有限元基础理论与ANSYS应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:机械工业出版社

作者:张洪信

出品人:

页数:386

译者:

出版时间:2006-1

价格:34.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111182573

丛书系列:

图书标签:

• 有限元
• ANSYS
• 结构力学
• 数值分析
• 工程计算
• 机械工程
• 仿真
• 理论基础
• 应用实例
• 高等教育

《结构力学中的数值方法： 有限元分析详解》 本书深入探讨了在复杂结构分析领域至关重要的数值方法，重点聚焦于有限元分析（FEA）的理论基础及其在工程实践中的广泛应用。作为一本面向工程师、研究人员和高年级学生的专业著作，本书旨在为您提供一套坚实的理论框架和实践操作指南，使您能够熟练运用有限元方法解决实际工程问题。 第一部分：有限元理论基石 本部分将为您系统梳理有限元分析的数学和力学根基。我们将从微分方程的变分原理和加权残量法入手，阐述如何将连续域的问题转化为离散的代数方程组。 绪论：工程分析的挑战与数值方法的兴起 介绍传统解析方法的局限性，以及数值方法在处理复杂几何、边界条件和材料非线性方面的优势。 有限元法在工程领域的发展历程、重要性及其核心思想。 弹性力学基础回顾 应力、应变、弹性模量、泊松比等基本概念的复习。 平衡方程、几何方程、本构方程以及边界条件的数学表述。 应变能密度函数与虚功原理。 变分原理与加权残量法 变分原理：详细介绍 Hamilton 原理、虚位移原理等，阐述如何将微分方程转化为等价的变分问题。 加权残量法：深入讲解伽辽金法、最小二乘法、配置法等，说明如何通过数值积分或求积来逼近精确解。 单元插值与形函数 介绍单元（如三角形、四边形、线性单元、二次单元等）的概念，以及如何选择合适的单元类型。 详细讲解形函数（插值函数）的构造方法，包括拉格朗日插值、高斯积分法等，以及形函数的性质（如连续性、求和性）。 探讨不同阶数形函数对计算精度和计算量的影响。 单元刚度矩阵与载荷向量的形成 从变分原理或虚功原理出发，推导单元刚度矩阵 [k] 的形成过程，这是有限元法的核心步骤。 讲解单元载荷向量 {f} 的形成，包括体力、形心载荷、边界载荷等。 讨论高斯积分（数值积分）在计算单元矩阵中的作用。 整体刚度矩阵与方程组的组装 介绍节点位移、节点力以及自由度（DOF）的概念。 详细阐述如何通过节点连接关系，将各个单元的刚度矩阵和载荷向量组装成整体的结构刚度矩阵 [K] 和整体载荷向量 {F}。 讨论组装过程中常用的技术，如直接法和迭代法。 边界条件的施加与线性方程组的求解 分析不同类型的边界条件（固定约束、指定位移、外力加载）在有限元方程组中的体现。 重点介绍求解大型稀疏线性方程组的常用方法，包括直接求解法（如高斯消元法、LU分解）和迭代求解法（如共轭梯度法、雅可比迭代法）。 讨论约束条件的处理策略，如罚函数法、直接替换法等。 应力与应变计算 在求解出节点位移 {u} 后，如何利用单元形函数和位移-应变关系（B矩阵）计算单元内的应力和应变。 讲解应力集中和应力奇异性的概念。 讨论高斯积分点处的应力计算以及向节点应力的外插方法。 单元类型与精度 详细介绍各种常用单元类型，如杆单元、梁单元、二维实体单元（三角形、四边形）、三维实体单元（四面体、六面体）等，并分析其适用范围和优缺点。 讨论网格收敛性、奇点附近网格细化以及单元精度对计算结果的影响。 单元奇异性问题，如剪切锁死（shear locking）和体积锁死（volumetric locking）及其避免方法。 第二部分：有限元在工程中的应用 本部分将结合工程实践，深入介绍有限元方法在各个学科领域的具体应用，重点关注如何建立模型、设置分析类型、解释结果以及优化设计。 静力学分析 在各种载荷（集中力、分布载荷、热载荷）作用下，计算结构的位移、应力、应变和反应力。 案例研究：桥梁结构受力分析、飞机机翼静强度校核、汽车底盘受力分析等。 模态分析 确定结构的固有频率和振型，对于避免结构共振至关重要。 介绍自由振动方程的推导和求解。 案例研究：机械设备抗震设计、航空发动机叶片振动分析、建筑物的地震响应预测。 屈曲分析 预测结构在轴向载荷作用下可能发生的失稳现象（屈曲）。 讲解屈曲载荷的计算和屈曲模态的分析。 案例研究：薄壁结构的稳定性分析、柱子的临界失稳载荷计算。 热分析 分析物体在稳态或瞬态热载荷下的温度分布、热流密度和热应力。 介绍热传导方程的有限元离散化。 案例研究：电子设备散热设计、发动机冷却系统分析、高温部件的热应力评估。 结构动力学 处理随时间变化的载荷和响应，包括瞬态动力学和简谐动力学。 介绍动力学方程的常微分方程组及其求解方法（如 Newmark-β 法、中心差分法）。 案例研究：碰撞仿真、冲击载荷响应分析、振动控制系统设计。 接触分析 处理模型中不同部件之间的接触和分离，以及接触面的摩擦和非线性行为。 介绍接触算法（如拉格朗日乘子法、罚函数法）及其在有限元分析中的实现。 案例研究：螺栓连接的受力分析、齿轮啮合的接触应力、密封件的接触压力。 非线性分析 处理材料非线性（如塑性、屈服）、几何非线性（大变形）和接触非线性。 讲解增量法、Newton-Raphson 方法等非线性方程求解技术。 案例研究：金属部件的塑性变形分析、大型结构的几何非线性效应、材料疲劳寿命预测。 疲劳与断裂力学 基于有限元分析得到的应力场，评估结构的疲劳寿命和裂纹扩展。 介绍疲劳损伤累积模型和断裂韧性准则。 案例研究：焊接结构疲劳寿命评估、材料裂纹扩展模拟。 高级应用与前沿展望 简要介绍其他相关的有限元分析技术，如拓扑优化、流固耦合、多物理场耦合等。 展望有限元方法在未来工程设计与仿真中的发展趋势。 本书致力于通过清晰的理论阐述、严谨的数学推导和丰富的工程案例，帮助读者建立对有限元分析的全面理解。无论您是致力于解决结构力学难题，还是寻求优化产品性能，本书都将是您宝贵的知识库和实践指南。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

