ANSYS13.0/LS-DYNA非线性有限元分析实例指导教程 pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:王泽鹏

出品人:

页数:371

译者:

出版时间:2011-9

价格:53.00元

装帧:平装

isbn号码:9787111358718

丛书系列:

图书标签:

入门实用
kk
ANSYS
LS-DYNA
有限元分析
非线性分析
实例教程
结构力学
数值计算
工程仿真
材料力学
软件应用

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具体描述

《ANSYS13.0/LS-DYNA非线性有限元分析实例指导教程》内容简介：ANSYSl3.OLs-DYNA作为世界上最著名的通用显式非线性动力分析程序，能够模拟真实世界的各种复杂几何非线性、材料非线性和接触非线性问题，特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。

全书主要分为两大部分：第一部分介绍了ANSYSl3．0LS—DYNA软件所涉及的基础知识、应用方法及要点，主要包括：CAE技术及其发展、单元的特性及定义、材料模型及其选用、有限元建模技术、加载与约束、求解及控制、后处理等。第二部分结合实例介绍了LS-DYNA的一些典型应用，主要包括：工业产品跌落测试分析、冲压回弹分析、鸟撞风挡分析、轧制成形分析、冲击分析、侵彻分析等，并在其中穿插讲述了一些新的模块、新的方法。

《ANSYS13.0/LS-DYNA非线性有限元分析实例指导教程》适合理工科院校本科高年级学生和研究生作为专业学习辅导教材，也可以作为各行各业工程技术人员的工程设计参考手册。

