機械結構有限元分析

• 書名 機械結構有限元分析

• 書號 978-7-118-06861-0

• 作者 宋志安等

• 出版時間 2010年6月

• 譯者

• 版次 1版1次

• 開本 16

• 裝幀 平裝

• 出版基金

• 頁數 298

• 字數 430

• 中圖分類 TH112

• 叢書名 普通高等院校“十二五”規劃教材

• 定價 35.00

本書系統、全面地介紹了有限元法的基本概念、基礎理論、基於ANSYS的有限元建模方法及其工程應用，使理論和實踐應用有機地結合起來，讓讀者不僅對機械結構有限元分析有較為全面的了解，更重要的是學會如何使用有限元法應用於畢業設計和解決實際工程問題。本書能使本科生充分鞏固材料力學理論、掌握有限元分析的原理和滿足本科生上機需要，通過本書的學習可以為畢業設計和以後工作提供幫助.　ANSYS是本書不可分割的一部分，全書按點(關鍵點、節點)、線(桁架、梁單元)、面(平面單元)、體(三維實體)內容展開，共分9章，第1章緒論、

機械結構有限元分析:ANSYS與ANSYS Workbench工程應用

第1章 緒論……………………1

1.1 有限元法國內外發展概況……………………1

1.2 基於 MATLAB 的有限元法基本理論……………………2

1.2.1 變分法……………………2

1.2.2 Rayleigh-Ritz 方法……………………4

1.2.3 加權余量法……………………10

1.2.4 函數降階與試探函數……………………16

1.3 有限元的特點……………………18

1.4 有限元法的應用……………………19

1.4.1 有限元法的應用範圍……………………19

1.4.2 有限元法在產品開發中的應用……………………19

思考題……………………21

第2章 ANSYS 基本操作……………………22

2.1 ANSYS12.0 基本介紹……………………22

2.1.1 ANSYS12.0 運行環境的配置……………………22

2.1.2 ANSYS12.0 界面介紹……………………23

2.1.3 ANSYS 文件類型……………………25

2.1.4 ANSYS 工作方式……………………26

2.1.5 ANSYS 的基本分析步驟……………………27

2.2 建立模型……………………28

2.2.1 指定工作目錄、作業名和分析標題……………………28

2.2.2 定義圖形界面過濾參數……………………29

2.2.3 ANSYS 的單位制……………………29

2.2.4 定義單元類型……………………30

2.2.5 定義單元實常數……………………32

2.2.6 定義材料屬性……………………34

2.2.7 創建幾何模型……………………35

2.2.8 對實體模型劃分網格……………………46

2.3 載入和求解……………………51

2.3.1 載入……………………51

2.3.2 求解……………………57

2.4 后處理……………………61

2.4.1 讀入結果數據……………………61

2.4.2 使用單元表……………………62

2.4.3 使用POST1 查看計算結果……………………65

思考題……………………69

第3章 桁架……………………70

3.1 一 維 桁 架……………………70

3.1.1 一維桁架傳統法求解理論……………………70

3.1.2 一維桁架傳統法求解方法……………………72

3.1.3 基於ANSYS 的有限元分析過程……………………74

3.2 二維桁架……………………78

3.2.1 二維桁架基礎理論……………………78

3.2.2 二維桁架工程實例傳統解法……………………81

3.2.3 傳統解題方法……………………82

3.2.4 基於MATLAB 的求解方法……………………84

3.2.4 基於ANSYS 的求解方法……………………86

3.3 空間桁架……………………93

3.3.1 引言……………………93

3.3.2 三維桁架分析理論基礎……………………93

3.3.3 編程思路……………………95

3.3.4 程序實現……………………99

3.3.5 結論……………………102

3.3.6 基於ANSYS 的有限元分析方法……………………102

思考題……………………106

第4章 梁理論與實例……………………108

4.1 梁理論……………………108

4.2 ANSYS 梁單元……………………109

4.3 位移函數推導梁單元的有限元格式……………………109

4.4 梁結構的靜力學分析實例……………………111

4.4.1 均布載荷力下樑的撓度分析……………………111

4.4.2 橋式起重機大梁受到均布載荷和集中力作用下的分析……………………118

4.4.3 懸臂樑優化算例……………………129

思考題……………………139

