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出版者:机械工业

作者:王庆五，左昉，胡

出品人:

页数:382

译者:

出版时间:2006-1

价格:48.00元

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isbn号码:9787111183020

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《ANSYS 10.0机械设计高级应用实例》是一本面向机械工程师、设计人员和相关领域研究者的专业技术书籍。本书深入探讨了如何利用ANSYS 10.0这一强大的有限元分析软件，解决复杂的机械设计与工程分析问题。全书围绕“高级应用”和“实例”展开，旨在为读者提供一套系统、实用的学习路径，帮助他们掌握ANSYS在机械设计领域的深度应用技巧。 核心内容概述： 本书并非对ANSYS软件基础功能进行堆砌的教程，而是聚焦于机械设计领域中那些更具挑战性、对精度要求更高的议题。它假定读者对ANSYS 10.0的基本操作和理论有一定程度的了解，进而引导读者进入更高级的应用层面。 内容结构与重点分析： 本书的结构经过精心设计，从理论到实践，层层递进，确保读者能够循序渐进地掌握高级应用技巧。 第一部分：高级建模与网格剖分策略 复杂几何体的处理： 在实际机械设计中，往往需要处理不规则、曲面复杂、包含多种实体组合的几何模型。本书将深入讲解如何在ANSYS 10.0中高效地创建、编辑和优化这些复杂几何体。这包括对布尔运算的精细运用、曲面特征的精确控制、参数化建模的应用，以及从CAD软件导入模型后的清理和修复策略。重点在于如何通过合理的建模步骤，减少后续网格剖分时的麻烦，提高分析的准确性。 高级网格控制技术： 网格质量直接影响有限元分析结果的精度和收敛性。本书将超越基础的自动网格生成，重点介绍如何运用ANSYS 10.0的高级网格控制工具。这包括： 尺寸函数（Sizing Functions）： 如何根据几何特征、载荷分布和应力集中区域，精确控制网格尺寸，实现局部网格的细化或粗化。 网格过渡（Mesh Transitions）： 如何在不同尺寸网格区域之间实现平滑过渡，避免出现阶跃性变化导致精度损失。 网格类型选择（Element Type Selection）： 针对不同类型的分析（如梁、壳、实体），选择最合适的单元类型，并深入讲解各单元的优缺点及适用场景。例如，在高应力区域使用高阶单元，在低应力区域使用低阶单元，以平衡精度和计算成本。 网格检查与优化： 如何利用ANSYS 10.0提供的各类网格质量检查工具，识别和修复低质量网格，并提供优化网格的实用技巧。 第二部分：结构力学的高级分析技术 非线性分析： 许多机械部件在承受载荷时会表现出非线性行为，例如材料屈服、大变形、接触非线性等。本书将详细介绍ANSYS 10.0在处理这些复杂工况下的能力。 材料非线性： 讲解如何定义各种非线性材料模型，如弹塑性、应变率相关材料、疲劳损伤模型等，并演示在ANSYS中如何设置和求解。 接触分析： 机械部件之间的接触是一个普遍且复杂的问题。本书将深入探讨ANSYS 10.0中的高级接触定义，包括不同类型的接触（如Bonded, No Separation, Frictionless,），接触算法的选择，以及如何处理接触渗透、滑动和粘附等现象。重点会放在如何通过精细的接触设置，获得真实可靠的接触力学结果。 大变形分析： 对于结构在载荷作用下发生显著几何变化的场景，本书将指导读者如何启用和处理大变形选项，确保分析结果的准确性。 动力学分析： 机械系统的动态响应在很多情况下至关重要，尤其是在考虑振动、冲击和模态分析时。 模态分析（Modal Analysis）： 深入讲解模态分析的原理，包括如何提取结构的固有频率和振型，如何识别结构的共振点，以及模态叠加法的应用。 