高级结构动力学与材料模型前沿应用一本深入探索现代工程挑战与前沿数值解法的专业著作本书聚焦于当前工程领域中最具挑战性的两个核心领域：高级结构动力学分析以及复杂材料模型的数值实现与应用。它旨在为结构工程师、仿真分析专家以及从事先进材料研究的科研人员提供一个全面、深入的理论框架与实践指导，超越传统线性静力学分析的范畴，直面非线性、高应变率以及多尺度耦合带来的复杂性。全书结构严谨，内容详实，从基础的本构关系理论出发，逐步深入到复杂的失效模式、冲击响应以及接触动力学的高级处理技术。我们致力于提供一个理论基础扎实、与现代商业有限元软件（如Abaqus、Nastran等）的高级模块紧密结合的知识体系，强调分析思想的构建而非单纯的软件操作流程复现。第一部分：非线性动力学基础与时间积分方法本部分系统梳理了结构动力学分析的核心理论，重点阐述了在大变形、高频响应和非线性阻尼下的方程组求解策略。 1.1 连续介质的运动学与本构关系重审详细探讨了有限元方法中处理大变形问题的运动学基础，包括Green-Lagrange应变张量、对数应变以及它们在有限元网格离散中的应用。重点分析了旋转和平移的解耦问题以及如何在非线性分析中保持几何准确性。 1.2 显式与隐式时间积分的深入比较与选择深入对比了Newmark法、Wilson $ heta$ 法等隐式积分方法与中心差分法等显式积分方法的适用范围、稳定性和计算效率。特别关注在求解瞬态动力学问题时，如何选择和调整时间步长以确保计算的稳定性和结果的物理合理性。对条件稳定性和无条件稳定性的工程意义进行了详尽的讨论。 1.3 非线性系统方程的求解策略超越简单的牛顿迭代，本书详述了修正牛顿法 (Modified Newton)、准牛顿法 (Quasi-Newton)，以及针对大规模稀疏矩阵的Krylov子空间迭代方法在求解非线性平衡方程组中的应用。重点分析了在强非线性问题（如材料屈服或几何突变）中，迭代收敛的难度及相应的预处理技术。第二部分：先进材料模型的理论构建与数值实现本部分是本书的核心之一，它聚焦于描述真实世界复杂材料行为所必需的先进本构模型，并探讨如何在有限元框架内实现这些模型。 2.1 粘塑性与粘弹性理论全面梳理了描述时间依赖性行为的理论基础，包括Maxwell模型、Voigt模型的串并联组合，以及更高级的Prony级数展开。在粘塑性方面，详细介绍了Perzyna模型和Chaboche粘塑性模型，着重于如何根据实验数据（如蠕变或应力松弛测试）反演模型的参数。 2.2 弹塑性模型的高级扩展除了标准的Von Mises屈服准则，本书深入探讨了针对特定材料的准则：各向异性屈服准则：如Hill 48 和 Hill 90 模型，及其在轧制板材和纤维增强复合材料中的应用。损伤力学（Damage Mechanics）：引入连续化损伤模型 (Continuum Damage Mechanics, CDM)，特别是基于能量释放率或应变梯度的损伤演化律。详细分析了在拉伸、压缩和剪切载荷下的损伤标量演化方程，以及如何实现刚度退化的数值模拟。 2.3 损伤与断裂的耦合分析 (Cohesive Zone Model, CZM) 系统介绍内聚力模型 (CZM) 的基本原理，包括其在界面、裂纹萌生和扩展模拟中的优势。详细推导了Traction-Separation 关系，并探讨了如何选择合适的能量释放率 (G) 阈值以及牵引力曲线的形状（线性、指数或双线性）对模拟结果的影响。本书将CZMs的应用拓展至层合板剥离和纤维拔出模拟。第三部分：冲击、接触与高保真度的接触动力学现代工程仿真日益关注高速、高载荷下的结构响应，本部分提供了处理复杂接触行为和瞬态冲击问题的专业技术。 3.1 冲击载荷响应与应变率效应重点分析了 Hopkinson杆试验背后的理论基础，并介绍了如何将Johnson-Cook (JC) 模型、Steinberg-Cochran-Guinan (SCG) 模型等经验性应变率依赖材料模型集成到有限元分析中。强调了在模拟爆炸和高速碰撞时，材料参数的动态校准方法。 3.2 复杂的接触算法与稳定性深入讲解了有限元中处理接触的罚函数法、增广拉格朗日法的优缺点。在动力学场景下，重点剖析了浸入式算法 (Penetration-Based Algorithms) 的稳定性问题，以及如何通过摩擦模型（如Coulomb摩擦、粘滞摩擦）的准确选择来避免数值振荡。对自接触 (Self-Contact) 问题的迭代收敛性进行了专题讨论。 3.3 网格失效与重构策略在模拟材料的完全失效或破碎时，传统网格会产生严重的畸变。本书介绍了解决这一问题的几种先进策略，包括Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) 方法在流固耦合和材料大变形中的应用，以及封装单元 (Element Deletion) 的适用条件和其对计算结果引入的误差评估。第四部分：后处理与高级结果验证本部分指导读者如何从海量的仿真数据中提取有意义的物理信息，并验证模型的准确性。 4.1 能量平衡与时程分析强调了在非线性动力学分析中，能量守恒是判断计算是否可靠的关键指标。详细解释了总外力功、内能、耗散能（粘性耗散、塑性耗散）、动能之间的精确平衡关系，并教授如何通过绘图识别收敛失败或时间步长过大的点。 4.2 场变量的平滑与插值讨论了有限元计算中应力、应变等量在节点上的不连续性问题，介绍了Voigt/Reuss 路径平均法以及高斯点数据外推到积分点的常用技术，确保后处理结果的平滑性和工程可用性。本书特色：理论深度与实践结合：每章理论推导后都紧密联系实际工程案例中的数值挑战。算法思想阐述：侧重于解释“为什么”以及“如何”选择特定的数值算法，而非简单地罗列软件菜单。面向高阶研究：内容覆盖了结构动力学前沿课题，是进行硕士、博士阶段研究和工业界复杂问题攻关的宝贵参考资料。