第5章 平面問題和軸對稱問題的有限元法……………………141

5.1 平面問題基本知識……………………141

5.1.1 平面應力問題……………………141

5.1.2 平面應變問題……………………141

5.1.3 平面問題基本方程……………………142

5.1.4 平面問題的三角形單元求解……………………143

5.2 軸對稱問題基本知識……………………145

5.2.1 軸對稱問題的定義……………………145

5.2.2 基本變數和基本方程……………………146

5.3 板分析實例……………………148

5.3.1 問題的描述……………………148

5.3.2 ANSYS 操作步驟……………………148

5.4 軸對稱圓筒分析實例……………………161

5.4.1 問題描述……………………161

5.4.2 ANSYS 操作步驟……………………162

思考題……………………173

第6章 薄板彎曲問題的有限元法……………………174

6.1 薄板彎曲的基本方程……………………174

6.1.1 定義及假設……………………174

6.1.2 薄板彎曲的基本方程……………………175

6.2 矩形薄板單元分析……………………179

6.2.1 矩形薄板單元的位移函數……………………179

6.2.2 矩形薄板單元的剛度矩陣……………………182

6.2.3 矩形薄板單元的載荷移置……………………186

6.2.4 計算例題……………………187

6.3 三角形薄板單元分析……………………188

6.3.1 三角形薄板單元的位移函數……………………189

6.3.2 三角形薄板的單元剛度矩陣……………………192

6.3.3 三角形薄板單元的載荷移置……………………195

6.4 ANSYS 求解板殼問題……………………196

6.4.1 殼單元的定義與使用……………………196

6.4.2 帶有加強筋平板的靜力分析……………………197

思考題……………………205

第7章 空間軸對稱問題……………………206

7.1 離散化……………………206

7.2 單元的應變和應力……………………207

7.2.1 單元位移函數……………………207

7.2.2 幾何方程……………………208

7.2.3 應力方程……………………209

7.3 單元剛度矩陣和等效節點載荷……………………210

7.3.1 單元剛度矩陣……………………210

7.3.2 等效節點載荷……………………210

第8章 三維實體……………………213

8.1 三維實體模型的定義……………………213

8.2 四節點四面體單元……………………213

8.3 基於四節點四面體單元的三維固體力學問題的有限元分析……………………215

8.4 ANSYS 中的三維單元示例……………………220

8.4.1 熱力學—實體單元……………………220

8.4.2 結構—實體單元……………………221

8.5 三維實體建模……………………222

8.5.1 模型生成……………………222

8.5.2 實體造型……………………224

8.6 ANSYS 與其他三維建模軟體的介面……………………235

8.6.1 用IGES 文件進行工作……………………235

8.6.2 IGES 輸入過程……………………236

8.6.3 ANSYS 和Pro/E 介面方法……………………236

8.6.4 ANSYS 和Catia 介面方法……………………237

8.7 對實體單元劃分網格的方法……………………237

8.7.1 如何對實體模型進行網格劃分……………………237

8.7.2 定義單元類型……………………238

8.7.3 網格劃分控制……………………238

8.8 工程實例——輪子的受力分析……………………241

8.8.1 問題的描述……………………241

8.8.2 GUI 操作方式……………………242

8.8.3 命令流方式……………………254

思考題……………………257

第9章 ANSYS Workbench 簡介及應用……………………258

9.1 參數化建模模塊DM……………………259

9.1.1 DM 模塊啟動……………………259

9.1.2 DM 中建立螺旋彈簧模型……………………261

9.1.3 簡單幾何體特徵創建……………………263

9.2 分析工具模塊 DesignSpace……………………266

9.2.1 DS 模塊啟動……………………266

9.2.2 螺旋彈簧的靜力分析……………………267

9.2.3 螺旋彈簧的模態分析……………………279

9.3 優化設計模塊DX……………………281

9.3.1 DX 模塊啟動……………………283

9.3.2 螺旋彈簧的優化設計……………………283

思考題……………………289

參考文獻……………………290"