谐响应分析（Harmonic Response Analysis）： 如何分析结构在周期性激励下的稳态响应，以及如何评估不同频率下的振动幅值和相位。 瞬态动力学分析（Transient Dynamic Analysis）： 如何模拟结构在任意非周期性载荷（如冲击、爆炸）下的动态行为，分析其时域响应。 屈曲与后屈曲分析： 薄壁结构在受压时容易发生屈曲失稳。本书将介绍如何利用ANSYS 10.0进行屈曲分析，预测结构的临界屈曲载荷，并探讨后屈曲行为。 第三部分：热-力耦合分析与疲劳寿命评估 热-力耦合分析（Thermo-Mechanical Coupling）： 许多机械部件同时受到热载荷和力学载荷的影响，温度变化会导致材料的膨胀或收缩，进而产生热应力，影响结构的力学性能。本书将讲解如何在ANSYS 10.0中实现热-力耦合分析。 热分析设置： 详细介绍热边界条件（如温度、热流密度、对流换热），材料的热属性（如热导率、比热容），以及瞬态热分析的求解设置。 力学分析集成： 如何将热分析结果（温度场）作为载荷施加到力学分析中，实现双向或单向耦合。重点关注温度载荷在结构力学分析中的正确应用。 疲劳寿命评估： 机械部件在反复载荷作用下会发生疲劳损伤，最终导致失效。本书将介绍ANSYS 10.0在疲劳寿命预测方面的应用。 应力-寿命法（S-N曲线法）： 讲解如何基于有限元分析得到的应力结果，结合材料的S-N曲线，估算结构的疲劳寿命。 应变-寿命法（ε-N曲线法）： 对于塑性应变显著的情况，介绍如何应用应变-寿命法进行分析。 载荷谱的导入与处理： 如何处理实际工程中复杂的变幅载荷谱，并将其应用于疲劳分析。 第四部分：特定机械设计领域的实例解析 连接件与紧固件的分析： 如螺栓连接的预紧力分析、螺纹副的承载能力评估、铆接与焊接结构的强度分析。 轴类零件与旋转件的应力与变形分析： 考虑惯性力、离心力、接触压力以及动载荷的影响。 齿轮与传动系统的可靠性分析： 齿面接触应力、齿根弯曲应力、磨损分析等。 箱体类零件的刚度与强度分析： 优化壁厚、加强筋设计，减少变形和应力集中。 弹簧与缓冲装置的设计与仿真： 载荷-变形关系、材料性能的考虑。 高压容器与管道的应力分析： 考虑内压、外压、热应力以及材料的塑性变形。 学习方法与目标读者： 本书倡导“实践驱动”的学习理念。每一章都配有详细的实例，从问题提出、模型建立、载荷边界条件施加、求解器设置，到结果的后处理与解读，都进行了细致的讲解。读者可以通过模仿和修改这些实例，加深对ANSYS 10.0高级功能的理解。 本书的目标读者是： 机械工程师： 希望通过高级仿真技术提升产品设计质量，优化结构性能，缩短研发周期。 结构工程师： 需要处理复杂载荷条件下的结构力学问题，进行精确的应力、应变和变形分析。 产品设计师： 希望在设计早期阶段进行仿真验证，避免设计缺陷，提高产品的可靠性和耐久性。 高校相关专业的研究生及高年级本科生： 作为学习有限元分析和CAE工具的进阶读物。 本书的价值所在： 《ANSYS 10.0机械设计高级应用实例》并非一本浅尝辄止的软件操作手册。它深入挖掘了ANSYS 10.0在机械设计领域解决复杂工程问题的强大能力。通过精选的实例，读者不仅能掌握软件的高级功能，更能学会如何将仿真技术有效地应用于实际的设计挑战中。本书的价值在于： 1. 提升分析深度： 帮助读者超越线弹性、简单载荷的分析，掌握非线性、动力学、热-力耦合等高级分析方法。 2. 增强问题解决能力： 通过对真实工程问题的仿真过程解析，训练读者的建模思维、分析思路和结果解读能力。 3. 提高设计效率与质量： 学会利用仿真工具优化设计参数，预测潜在问题，从而设计出更可靠、更经济的产品。 4. 提供实践指导： 大量实例的详细讲解，为读者提供了可操作的范例，便于快速上手和应用。 总而言之，本书是一本实用性极强的工具书，它将帮助机械工程师们充分发挥ANSYS 10.0的潜力，应对现代机械设计中日益严峻的挑战，推动技术创新和产品升级。

