ANSYS应用实例与分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:科学出版社

作者:邢静忠

出品人:

页数:375 页

译者:

出版时间:2006年02月

价格:38.0

装帧:平装

isbn号码:9787030167354

丛书系列:数码工程师系列丛书

图书标签:

• 1
• ANSYS
• 有限元分析
• 工程仿真
• 结构力学
• 热传导
• 流体动力学
• 电磁场
• 案例分析
• 工程应用
• 数值计算

现代工业设计与仿真技术：从概念到量产的深度解析 本书旨在为工程师、设计师及相关领域的研究者提供一个全面且深入的现代工业设计与仿真技术框架。我们聚焦于如何将创新的产品概念转化为可行的工程设计，并通过先进的仿真分析手段，在虚拟环境中验证设计的可靠性、性能与经济性，最终指导高效、精准的生产制造。 第一部分：数字化设计流程与高级建模技术 本部分将详细阐述从初步概念构思到详细工程设计的完整数字化流程。我们将探讨如何利用先进的参数化建模、曲面造型以及多体动力学建模技术，精确构建复杂的几何模型。内容涵盖： 概念设计与草图绘制： 如何通过直观的草图和概念模型快速捕捉设计灵感，并将其转化为初步的数字模型。 参数化与特征化建模： 深入讲解如何运用参数和特征驱动的建模方法，实现设计的灵活性和可追溯性，便于后续的修改和优化。 高级曲面造型技术： 掌握自由曲面、曲面修复与优化等技术，以满足高精度、美学要求高的产品设计需求，例如汽车外形、消费电子产品外观等。 装配体设计与管理： 学习如何构建大型、复杂的装配体，并有效地管理零部件之间的关系、干涉检测以及运动仿真前的准备工作。 拓扑优化与结构设计： 介绍基于仿真结果的拓扑优化方法，如何在满足性能要求的前提下，最大程度地减轻结构重量，提高材料利用率，为轻量化设计提供理论指导和实践方法。 第二部分：多物理场仿真分析与性能预测 在设计阶段，准确的仿真分析是预测产品性能、规避潜在风险的关键。本部分将深入探讨各种关键的物理场仿真技术，涵盖从结构力学到流体动力学，再到热学和电磁学的广泛应用。 结构力学分析（静力学与动力学）： 静力学分析： 详细讲解有限元分析（FEA）的基本原理、网格划分策略、载荷与边界条件施加，以及应力、应变、位移、强度和刚度等关键指标的解读。我们将通过实际案例，分析复杂结构在静载荷下的行为。 模态分析： 学习如何进行模态分析，确定结构的固有频率和振型，理解共振现象及其对产品可靠性的影响，并提供减振设计建议。 瞬态动力学分析： 探讨结构在随时间变化的载荷下的响应，包括冲击、振动和碰撞等场景，为跌落测试、碰撞安全设计等提供仿真依据。 屈曲分析： 分析结构在受压时的失稳现象，特别适用于受压构件的设计，如长细比大的梁柱结构。 流体动力学仿真（CFD）： 层流与湍流模型： 深入理解不同流动状态的数值模拟方法，掌握湍流模型的选择与应用。 传热与流动耦合： 分析流体流动引起的传热现象，如散热器设计、发动机冷却等。 多相流模拟： 探讨液体、气体、固体颗粒混合流动场景的仿真，例如雾化、气泡流动等。 空气动力学与气动声学： 在汽车、飞机、风力发电机等领域，分析流体对结构的影响，以及产生的噪声。 内部流场仿真： 关注管道、阀门、泵等内部流体的流动特性，优化设备性能。 热学仿真： 稳态与瞬态热传导： 分析物体内部或材料之间的热量传递，预测温度分布，适用于电子设备散热、建筑隔热等。 对流传热： 结合流体流动分析，研究热量通过流体介质传递的过程。 辐射传热： 考虑物体表面之间通过电磁波进行的热量交换，适用于高温环境或真空环境下的热分析。 热应力分析： 结合温度场和结构力学，分析温度变化引起的应力与变形。 电磁场仿真： 静电与静磁场分析： 适用于电容器、电感器、永磁体等静态电磁场的设计。 低频与高频电磁场： 分析交流电作用下的电磁场行为，例如电机、变压器、天线、PCB电磁兼容性（EMC）等。 电热耦合分析： 研究电流通过导体产生的焦耳热效应，用于功率器件的散热设计。 第三部分：高级仿真技术与集成应用 为了应对更复杂的工程挑战，本书还将介绍一些高级仿真技术，并强调不同仿真模块之间的集成应用。 多体动力学（MBD）仿真： 系统级仿真： 建立包含多个运动部件的完整系统模型，分析其整体运动规律、速度、加速度、力和力矩等，常用于机械臂、汽车悬挂、齿轮传动等。 与FEA/CFD耦合： 将MBD分析结果（如载荷、运动）导入FEA或CFD仿真中，实现更精确的耦合分析。 疲劳寿命分析： 损伤累积理论： 基于应力/应变幅值和循环次数，预测结构在重复载荷下的疲劳寿命。 应力集中与疲劳源分析： 识别设计中的薄弱环节，指导优化设计以提高抗疲劳性能。 优化设计与参数扫描： 自动优化： 利用优化算法，根据预设的目标函数和约束条件，自动调整设计参数，寻找最优解。 参数化研究： 系统性地改变关键设计参数，分析其对性能的影响，理解参数敏感性。 设计空间探索与可靠性分析： 蒙特卡洛方法： 考虑设计参数的随机性，评估产品在不确定性下的性能表现和失效概率。 容差分析： 研究制造过程中的尺寸偏差对产品性能的影响。 第四部分：仿真结果的可视化、后处理与验证 仿真分析的最终目的是为设计决策提供依据。本部分将重点关注如何有效地处理、理解和呈现仿真结果。 高级后处理技术： 学习如何提取关键数据、生成精美的仿真结果图示（如应力云图、流线、温度分布图等）。 数据分析与解读： 掌握如何科学地解读仿真结果，判断其可靠性，发现设计中的问题。 仿真结果与实验验证： 探讨如何通过实验数据来验证仿真模型的准确性，以及如何根据实验反馈优化仿真模型。 本书的编写风格力求严谨、清晰，并结合大量具有代表性的实际工程案例，旨在帮助读者掌握一套完整的数字化设计与仿真分析方法论，从而在快速迭代的现代工业环境中，设计出更优质、更具竞争力的产品。