作者简介

目录信息

前言
第1章CAE与LS—DYNA的发展
1．1 CAE技术及其发展
CAE的优越性：
1．2 LS—DYNA特点及应用
1．2．1 LS．DYNA的功能特点
1．2．2 LS．DYNA的应用领域
1．2．3 LS．DYNA的文件系统
1．2．4．LS．DYNA分析的一般流程
l_3显式与隐式时间积分
第2章 ANSYS／LS．DYNA的单元特性及定义
2．1 ANSYS/LS—DYNA的单元特性
2．1．1 LINKl60杆单元
2．1．2 BEAMl61梁单元
2．1．3 SHEI_L163薄壳单元
2．1．4 SOLIDl64实体单元
2．1．5 COMBll65弹簧阻尼单元
2．1．6 MASSl66质点质量单元
2．1．7 LINKl67缆单元
2．2定义显式动力单元
2．2．1过滤图形界面
2．2．2选择单元类型
2．2．3定义单元选项
2．2．4定义单元实常数
2．3简化积分与沙漏
2．3．1简化积分单元
2．3．2沙漏概述
2．3．3沙漏控制技术
2．3．4单元综合要点
第3章LS—DYNA材料模型及其选用
3．1材料定义流程
3．1．1 图形用户界面(GUI)输入材料模型的流程3l
3．1．2用命令定义材料模型
3．1．3材料模型选择要点
3．2弹性材料模型
3．2．1线弹性材料
3. 2．2非线性弹性模型
3．3非线性无弹性模型
3．3．1与应变率无关的各向同性材料模型
3. 3．2与应变率相关的各向同性材料模型
3．3．3与应变率相关的各向异性材料模型
3. 3．4考虑失效的材料模型
3．3．5弹塑性流体动力学材料模型
3．3．6粘弹塑性材料模型
3．4泡沫材料模型
3．4．1低密度闭合多孔的聚氨酯泡沫
3．4．2粘性泡沫材料模型
3．4. 3低密度氨基甲酸乙酯泡沫
3．4．4可压扁泡沫材料模型
3．4．5正交异性可压扁Honeycomb蜂窝结构
3．5状态方程相关的材料模型
3．5．1线性多项式状态方程
3．5．2 Gruneisen状态方程
3．5．3’Tbbulated状态方程
3．6离散单元模型
3．6．1弹簧的材料模型
3．6．2阻尼器模型
3．6_3索模型
3．7刚性体模型
第4章建立几何实体模型
4．1常用的基本概念
4．1．1建模前的规划
4．1．2 ANSYS／LS．DYNA的单位制
4．1. 3 ANSYS坐标系
4．1．4坐标系的激活与删除
4．1．5工作平面
4．1．6组件与组元
4．1．7工作环境设置
4．2 ANSYS实体建模
4．2．1自底向上建模
4．2．2自顶向下建模
4．2．3布尔操作
4．2．4布尔运算失败时建议采取的一些措施
4．2．5其他常用实体建模方式
4．2．6图元的显示
4. 3从CAD系统中导入实体模型
4．3．1生成IGES(.igs)格式文件
4．3．2 ANSYS／LS．DYNA调IGES文件
第5章建立有限元模型
5．1设置单元属性
5．1．1为实体模型指定属性
5．1．2使用总体的属性设置
5．1. 3修改单元属性
5．2控制网格密度
5．2．1智能网格划分
5．2．2单元尺寸控制
5．2．3单元类型控制
5．2．4网格类型控制
5．2．5改变网格
5．3网格拖拉与扫掠
5．3．1网格拖拉
5．3．2网格扫掠
第6章LS．DYNA的接触及其定义
6．1接触算法与接触类型
6．1．1常用基本概念
6．1．2 LS—DYNA的接触算法
6．1. 3 LS—DYNA的接触类型
6．2接触界面的定义与控制
6．2．1定义接触界面
6．2．2列表和删除接触
6．2．3接触界面的控制选项
6．2．4穿透问题及解决措施
6．2．5接触分析注意问题
第7章载荷、初始条件和约束