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从理论深度来看，这本书似乎更侧重于“如何操作软件的按钮”而非“背后的物理原理”。例如，在讨论到材料本构模型的选择时，书中只是简单列举了几种常用的模型（如弹塑性、超弹性），并指导读者如何填入参数。但真正关键的问题，比如如何根据实验数据准确率定金刚石工具磨损对结构疲劳寿命的影响模型，或者如何将自定义的本构方程通过USERC材料子程序集成到求解器中，这些涉及到数学建模和编程接口的高级话题，书中几乎避而不谈。这种处理方式使得这本书更像是一个中级用户向高级用户过渡的“脚手架”，它能帮你稳固地站起来，但想要更高远地眺望，你需要自己去搭起更坚固的梯子。我希望能看到更多关于求解器设置中那些容易被忽略但却至关重要的参数，比如时间步长的自适应控制策略在非线性动态分析中的实际应用效果对比。

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这本书的封面设计得非常专业，那种深沉的蓝色调配上简洁的白色字体，立刻就给人一种严肃、严谨的工程学书籍的感觉。我当初在书店里翻到它的时候，主要就被它封面上“高级应用实例”这几个字吸引住了。我当时正处在一个技术瓶颈期，手头很多项目需要的仿真技巧，书本上的基础理论已经无法完全支撑，急需一些更贴近实际工程挑战的案例来打通任督二脉。遗憾的是，这本书的实操内容似乎非常侧重于某个特定领域——可能是结构强度或者热力学分析的某一特定模块，对于我当时最需要的流体力学（CFD）部分，内容浅尝辄止，甚至可以说基本没有覆盖到我期望的复杂多相流或湍流模型的高级设置。比如，我期待看到关于动网格技术（Overset Mesh）在风洞模拟中的深度解析，或者是FSI（流固耦合）在复杂机械臂振动控制中的实例，但这些内容在书中完全找不到影子，让我感觉这本书的“高级”似乎停留在了对软件特定功能的熟练运用层面，而非对复杂物理现象的建模艺术的探讨。因此，对于追求全能型仿真的工程师来说，这本专著的覆盖面可能略显偏颇，需要搭配其他更专业的资料才能形成完整的知识体系。

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购买这本书的初衷是希望它能成为我工作流程中的一本“速查宝典”，当遇到一个前所未见的问题时，能迅速定位到相关的实例并找到解决方案的思路。然而，我发现这本书的案例之间关联性不强，更像是一系列独立的功能演示集合。例如，如果我想了解一个复杂装配体在不同载荷工况下的多物理场耦合分析流程，我需要从书中零散地拼凑关于静力学、热分析和模态分析的部分，然后自己在大脑中构建耦合的桥梁。一个真正的高级应用实例集，应该能够展示一个完整的、从前处理到后处理的、跨越多种物理场分析的、具有实际工程背景的项目案例，比如某新型航空部件的疲劳寿命评估，其中包含了载荷谱的生成、网格划分的优化策略、多步载荷下的收敛性控制，以及最终的寿命预测。这本书在这方面的系统性和连贯性，明显有所欠缺，使得其作为一本“高级应用”参考书的实用价值大打折扣。

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这本书的排版和印刷质量确实无可挑剔，纸张厚实，图例清晰，配色专业，这在动辄几百页的技术手册中是难能可贵的。但阅读体验上的舒适度，并不等同于内容上的深度。我发现书中对ANSYS软件界面的介绍部分占据了相当大的篇幅，从启动程序到定义节点集的每一个点击动作都被细致地描述了出来。这对于一个初学者固然是福音，但对于像我这样，每天都在与这个软件打交道的人来说，这无异于在阅读一本关于如何使用键盘的指南。我的时间成本是非常宝贵的，我更希望用这数百页的空间去探讨如何优化有限元网格的质量指标，比如如何处理高曲率区域的四面体网格畸变问题，或者如何利用APDL脚本实现自动化批处理的复杂应用逻辑。这本书似乎更倾向于“软件操作手册”的范畴，而不是一本“高级工程仿真方法论”的著作，它的详尽反而稀释了真正有价值的核心信息。

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拿到书后，我立即翻阅了目录，试图寻找那些能让我眼前一亮的“杀手级”应用案例。我希望看到的是那种教科书里不会教，但工程师在实际工作中会反复遇到的“疑难杂症”的解决方案，比如如何处理大变形与接触非线性耦合时的收敛性问题，或者如何在高频冲击载荷下优化材料模型的参数。然而，这本书的案例大多集中在一些相对标准化的静力学或模态分析上，虽然步骤详尽，图文并茂，但对于一个已经熟练掌握ANSYS基础操作的人来说，阅读过程中的“惊喜感”是远远不够的。举个例子，它详细介绍了如何设置一个简单的拉伸试验，并展示了应力云图的生成，但这部分内容在官方的帮助文档里就能找到，而且讲解得更为精炼。我真正需要的是针对焊接残余应力导致的零件翘曲进行反向应力补偿的整个工作流程，涉及到复杂的预应力施加和后处理的巧妙结合，这本书里我没能找到这方面的深入探讨，让人不禁怀疑其“高级应用”的定位是否与市场需求存在一定的脱节。

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