定载荷、随时间变化的载荷、均布载荷、集中载荷等，以及如何将这些载荷准确地施加到模型上。例如，在进行热应力分析时，书中详细阐述了如何定义温度载荷，如何施加热源，以及如何考虑材料的热膨胀系数。这对于我评估锅炉、换热器等设备在复杂热工况下的应力分布至关重要。此外，书中关于“收敛性”的章节也让我受益匪浅。有限元分析的结果是否可靠，很大程度上取决于网格的精细程度和数值算法的收敛性。作者详细介绍了如何进行网格收敛性研究，如何通过增加网格密度来提高结果的精度，以及如何通过调整求解器设置来保证计算的收敛。通过学习这本书，我不仅能够熟练地运用 ANSYS 进行各种复杂的热-结构耦合分析，更重要的是，我能够根据仿真结果，对设计进行优化，从而提高设备的可靠性和使用寿命，降低运行成本，这对我来说具有非常重要的实际意义。

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这本书简直是我工程学习生涯中的一座灯塔！作为一个在读的机械工程专业学生，我一直对有限元分析（FEA）这个概念心生向往，但同时又感到一丝畏惧。在接触到《ANSYS有限元分析从入门到精通》之前，我对FEA的理解仅限于一些零散的理论概念，总觉得它离我遥不可及，需要极高的数学功底和深厚的工程背景才能驾驭。然而，当我翻开这本书的第一页，我就被它清晰、有条理的结构所吸引。作者从最基础的概念入手，循序渐进地讲解了有限元分析的基本原理，包括单元类型、节点、形函数、刚度矩阵等等，用非常易懂的语言和形象的比喻解释了这些核心概念。尤其令我印象深刻的是，书中并没有直接丢给我们复杂的数学推导，而是通过一些直观的例子和图示，让我们能够快速理解 FEA 的内在逻辑。例如，在讲解单元类型时，作者通过类比弹簧、梁等结构，生动地展示了不同单元在模拟实际问题时的优势和局限性。此外，书中对于 ANSYS 软件的操作步骤也进行了详尽的介绍，从建模、划分网格到施加载荷、求解和后处理，每一个环节都辅以大量的截图和清晰的操作说明。我尝试按照书中的步骤进行了一些简单的结构力学分析，如悬臂梁的应力应变分析、圆孔板的应力集中现象等，发现结果与理论计算非常吻合，这极大地增强了我的信心。更重要的是，这本书不仅仅是操作手册，它更注重培养读者的 FEA 思维方式，让我们理解为什么需要这样做，而不是盲目地敲击键盘。它教会我如何根据实际问题的特点选择合适的单元类型、网格密度，以及如何解读分析结果，辨别可能存在的误差。在我看来，这本书真正做到了“从入门到精通”，它为我打开了通往 FEA 世界的大门，让我能够自信地运用 ANSYS 解决复杂的工程问题，为我的毕业设计和未来的职业生涯打下了坚实的基础。

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作为一名渴望在机械设计领域有所建树的青年工程师，我一直深知掌握先进的仿真工具的重要性。在众多仿真软件中，ANSYS 因其强大的功能和广泛的应用而备受瞩目。然而，对于初学者而言，ANSYS 的学习曲线确实不容小觑。《ANSYS有限元分析从入门到精通》这本书，可以说是为我这样一个“小白”量身打造的。它以一种非常友好的方式，将看似高深莫测的有限元分析过程分解成一个个易于理解的步骤。从软件的安装与配置，到建立模型、定义材料属性，再到选择单元类型、划分网格，以及施加边界条件和载荷，每一个环节的讲解都辅以清晰的图文说明，让我能够跟着书本一步步操作，仿佛拥有了一位经验丰富的导师在身边指导。我特别喜欢书中关于“网格”的章节，作者用大量的图例展示了不同质量的网格对结果的影响，让我深刻理解了“好网格是精确分析的基础”这一道理。同时，书中还针对不同结构的特点，提供了网格划分的策略和技巧，这对我后续自己进行分析提供了极大的帮助。更让我惊喜的是，本书并没有仅仅停留在软件操作层面，它还深入浅出地讲解了有限元分析背后的理论基础，例如在讲解应力分析时，会涉及到材料力学中的应力-应变关系，在讲解模态分析时，会涉及到振动力学中的固有频率和振型概念。这种理论与实践相结合的教学方式，让我不仅学会了“怎么做”，更理解了“为什么这么做”，从而能够更好地运用 FEA 来解决实际的机械设计问题。通过学习这本书，我不仅能够独立完成各种复杂的结构和热仿真分析，还能够根据分析结果优化设计方案，提升产品性能，这对于我提升个人竞争力起到了至关重要的作用。

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