我在工程领域工作多年，一直对结构动力学分析抱有浓厚的兴趣。Finite Element Method 是实现这一目标的关键工具，而 ANSYS 则是行业内广泛使用的仿真软件。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，为我提供了一个绝佳的学习平台。它不仅仅是一本介绍 ANSYS 操作的书籍，更是一本深入剖析结构动力学背后理论的书籍。书中详细讲解了自由振动、受迫振动、阻尼振动等概念，并将其与 ANSYS 的模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析等模块相结合。我印象深刻的是书中关于“质量矩阵”、“阻尼矩阵”和“刚度矩阵”的讲解，作者通过清晰的数学推导，让我们理解了这些矩阵在描述结构动力学行为中的作用。更重要的是，书中还提供了丰富的 ANSYS 案例，例如桥梁的地震响应分析、机械设备的动力学特性评估等。这些案例不仅展示了如何使用 ANSYS 进行动力学仿真，还教会了我如何解读和分析仿真结果，从而为工程设计提供有价值的参考。这本书的优点还在于其内容的全面性，它涵盖了从基础的有限元理论到高级的动力学分析技术，为我提供了一个完整的知识体系。我推荐这本书给所有对结构动力学感兴趣的工程师，它将帮助你更深入地理解和应用 Finite Element Method。

