有限元基础理论与ANSYS.0应用

　　《有限元基础理论与ANSYS14.0应用/普通高等教育“十二五”规划教材》就矩阵分析法引出有限元的基本思想和分析步骤，介绍结构有限元法的基本理论。有限元法的具体运用无需读者去学习烦琐的编程软件与复杂的数值方法，而是通过ANSYS在各种问题求解中的应用的学习加深对有限元理论的理解，具备用有限元理论或ANSYS处理分析实际问题的能力。本书作者常年致力于有限元分析教学研究，拟倾尽全力编成此书，推动有限元理论与ANSYS软件的推广应用。

前言
第1章 有限单元法与ANSYS入门
1.1 发展与现状
1.2 矩阵分析法及有限单元法分析的一般步骤
1.2.1 矩阵分析法
1.2.2 有限单元法分析的一般步骤
1.3 ANSYS基本操作
1.3.1 ANSYS安装
1.3.2 ANSYS启动、用户界面及退出
1.3.3 ANSYS操作方式
1.3.4 ANSYS典型分析过程
1.3.5 ANSYS文件管理及日志文件使用
1.4 本章小结
1.5 思考与练习
第2章 有限单元法基础理论
2.1 结构静力学问题的有限单元法
2.1.1 平面问题有限单元法
2.1.2 轴对称问题有限单元法
2.1.3 空间问题有限单元法
2.1.4 等参数有限单元法
2.1.5 单元与整体分析
2.2 结构动力学问题有限单元法
2.2.1 运动方程
2.2.2 质量矩阵
2.2.3 阻尼矩阵
2.2.4 结构自振频率与振型
2.2.5 振型叠加法求解结构的受迫振动
2.3 结构非线性有限单元法
2.3.1 塑性力学问题
2.3.2 大位移问题
2.4 本章小结
2.5 思考与练习
第3章 ANSYS建模
3.1 建模基础
3.1.1 模型生成
3.1.2 坐标系统
3.1.3 工作平面
3.1.4 实体模型
3.1.5 有限元模型
3.2 建立复杂有限元模型
3.3 连接板建模实例
3.4 轴类零件建模实例
3.4.1 自底向上建模
3.4.2 自顶向下建模
3.5 圆柱齿轮建模实例
3.6 本章小结
3.7 思考与练习
第4章 结构线性静力分析
4.1 结构静力分析过程与步骤
4.1.1 建立模型
4.1.2 施加载荷并求解
4.1.3 检查结果
4.2 连杆受力分析实例
4.3 圆孔应力集中分析实例
4.4 本章小结
4.5 思考与练习
第5章 动力学分析
5.1 动力学分析的过程与步骤
5.1.1 模态分析
5.1.2 谐响应分析
5.1.3 瞬态动力学分析
5.2 机翼模态分析实例
5.3 汽车悬架系统的谐响应分析实例
5.4 本章小结
5.5 思考与练习
第6章 非线性分析
6.1 基本概念
6.2 非线性分析的过程与步骤
6.2.1 建模
6.2.2 加载求解
6.2.3 查看结果
6.3 装载时矿石对车厢的冲击非线性分析实例
6.4 圆盘塑性变形分析实例
6.5 销与销孔接触分析实例
6.6 本章小结
6.7 思考与练习
第7章 其他问题分析
7.1 热分析
7.1.1 热分析单元
7.1.2 稳态热分析过程
7.1.3 瞬态热分析过程
7.1.4 耦合分析的过程和步骤
7.1.5 冷却栅管的热分析实例
7.1.6 包含焊缝的金属板热膨胀分析实例
7.2 流体动力学分析
7.2.1 FLOTRAN CFD分析的概念与基本步骤
7.2.2 管内流动分析实例
7.3 电磁场分析
7.3.1 电磁场分析的基本步骤与概念
7.3.2 2D静态电磁场分析实例
7.4 DesignXplorer概述
7.5 本章小结
7.6 思考与练习
附录
附录A弹性力学的基本方程
附录BANSYS程序中常用量和单位
参考文献

　　本书坚持理论与实践紧密结合的原则，将有限元理论与ANSYS操作结合在一起，以期有助于促进有限元理论与ANSY．S的学习、应用与普及推广。
　　有限单元法是当前工程技术领域最常用、最有效的数值方法，已成为现代工程设计技术不可或缺的重要组成部分。ANSYS软件是融结构流体、电场、磁场、声场及热传导等领域静力学、动力学及边界耦合问题分析于一体的大型通用有限元分析软件，由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件（如Pro／E、UG、NASTRAN、I—DEAS、A．utoCAD）及机械仿真软件（如A．DAMS）接口，实现数据的共享和交换，是现在产品设计中的高级CAE工具之一。
　　本书是为土木、水利、机械等工科专业本科生、研究生和工程技术人员学习有限单元法和ANSYS操作而编写的教材。编者集多年从事本科生、研究生教学与科研经验，编写时力求深入浅出、概念清晰、思路简明、系统性强。论述以ANSYSl4．0软件为主，兼顾其他版本；为了能够和其他参考资料相互印证，便于A：NSY．S学习，书中诸多例题以操作过程为主线，有的采用公制单位，有的采用英制单位，尽管ANSYS程序中并不特别强调物理量的单位。需要特别指出的是，一个分析过程内英制和公制单位不可混用！
　　本书依次介绍结构静力学问题、结构动力学问题、结构非线性问题、温度场、流体力学及电磁场问题分析的有限单元方法及ANSYS操作步骤。第1章对有限单元法及ANSYS分析进行全面概述，以便总体把握其中的要点；第2章介绍了有限单元法的基础知识及应用，涉及结构静力学、结构动力学、结构非线性等问题的有限单元法理论；第3—7章主要讲述ANSYS操作，第3章介绍ANSYS建模与网格划分，对连接板、轴类零件、圆柱齿轮等建模过程进行实例操作；第4章介绍结构线性静力分析过程，对连杆受力分析、圆孔应力集中分析等进行实例操作；第5章介绍动力学分析过程，对机翼模态分析、汽车悬架系统的谐响应分析等进行实例操作；第6章介绍非线性分析过程，对装载时矿石对车厢的冲击非线性分析、圆盘塑性变形分析、销与销孔接触分析等进行实例操作；第7章介绍热分析、流体力学分析、电磁场分析等过程与实例操作。书后附录还提供了弹性力学的基本方程、各领域常用量及其单位换算关系。
　　本书由张洪信、管殿柱任主编，参加编写工作的还有徐鹏飞、韩本宝、段本明、宋一兵、王献红、李文秋、付本国、赵景波、赵景伟、田绪东、张轩、段辉、汤爱君等，同时特别感谢青岛大学研究生处对本教材编写出版的大力支持。
　　由于编者水平有限，不足之处在所难免，欢迎广大读者批评指正。
　　编者