7．1施加载荷
7．1．1定义数组参数、载荷曲线
7．1．2施加载荷
7．2施加初始条件
7．3施加约束
7．3．1施加约束
7．3．2施加转动约束
7．3．3滑动或周期性边界面约束
7．3．4无反射边界条件
7．3．5定义特殊约束
7．4点焊和阻尼控制
7．4．1点焊
7．4．2阻尼控制
第8章求解与求解控制
8．1求解基本参数设定
8．1．1计算时间控制
8．1．2输出文件控制
8．1．3高级求解控制
8．1．4输出K文件
8．2求解与求解监控
8．2．1求解过程描述
8．2．2求解监控
8．2．3求解中途退出的原因
8．2．4．负体积产生的原因
8．3重启动
8．3．1 新的分析
8．3．2简单重启动
8．3．3小型重启动
8．3．4完全重启动
8．4 LS—DYNA输入数据格式
8．4．1关键字文件的格式
8．4．2关键字文件的组织关系
第9章．ANSYS／LS—DYNA后处理
9．1 ANSYS后处理
9．1．1通用后处理器POSTl
9．1．2时间历程后处理器POST
9．2 LS—PREPOST 3．2后处理
9．2．1 LS—PREPOST3．2程序界面
9．2．2下拉菜单
9．2．3图形绘制
9．2．4．图形控制区
9．2．5动画控制区
9．2．6主菜单
9．2．7鼠标键盘操作
第10章产品的跌落测试分析
10．1跌落测试分析概述
10．2跌落测试模块DTM
10．2．1：DTM模块的启动
10．2．2跌落测试分析基本流程
10．2．3跌落测试分析参数设置
10．3 PDA跌落测试分析
10．3．1启动D’TM模块
10．3．2打开几何实体模型
10．3．3定义单元类型、实常数
10．3．4定义材料模型
10．3．5生成有限元模型
10．3．6生成PART
10．3．7定义接触
10．3．8跌落分析基本参数设置
10．3．9观察分析结果
10．3．10命令流实现
第11章板料冲压及回弹分析
11．1显式一隐式序列求解
11．1．1求解分析的显式部分
11．1．2为了进行隐式分析改变作业名
11．1．3关闭单元的形状检查
11．1．4转换单元类型
11．1．5修改隐式单元的几何形状
11．1．6移走不需要的单元
11．1．7重新定义边界条件
11．1．8输入应力
11．1．9进行隐式求解
11．2板料冲压成形模拟
11．2．1 启动ANSYS／LS—DYNA
11．2．2定义单元类型、实常数、材料模型
11．2．3创建几何实体模型
11．2．4定义接触
11．2．5定义约束
11．2．6施加载荷
11．2．7求解控制与求解
11．2．8观察分析结果
11．2．9命令流实现
11．3回弹分析
11．3．1为了进行隐式分析改变作业名
11．3．2关闭单元的形状检查
11．3．3转换单元类型
11．3．4修改隐式单元的几何形状
11．3．5移走不需要的单元
11．3．6重新定义边界条件
ll．3．7输入应力
11_3．8进行隐式求解
11_3．9检查回弹结果
11．3．10命令流实现
第12章鸟撞发动机风挡模式
12．1隐式一显式序列求解
12．1．1进行隐式求解
12．1．2为进行显式求解改变作业名
12．1．3改变单元类型
12．1．4移走额外约束
12．1．5写来自隐式分析的节点结果
12．1．6施加所需的接触、载荷条件
12．1．7初始化模型的几何形状
12．1．8进行显式分析
12．2鸟撞发动机风挡模拟
12．2．1进行隐式求解
12．2．2隐式求解的命令流实现
12．2．3为进行显式求解改变作业名
12．2．4改变单元类型、材料模型、实常数
12．2．5移走额外约束
12．2．6写来自隐式分析的节点结果
12．2．7施加所需的接触、载荷条件