评分☆☆☆☆☆

在我的职业生涯中，我曾多次参与汽车零部件的强度和耐久性评估。过去，我们主要依赖实验测试，成本高昂且耗时漫长。近年来，有限元分析技术日益成熟，能够显著提高设计效率。然而，要真正掌握有限元分析并在 ANSYS 中有效地应用，需要扎实的理论基础和丰富的实践经验。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，恰好满足了这一需求。作者在书中对材料的本构关系，特别是塑性变形和损伤累积的模拟，进行了非常详尽的阐述。我惊喜地发现，书中不仅介绍了 ANSYS 中常用的材料模型，还详细解释了这些模型背后的物理意义和数学原理，让我能够更准确地选择和设置材料参数。此外，书中关于疲劳分析的部分，也让我耳目一新。作者结合了应力-寿命法和应变-寿命法，并演示了如何在 ANSYS 中进行疲劳寿命的预测，这对于评估汽车零部件在循环载荷下的耐久性至关重要。我尤其欣赏书中关于“边界层效应”和“应力奇异性”的讨论，这些在实际应用中常常被忽略的问题，在这本书中得到了充分的重视和讲解。通过书中提供的实际案例，我能够将所学知识应用于汽车悬架、发动机缸体等关键零部件的分析，极大地提高了我的工作效率和分析精度。这本书的语言表达流畅，逻辑清晰，即使是对于初学者，也能够轻松理解其中的奥妙。

评分☆☆☆☆☆

在我学习 Finite Element Method 的过程中，我遇到过很多理论过于艰深或者实践操作过于肤浅的书籍。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，却以其独特的视角，将理论与实践完美地结合起来。它不仅仅是一本 ANSYS 的操作手册，更是一本关于 Finite Element Method 理论的深度解析。作者在书中详细讲解了有限元法的基本原理，例如“变分原理”、“弱形式”、“伽辽金法”等，并对这些理论进行了清晰的推导和阐释。更重要的是，书中将这些理论与 ANSYS 的实际应用紧密联系起来，通过大量的实例，演示了如何在 ANSYS 中实现这些理论。我尤其喜欢书中关于“单元选择”、“网格划分”、“边界条件设置”以及“结果后处理”等方面的详细讲解，这些都是进行有效仿真的关键环节。书中还涵盖了许多高级分析技术，例如非线性分析、动力学分析、热应力分析等，这些内容对于提升我的工程仿真能力非常有帮助。这本书的排版设计也十分精良，图文并茂，阅读起来非常舒适。我强烈推荐这本书给所有对 Finite Element Method 感兴趣的学生和工程师，它将是你学习和实践过程中不可或缺的得力助手。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是我工程学习生涯中的一座灯塔！我是一名机械工程专业的硕士研究生，在导师的建议下，我开始深入研究有限元分析。最初接触有限元理论时，我感到非常迷茫，公式推导、概念理解都像是在云里雾里。我尝试阅读了几本其他作者的有限元书籍，但要么过于理论化，让我望而却步，要么过于偏重软件操作，缺乏理论支撑，让我学到的知识点浮于表面，难以融会贯通。直到我发现了《有限元基础理论与ANSYS应用》，我的学习之路才算真正打开了新的篇章。这本书的优点在于它巧妙地将抽象的有限元理论与实际的ANSYS软件应用相结合。作者没有一开始就抛出大量的数学公式，而是从一个非常基础的概念讲起，比如离散化、单元、节点等等，这些都是有限元分析的核心思想。我尤其喜欢书中对“弱形式”、“变分原理”等概念的解释，作者通过生动的比喻和详细的推导过程，将这些看似晦涩难懂的概念变得易于理解。更重要的是，每一章理论讲解之后，都紧跟着相应的ANSYS操作实例，从网格划分、载荷施加，到结果后处理，每一个步骤都清晰明了，配有大量的截图，让我可以一步一步跟着操作，并理解每一个操作背后所代表的理论意义。我印象最深的是书中关于梁单元和板壳单元的讲解，作者不仅详细介绍了这些单元的位移插值函数、应变-位移矩阵和刚度矩阵的推导过程，还通过ANSYS模拟了不同边界条件和载荷下的梁和板的变形以及应力分布，让我直观地感受到了理论的实际应用。这本书的排版也十分精良，纸张的质感很好，阅读起来非常舒适，而且图文并茂，即使长时间阅读也不会感到疲劳。总之，这本书是一本不可多得的 Finite Element Method 入门和进阶的宝典，强烈推荐给所有对有限元分析感兴趣的工程师和学生。