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这本书的结构编排着实体现了作者对工程软件使用者的深刻理解。它没有采用传统的“基础知识——进阶知识——高级应用”的线性叙事，而是非常巧妙地采用了“应用场景驱动”的模式。比如，它将复杂问题的求解分解成了几个核心模块，分别对应着不同的工程挑战，像是“冲击问题中的非线性动力学”、“高温环境下的蠕变分析”、“复杂装配体中的接触算法优化”等等。每个模块的讲解都像是一个独立的小项目报告，从初始模型的简化假设开始，到最终结果的可视化和可靠性验证，逻辑链条清晰得令人赞叹。我特别欣赏作者在讲解每个案例时，对软件新版本和旧版本之间细微操作差异的提示，这对于经常需要兼容不同项目文件的工程师来说，是极其贴心和实用的细节。更重要的是，书中对于软件输出结果的“批判性解读”部分，让我受益匪浅。它不只是展示了成功的案例，还非常坦诚地分析了某些特定设置下可能出现的收敛困难，以及如何通过修改求解器设置（比如调整时间步长或迭代次数）来解决这些难题。这种“把弯路走通”的经验分享，是任何官方手册都无法提供的宝贵财富。

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说实话，我是一个对软件界面“审美”要求较高的人，很多技术文档的图文排版都非常僵硬和枯燥，读起来效率很低。这本书的排版和图示质量，给我带来了非常愉悦的阅读体验。首先，插图清晰度极高，无论是几何模型还是复杂的应力云图，色彩区分度和细节层次都把握得非常好，这对于远程学习或跨屏幕阅读至关重要。其次，代码块和重要提示被非常合理地用不同字体和背景色区分开来，阅读重点非常突出。除了视觉上的舒适感，书中对某些特定应用场景的“最佳实践”总结得非常精炼。比如，在进行优化设计迭代时，它提供了一个关于参数化建模和ANSYS DesignXplorer集成的流程指南，这方面的内容在其他参考资料中往往要么缺失，要么讲解得零散不清。这本书的系统性体现在它不仅教你怎么用工具，更教你如何将工具整合到整个产品开发流程中去，形成一套高效的工作流。它不仅仅是一本关于“如何点鼠标”的书，更像是一本关于“如何用仿真技术指导工程决策”的实战手册，对于希望将CAE能力融入企业核心竞争力的技术人员而言，具有不可替代的指导价值。