12．2．8初始化模型的几何形状
12．2．9进行显式分析
12．2．10命令流实现
12．2．1后处理
第13章金属塑性成形模拟
13．1金属塑性成形数值模拟
13．1．1金属塑性成形数值模拟概述
13．1．2塑性成形有限元模拟优点
13．1_3塑性成形中的有限元方法
13．2楔横轧轧制成形模拟
13．2．1启动ANSYS／LS．DYNA
13．2．2定义单元类型、实常数、材料模型
13．2．3建立模具有限元模型
13．2．4定义接触
13．2．5定义约束
13．2．6定义载荷
13．2．7定义模具的质量中心
13．2．8求解控制与求解
13．2．9命令流实现
13．2．10后处理
第14章冲击动力学问题的分析
14．1薄壁方管屈曲分析
14．1．1 启动ANSYS／LS—DYNA
14．1．2建立有限元模型
14．1．3定义接触
14．1．4定义边界条件
14．1．5施加冲击载荷
14．1．6求解控制设置
14．1．7求解及求解过程控制
14．1．8命令流实现
14．1．9后处理
14．2自适应网格方法概述
14．2．1 h—adaptive方法
14．2．2 r_adaptive方法
14．2_3开启网格自适应
14．2．4 自适应网格高级控制
14．3薄壁方管的自适应屈曲分析
14_3．1创建PART
14_3．2开启网格自适应
14．3．3 自适应网格高级控制
14．3．4命令流实现
14．3．5求解结果对比
第15章侵彻问题的分析
15．1 Ls．DYNA侵彻问题模拟概述
15．1．1侵彻问题的研究方法
15．1．2侵彻问题的数值模拟
15．2弹丸侵彻靶板分析
15．2．1启动ANSYS／LS．DYNA
15．2．2建立有限元模型
15．2．3定义接触33l
l 5．2．4定义边界条件
l 5．2．5定义弹丸初始速度
15．2．6求解控制设置
15．2．7求解及求解过程控制
15．2．8命令流实现
15．2．9后处理
第16章ALE、SPH高级分析
16．1 ALE方法
16．1．1 I~agrange、Euler、ALE方法
16．1．2 ALE方法理论基础
16．1．3 执行一个ALE分析
16．2无网格方法概述
16．2．1无网格方法基本思想
16．2．2无网格的发展历程
16．2．3无网格法的优缺点
16．2．4部分无网格方法简介
16．3 SPH方法
16．3．1 SPH法的本质
16．3．2 SPH的基本理论
16．3．3 LS．DYNA中的SPH算法
16．3．4 SPH主要的关键字说明
附录I 最常用的关键字
附录II 常用建模操作命令
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文质量，实在是对不起它在市场上的定位和定价。我尤其想吐槽的是那些“实例”配图。首先，很多截图的时效性明显滞后，画面风格明显是几年前的老版本软件界面，这给用户在最新版本软件中寻找对应功能带来了极大的困扰。很多时候，我必须根据上下文猜测书中提到的某个选项在当前版本中被移动到了哪个菜单下，这种“考古式”的摸索极大地浪费了宝贵的工作时间。其次，图注的质量堪忧。很多关键的建模步骤，比如约束条件的施加、载荷的定义，图示的细节模糊不清，或者关键的输入框信息被截断。我们都知道，有限元分析对输入的精度要求极高，一个错误的单位或一个遗漏的边界条件都会导致结果的偏差，而这本书提供的视觉引导却如此含糊不清。如果作者不能保证图文的同步性和清晰度，那么教程的“指导”价值也就大打折扣了。我期待的是高清、精准、步骤明确的图文指南，而不是这种让人在软件界面上反复比对、猜测意图的体验。它更像是一份匆忙赶工的内部培训资料，而非面向市场的专业出版物。