评分☆☆☆☆☆

作为一个热衷于仿真技术的研究者，我一直在寻找一本能够同时涵盖 Finite Element Method 理论深度和 ANSYS 实践技能的书籍。市场上有很多 ANSYS 的操作指南，但很多都缺乏对理论基础的深入探讨，导致用户在遇到复杂问题时难以深入分析。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，以其系统性和深度，完美地解决了我的需求。它不仅详细介绍了有限元法的基本原理，如离散化、插值函数、刚度矩阵的建立等，还着重讲解了在 ANSYS 中实现这些理论的技巧。我特别喜欢书中关于非线性分析的部分，例如材料非线性、几何非线性以及接触非线性。作者通过大量的实际案例，例如板壳结构的屈曲分析、大变形接触问题的求解，清晰地展示了如何在 ANSYS 中设置和处理这些复杂的非线性问题。书中关于单元选择的指导也非常实用，作者详细分析了不同单元类型（如实体单元、壳单元、梁单元）的适用范围和优缺点，以及如何根据具体的工程问题选择最合适的单元。这本书的排版设计也十分精良，图文并茂，阅读体验极佳。每一个章节的理论讲解都配有详细的 ANSYS 操作步骤和结果分析，让我能够边学边练，快速掌握知识。我强烈推荐这本书给所有希望在工程仿真领域有所建树的工程师和研究人员，它将是你不可或缺的学习伴侣。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在读的航空航天专业博士，我的研究课题涉及复杂结构的振动特性分析。在我的研究过程中，有限元方法是必不可少的工具。我过去阅读过不少关于有限元理论的书籍，但很多都侧重于数学推导，使得我在实际操作中常常感到理论与实践脱节。幸运的是，我发现了《有限元基础理论与ANSYS应用》。这本书最大的亮点在于，它完美地连接了理论的深度和实践的可行性。作者在讲解模态分析时，不仅仅停留在求解特征值和特征向量的层面，还深入探讨了如何通过 ANSYS 软件进行模态参数识别，以及如何根据模态分析结果优化结构的减振设计。我尤其被书中关于“节点自由度”、“单元刚度矩阵”、“载荷向量”等基本概念的清晰讲解所吸引，作者通过详细的推导过程，让读者能够理解这些矩阵和向量是如何构建的，以及它们在求解过程中扮演的角色。这对于理解 ANSYS 内部的计算流程至关重要。更让我惊喜的是，书中还包含了关于高级分析技术的介绍，例如瞬态动力学分析、非线性屈曲分析以及疲劳寿命预测等。这些内容对于我的博士研究课题非常有帮助，让我能够将 ANSYS 的功能发挥到极致。这本书的案例分析也十分详实，每一个案例都包含了详细的步骤说明、模型截图以及结果分析。作者还特别强调了结果的可靠性验证，比如与解析解的对比，或者与其他软件的对比，这对于保证仿真结果的准确性非常有指导意义。我强烈推荐这本书给所有希望在工程领域进行深入研究的学生和研究人员。

