有限元法原理與ANSYS應(yīng)用

內(nèi)容概要

　　本書共分14章，內(nèi)容包括有限元基本理論和有限元軟件應(yīng)用兩個(gè)部分。第1章—第2章介紹了有限元解題思想和應(yīng)用領(lǐng)域、學(xué)習(xí)有限單元法必備的力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。第3章介紹了有限單元法的一般原理、剛度矩陣的求解以及非節(jié)點(diǎn)載荷等效移置方法。第4章—第8章介紹了桿系結(jié)構(gòu)(包括桁架、框架)、平面問(wèn)題、軸對(duì)稱問(wèn)題、空間問(wèn)題、板殼問(wèn)題等六大專題的單元特性和工程實(shí)例。第9章介紹了ansys11．0的模塊組成、界面風(fēng)格。第10章—第11章介紹了ansys實(shí)體建模技術(shù)、網(wǎng)格生成技術(shù)。第12章介紹了載荷與約束的施加以及ansys的總體剛度方程求解模塊。第13章介紹了ansys強(qiáng)大的后處理技術(shù)。第14章介紹了ansys在大工程問(wèn)題中的工程應(yīng)用，展示了各類問(wèn)題的ansys求解全過(guò)程。
　　本書以高等院校本科生、研究生正式教材為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用技術(shù)，精心打造的面向21世紀(jì)的教材，并可作為從事有限元工程計(jì)算的技術(shù)人員的參考資料。