评分☆☆☆☆☆

令人费解的是，这本书在对LS-DYNA中的诸多关键控制卡（Keywords）进行介绍时，似乎采取了一种“罗列清单”式的写法，缺乏对这些控制卡背后计算物理意义的深度挖掘。例如，在时间步控制（Time Step Control）的相关章节，它只是简单列举了`*CONTROL_TIMESTEP`下的各个选项及其作用，如`DTINIT`、`DTMAX`等，但对于在冲击载荷下，程序如何动态选择最优时间步长，以及不同选择如何影响计算的稳定性和精度，书中没有进行任何深入的探讨和对比。对于一个涉及非线性、隐式或显式求解器的复杂程序来说，对时间步的理解和控制能力是区分初级用户和高级用户的分水岭。这本书似乎认为，只要用户知道这些参数存在即可，而忽略了“为什么”以及“在什么情况下选择A而不是B”这种更具实操价值的知识。这种浅尝辄止的介绍，对于希望构建健壮、高效分析流程的用户来说，帮助微乎其微。它教你如何输入指令，却没告诉你这些指令背后的“魔法”是如何运作的，结果就是用户只能机械地复制粘贴，一旦遇到非标准问题，立刻束手无策。

评分☆☆☆☆☆

这本号称“实例指导”的教程，从我这个初次接触有限元分析的工程小白的角度来看，简直是一场噩梦。我满怀希望地打开它，以为能找到那种手把手教你从建模、划分网格到设置求解器、查看结果的清晰路径。结果呢？这本书更像是一本晦涩难懂的官方手册的精简版，堆砌了大量的理论公式和参数解释，对于像我这种需要快速上手解决实际工程问题的用户来说，简直是灾难。比如，当我试图理解在处理材料塑性大变形时，为什么某个隐式求解器参数需要调整到某个特定的值时，书中只是抛出了一个公式，然后直接跳到了下一个例子，中间的逻辑推导过程缺失得令人发指。我不得不花大量时间去查阅其他网络资源，甚至去翻阅更基础的力学教材来弄明白书里所谓的“指导”到底在说什么。教程的结构组织也极其混乱，章节之间的跳转非常生硬，好像作者只是把一些零散的案例知识点拼凑在一起，缺乏一个连贯的学习主线。对于那些希望通过这本书快速掌握LS-DYNA核心操作流程，并能应对实际结构动力学问题的读者来说，这本书的“实例”部分提供的信息量远远低于读者的预期，更像是一种“你已经会了，这里给你看个成品”的展示，而不是“你还不会，我教你怎么做”的教学。我期望的是详尽的步骤截图和参数背后的物理意义阐述，但得到的却是一堆冰冷的指令集。

评分☆☆☆☆☆

这本书的“实例”部分，在我看来，更像是一系列脱离实际工程背景的“玩具”案例集合，其复杂度和真实性远远不足以支撑其“非线性有限元分析实例指导”的宏大标题。例如，书中涉及的板壳结构冲击问题，所使用的材料模型和几何简化程度高得令人发指，完全不涉及实际产品中常见的复杂装配、多材料交互以及材料随温度变化的非线性特性。我尝试将书中演示的某个案例套用到我正在进行的一个连接件疲劳分析中，结果发现，书中介绍的建模流程根本无法直接迁移，因为我需要处理的应力集中、焊点模拟、以及更精细的接触状态，在书中完全是“失声”的状态。一本优秀的实例指导教程，应该能覆盖从简单到复杂的梯度，并且案例本身应该具有一定的行业代表性或复杂性，能让读者感受到从理论到实践的跨越。然而，这本书的案例过于理想化和简化，缺乏对真实世界中仿真难点（比如网格畸变、刚度矩阵奇异、收敛困难等）的预警和处理方法介绍。读完后，我感觉自己只学会了如何运行一个“演示程序”，而非真正掌握了解决复杂工程难题的方法论。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在汽车碰撞安全领域摸爬滚打了多年的老手，我对市面上各种有限元软件的教程都有所涉猎，但这本书给我的感受是，它的深度和广度都停留在了一个令人尴尬的中间地带。它没有深入到LS-DYNA内核算法的底层机制，无法满足那些追求极致优化和自建材料模型的高级用户；反过来，它对基础的预处理和后处理操作又讲解得过于简略，以至于我完全无法将其推荐给刚毕业的同事。举个例子，书中关于接触算法的讨论，仅仅停留在了“使用”关键字的介绍上，对于不同接触类型（如自动接触、节点与面接触等）在不同物理场景下的收敛性差异和计算效率对比几乎没有涉及。在实际工程中，接触的处理往往是决定仿真成败的关键，而这本书对此的轻描淡写，暴露出作者对复杂工程问题的理解可能存在偏差，或者说，作者的编写重点并未放在解决实际工程痛点上。我更愿意花时间去阅读软件官方发布的白皮书，或者钻研那些专注于特定领域（如侵入性、刚柔耦合）的专业书籍，因为它们至少在特定方向上能提供更扎实的理论支撑和更贴近实际的经验总结。这本书给我的感觉，就是一份缺乏灵魂的、为了“完成任务”而堆砌的资料集合，对于经验丰富的工程师而言，其边际效用几乎为零。

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适合初学者，按照例子学习

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