评分☆☆☆☆☆

作为一名拥有多年结构设计经验的工程师，我一直在寻找能够帮助我更深入理解有限元分析原理并提升ANSYS软件应用能力的资料。市面上充斥着大量的ANSYS操作指南，但真正能让我理解“为什么”这样操作的书籍却寥寥无几。很多时候，我们只是机械地按照流程执行，一旦遇到复杂问题或者需要优化模型时，就会显得力不从心。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，恰恰填补了这一空白。它不仅仅是一本操作手册，更是一本关于 Finite Element Method 思维方式的书。书中对问题的建模思路，单元选择的依据，边界条件的设置原则，以及结果的解读方法，都有非常深刻的阐述。我特别欣赏作者在讲解材料本构模型时，将线性弹性、非线性弹性、塑性等概念与ANSYS中的对应选项一一对应，并详细解释了不同本构模型在仿真结果上的差异。此外，书中关于网格划分质量对仿真结果影响的分析，也让我受益匪浅。作者通过对比不同网格密度和不同网格类型（如四节点四边形单元与三节点三角形单元）在同一载荷下的应力分布差异，让我深刻认识到网格质量的重要性，以及如何根据问题的特点选择合适的网格策略。这本书的优点还在于其内容的循序渐进，从最简单的二维结构分析，逐步过渡到三维结构、热应力耦合、模态分析等更复杂的领域。每一个章节的案例都设计得非常贴合实际工程应用，例如桥梁的静力分析、发动机零件的热管理、汽车车身的碰撞模拟等，这些案例让我能够将所学的理论知识直接应用于解决实际工程问题。这本书的语言也十分专业且易于理解，即使是对于初学者，也能够快速掌握其中的核心内容。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在工业界工作的资深工程师，我一直在寻找一本能够帮助我更深入理解有限元分析原理，并能够指导我进行复杂工程模拟的书籍。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，恰好满足了我的需求。它不仅仅是一本 ANSYS 的操作指南，更是一本关于 Finite Element Method 思想和方法的宝典。书中对理论的阐述非常深入，例如对“单元插值函数”、“高斯积分”等关键概念的讲解，以及对“边界条件”、“载荷施加”等实际操作中容易遇到的问题的分析，都让我受益匪浅。我尤其欣赏书中关于“网格细化”、“收敛性分析”的讨论，这对于保证仿真结果的准确性和可靠性至关重要。书中还提供了大量实际工程案例，涵盖了航空航天、汽车制造、能源工程等多个领域，例如飞机机翼的应力分析、汽车发动机的散热分析、核反应堆的结构完整性分析等。这些案例不仅展示了 ANSYS 的强大功能，还教会了我如何将有限元理论应用于解决实际工程问题。这本书的语言精炼，逻辑清晰，即使是对于有一定基础的工程师，也能从中获得新的启发。我强烈推荐这本书给所有希望提升工程仿真能力，并追求卓越的工程师。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在校的土木工程学生，正在学习结构力学和有限元分析。Finite Element Method 是理解复杂结构行为的关键，而 ANSYS 则是业界广泛使用的工程仿真软件。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，为我提供了一个学习和实践的绝佳机会。书中从最基础的概念讲起，例如“自由度”、“单元”、“节点”、“刚度矩阵”等，并逐步引入更复杂的理论，如“变分原理”、“弱形式”等。作者用通俗易懂的语言和清晰的图示，将这些抽象的概念变得易于理解。更重要的是，书中将理论与 ANSYS 的实际操作紧密结合，每一个理论点都配有相应的 ANSYS 操作示例。我尤其喜欢书中关于“梁单元”、“板壳单元”和“实体单元”的讲解，作者详细介绍了这些单元的插值函数、应变-位移矩阵和刚度矩阵的推导过程，并演示了如何在 ANSYS 中构建和应用这些单元。这本书的优点还在于其内容的实用性，它涵盖了结构静力分析、模态分析、热应力分析等多个方面，这些都是土木工程领域常用的分析技术。我强烈推荐这本书给所有土木工程专业的学生，它将帮助你更好地掌握有限元分析技术，并为未来的工程实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻读材料科学与工程博士学位的学生，我的研究方向是复合材料的力学性能分析。在我的研究中，有限元方法是必不可少的工具，但市场上关于复合材料有限元分析的书籍大多过于晦涩难懂。《有限元基础理论与ANSYS应用》这本书，却以其清晰的逻辑和丰富的案例，帮助我克服了这一难题。书中详细介绍了层合板的理论，包括各向异性材料的应力-应变关系、层合板的叠层原理以及剪切变形效应等。更让我惊喜的是，书中将这些理论与 ANSYS 软件的层合板分析功能紧密结合，详细演示了如何在 ANSYS 中定义层合板的材料属性、铺层顺序以及边界条件，并进行了相应的应力、应变和变形分析。我尤其欣赏书中关于“失效准则”的讲解，例如 Tsaiya 准则、Hashin 准则等，这些准则对于预测复合材料的失效模式至关重要。书中还提供了关于复合材料的冲击损伤、疲劳寿命等方面的分析案例，这些内容对于我的博士研究具有非常直接的指导意义。这本书的优点还在于其内容的循序渐进，从最基础的单层材料分析，逐步深入到复杂的层合结构分析，为我构建了一个完整的复合材料有限元分析知识体系。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