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老实说，我是一个偏爱动手实践的学习者，理论推导对我来说简直是一种折磨。我买过好几本号称“权威”的有限元分析书籍，结果翻开第一章就被各种张量和变分原理搞得昏昏欲睡，根本看不到应用在哪里。这本书完全避开了这种“炫技式”的理论讲解，它更像是一位经验丰富的前辈坐在你身边，直接拆解一个复杂的工程难题。举个例子，书中关于模态分析的那一章节，没有一上来就讲特征值问题，而是先展示了一个桥梁结构在不同激励下的响应差异，然后自然而然地引出了计算固有频率的必要性。接着，它直接展示了如何在ANSYS Mechanical中设置激励，如何定义质量和刚度矩阵的简化处理，特别是关于阻尼比设定的讨论，它没有给出僵硬的数值，而是根据材料的类型和工作环境给出了一个合理的取值范围和背后的物理意义解释。这种从问题倒推方法的讲解方式，极大地激发了我继续深入学习的兴趣。我感觉我不是在看一本教材，而是在进行一场高水平的项目研讨会，每一次翻页都能带来“原来如此”的顿悟感。这本书真正做到了将抽象的FEM理论“落地生根”到具体的工程实践中去。

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当我拿到这本《ANSYS应用实例与分析》时，我的第一印象是它的专业深度与易读性达到了一个罕见的平衡点。通常，那些能深入到FEA数学内核的书，文字都会变得晦涩难懂，充满拉丁字母和希腊符号；而那些面向初学者的指南，又往往流于表面，缺乏对高级功能模块的深度挖掘。然而，这本书却像是架设了一座桥梁。它在介绍如隐式/显式求解器选择时，会简明扼要地指出两者在计算成本和适用范围上的本质区别，但绝不会花费大量篇幅去推导泊松方程的离散化过程。作者的语言风格非常务实、直截了当，像是直接在跟你进行一次高效的技术沟通。比如，在处理壳单元厚度方向上的应力奇异性问题时，它没有绕圈子，而是直接推荐了两种主流的后处理平滑方法，并用对比图清晰地展示了平滑前后的差异，这对于我们日常出报告、对结果精确度有要求的场合，简直是及时雨。这本书的价值在于，它节省了我大量的试错时间，让我能够把精力集中在工程问题的本质抽象上，而不是纠结于软件层面的具体操作细节上，极大地提升了我的工作效率。

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这本《ANSYS应用实例与分析》确实是工具书中的一股清流，我刚接触这个软件的时候，面对一堆复杂的菜单和理论公式简直是晕头转向。市面上那些教材，要么是故作高深，堆砌着厚厚的理论却不告诉你实战中该怎么操作；要么就是为了应付考试而编的，案例陈旧得好像是上个世纪的技术。而这本书的绝妙之处就在于，它几乎是手把手地带你走过每一个实际工程问题的解决流程。我记得我第一次尝试做流固耦合分析，光是网格划分这一关就卡了我好几天，各种边界条件的设置总是报错。但是翻开这本书，里面对一个汽车部件的热应力分析案例，讲解得极为细致，从前处理的几何清理，到接触设置的选取，再到求解器参数的调整，每一步都有对应的截图和作者深入的见解。特别是它对结果后处理的讲解，不仅仅是告诉你“看应力云图”，更是教会你如何从云图中提取出真正有价值的设计优化信息，比如疲劳寿命的预估和薄弱环节的识别。这本书的价值不在于它帮你记住了多少按钮的位置，而在于它构建了一种工程思维框架，让你真正理解“为什么这么设”而不是“应该这么设”。对于需要快速上手、解决实际问题的工程师来说，这简直就是一本救命稻草，比那些只会讲理论的砖头书实用百倍不止。

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ANSYS其实过程都一样....一本儿实例而已。

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