書籍目錄

第1章　緒論
　1.1　有限單元法產(chǎn)生的背景
　1.2　有限元單元法的基本解題思想
　1.3　有限單元法的發(fā)展及應(yīng)用領(lǐng)域
　1.4　有限單元法的特點(diǎn)
　1.5　有限元常用軟件簡(jiǎn)介
　1.6　工程應(yīng)用的結(jié)構(gòu)分析問(wèn)題分類
　1.7　結(jié)構(gòu)靜力分析問(wèn)題的模型簡(jiǎn)化
第2章　有限單元法力學(xué)基礎(chǔ)
　2.1　彈性力學(xué)中的基本假設(shè)
　2.2　彈性力學(xué)中的基本概念
　2.3　彈性力學(xué)的基本方程
　2.4　圣維南原理
　2.5　彈性力學(xué)中的虛位移原理
　2.6　基本失效理論
第3章　有限單元法的一般原理
　3.1　有限單元法的基本要素
　3.2　有限單元法的解題過(guò)程
　3.3　自然離散結(jié)構(gòu)有限元?jiǎng)偠确匠痰慕⑦^(guò)程
　3.4　連續(xù)體結(jié)構(gòu)有限單元法的一般原理
　3.5　單元階次簡(jiǎn)介
　3.6　總體剛度矩陣的建立技術(shù)
　3.7　結(jié)構(gòu)剛度矩陣的性質(zhì)
　3.8　非節(jié)點(diǎn)載荷的等效移置及通用公式
　3.9　結(jié)構(gòu)有限元方程求解方法
　3.10　有限單元法的通用方程
第4章　桿系結(jié)構(gòu)的有限單元法
　4.1　二力桿系結(jié)構(gòu)的有限元分析
　4.2　桁架結(jié)構(gòu)解題應(yīng)用實(shí)例
　4.3　梁?jiǎn)卧挠邢拊治?br />　4.4　框架結(jié)構(gòu)有限元解題應(yīng)用實(shí)例
第5章　平面問(wèn)題的有限單元法
　5.1　平面問(wèn)題概述
　5.2　平面線性單元特性分析
　5.3　面積坐標(biāo)的應(yīng)用
　5.4　平面二次單元
　5.5　平面等參數(shù)單元
　5.6　平面問(wèn)題有限單元法應(yīng)用實(shí)例
第6章　軸對(duì)稱問(wèn)題的有限單元法
　6.1　軸對(duì)稱問(wèn)題單元
　6.2　3節(jié)點(diǎn)三角形環(huán)單元
　6.3　四邊形環(huán)狀等參單元
　6.4　軸對(duì)稱問(wèn)題應(yīng)用實(shí)例
第7章　板殼問(wèn)題的有限元法
　7.1　薄板彎曲問(wèn)題概述
　7.2　矩形薄板單元
　7.3　三角形薄板單元
　7.4　薄殼問(wèn)題概述
　7.5　平面矩形殼體單元
　7.6　三角形殼體單元
　7.7　應(yīng)用實(shí)例
第8章　空間問(wèn)題有限單元法
　8.1　常用空間問(wèn)題單元簡(jiǎn)介
　8.2　4節(jié)點(diǎn)四面體單元
　8.3　體積坐標(biāo)簡(jiǎn)介
　8.4　10節(jié)點(diǎn)四面體單元簡(jiǎn)介
　8.5　8節(jié)點(diǎn)六面體單元
　8.6　20節(jié)點(diǎn)六面體單元簡(jiǎn)介
　8.7　空間等參單元
第9章　ansys軟件概述
　9.1　ansys軟件簡(jiǎn)介
　9.2　ansys軟件的模塊組成
　9.3　ansys軟件的特點(diǎn)
　9.4　ansys運(yùn)行環(huán)境的預(yù)配置
　9.5　ansys圖形界面的交互操作
　9.6　ansys的文件管理與數(shù)據(jù)庫(kù)操作
　9.7　退出ansys境
第10章　ansys幾何模型建模
　10.1　有限元實(shí)體建?；A(chǔ)
　10.2　工作環(huán)境設(shè)置
　10.3　幾何模型建模技術(shù)
　10.4　圖元選擇集的建立
　10.5　組建復(fù)雜幾何模型——布爾運(yùn)算
　10.6　建模實(shí)例
第11章　ansys幾何模型網(wǎng)格劃分
　11.1　有限元網(wǎng)格生成方法
　11.2　定義單元屬性
　11.3　分配單元屬性
　11.4　設(shè)定網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格形狀
　11.5　自由網(wǎng)格劃分與映射網(wǎng)格劃分
　11.6　體的掃掠網(wǎng)格劃分vsweep
　11.7　面網(wǎng)格拉伸生成體及網(wǎng)格
　11.8　網(wǎng)格局部細(xì)化
第12章　施加載荷與求解
　12.1　載荷種類
　12.2　加載方式
　12.3　載荷的施加
　12.4　載荷顯示與刪除
　12.5　求解過(guò)程控制
　12.6　載荷步的設(shè)置和求解操作
第13章　ansys分析結(jié)果的后處理
　13.1　后處理器與結(jié)果文件
　13.2　通用后處理器post1
　13.3　結(jié)果數(shù)據(jù)的列表顯示
第14章　ansys工程應(yīng)用實(shí)例
　14.1　結(jié)構(gòu)靜力學(xué)問(wèn)題常用到的單元類型
　14.2　桁架問(wèn)題
　14.3　框架問(wèn)題
　14.4　平面問(wèn)題
　14.5　軸對(duì)稱問(wèn)題
　14.6　空間問(wèn)題
　14.7　板殼問(wèn)題
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   2.載荷步與子步 1）載荷步 載荷步就是平時(shí)講的分步施加載荷，以模擬真實(shí)的載荷配置。如圖12—1所示，它顯示了一個(gè)需要三個(gè)載荷步的載荷歷程曲線：第一個(gè)載荷步用于線性載荷，第二個(gè)載荷步用于不變載荷，第三個(gè)載荷步用于卸載。載荷值在載荷步的結(jié)束點(diǎn)達(dá)到全值。 2）載荷子步 將一個(gè)載荷步分成幾個(gè)子步施加載荷，稱為載荷子步。 當(dāng)使用多個(gè)子步時(shí)，需要考慮精度和代價(jià)之問(wèn)的平衡；更多的子步（也就是小的時(shí)間步）通常能有較好的精度，但以增多的運(yùn)行時(shí)間為代價(jià)。ANSYS提供兩種方法來(lái)控制子步數(shù)： （1）子步數(shù)或時(shí)間步長(zhǎng)。用戶既可以通過(guò)指定實(shí)際的子步數(shù)，也可以通過(guò)指定時(shí)間步長(zhǎng)控制子步數(shù)。 （2）自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)。ANSYS程序，基于結(jié)構(gòu)的特性和系統(tǒng)的響應(yīng)，來(lái)自動(dòng)給定時(shí)間步長(zhǎng)。 3）時(shí)間的作用 在所有靜態(tài)和瞬態(tài)分析中，ANSYS使用時(shí)間作為跟蹤參數(shù)，而不論分析是否依賴于時(shí)間。在指定載荷歷程時(shí)，在每個(gè)載荷步的結(jié)束點(diǎn)賦予時(shí)間值。時(shí)間也可作為一個(gè)識(shí)別載荷步和載荷子步的計(jì)算器。這樣計(jì)算得到的結(jié)果也將是與時(shí)間有關(guān)的函數(shù)，只不過(guò)在靜力分析中，時(shí)間取為常量0；在瞬態(tài)分析中，時(shí)間作為表示真實(shí)時(shí)間歷程的變量在變化；在其他分析中，時(shí)間僅作為一個(gè)計(jì)算器識(shí)別求解時(shí)所采用的不同載荷步。 從時(shí)間的概念上講，載荷步就是作用在給定時(shí)問(wèn)間隔內(nèi)的一系列載荷；子步為載荷步中的時(shí)間點(diǎn)，并在這些點(diǎn)上求得中間解。 12.2 加載方式 在ANSYS程序中，用戶可以把載荷施加在實(shí)體模型（關(guān)鍵點(diǎn)、線、面、體等）上，也可以施加在有限元模型（節(jié)點(diǎn)、單元）上。如果載荷施加在幾何模型上，ANSYS在求解前先將載荷轉(zhuǎn)化到有限元模型上。這兩種情況各有優(yōu)、缺點(diǎn)。 1.施加在實(shí)體模型上 （1）優(yōu)點(diǎn)： ①模型載荷獨(dú)立于有限元網(wǎng)格之外，這樣就不必因?yàn)榫W(wǎng)格重新劃分而需要重新加載。 ②通過(guò)圖形拾取來(lái)加載時(shí)，因?yàn)閷?shí)體較少，所以施加載荷簡(jiǎn)易。 （2）缺點(diǎn)： ①不能顯示所有的實(shí)體模型載荷。 ②載荷施加在關(guān)鍵點(diǎn)上時(shí)，要特別注意約束擴(kuò)展選項(xiàng)的使用，否則產(chǎn)生不符合實(shí)際的約束效果。勾選約束擴(kuò)展時(shí)，則在兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)施加的約束會(huì)擴(kuò)展到關(guān)鍵點(diǎn)之間的直線上所有的節(jié)點(diǎn)上，因此在使用擴(kuò)展約束時(shí)，要特別小心。

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