《结构分析有限元法的基本原理及工程应用》陈道礼 2012.06

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结构分析有限元法的基本原理及工程应用

• 内容简介:

  《结构分析有限元法的基本原理及工程应用》分上、下篇。上篇介绍结构分析有限元法的基本原理，包括结构分析中应用最普遍的各种单元的形成原理，例如各种典型的平面和空间连续体单元、桁架和刚架单元以及板壳单元形成原理；还介绍了结构振动有限元分析和稳定性分析原理，以及热-结构、流体-结构耦合分析的原理。下篇介绍当下流行的几种主要有限元分析软件，包括ANSYS、MSC.Nastran、Algor和HyperMesh等。在介绍上述软件的过程中，以例子的形式详尽地说明了软件的操作方法。《结构分析有限元法的基本原理及工程应用》可作为高等院校及科研院所结构分析工程人员的参考书，也可作为高等院校机械专业从事工程结构分析方向的师生的教材和参考书。

• 目录:

  上篇结构分析有限元法的基本原理
  1绪论
  1.1结构分析的目的和任务
  1.2结构分析的主要方法
  1.3结构分析的有限单元法概述
  2结构静力学的有限元分析
  2.1结构静力学有限元分析过程概述
  2.2结构的离散化
  2.3结构的单元分析
  2.3.1单元位移模式的选择
  2.3.2建立单元应变与结点位移的关系
  2.3.3建立单元应力与结点位移的关系
  2.3.4单元刚度矩阵
  2.4等效结点力的计算
  2.5热载荷的计算
  2.6结构总刚度方程的建立
  2.7结构边界约束条件的处理
  2.7.1置零法
  2.7.2乘大数法
  2.8位移的求解和应力的计算
  3平面问题单元
  3.1四结点四边形等参数单元
  3.1.1单元位移模式
  3.1.2坐标变换
  3.1.3单元刚度矩阵
  3.1.4等效结点力计算
  3.1.5热载荷计算
  3.1.6单元的完备性和协调性
  3.2八结点四边形等参数单元
  4轴对称问题单元
  4.1轴对称问题
  4.2三角形截面环单元
  4.2.1单元位移模式
  4.2.2单元刚度矩阵
  4.2.3单元等效结点力的计算
  4.2.4热载荷
  5空间问题单元
  5.1四面体常应变单元
  5.1.1位移模式
  5.1.2单元刚度矩阵和等效结点力
  5.2八结点六面体等参数单元
  5.2.1单元位移模式
  5.2.2坐标变换
  5.2.3单元刚度矩阵
  5.2.4等效结点力计算
  5.3二十结点六面体等参数单元1
  6杆系结构单元
  6.1杆单元
  6.1.1局部坐标下的单元刚度矩阵
  6.1.2整体坐标下的单元刚度矩阵
  6.2梁单元
  6.2.1二维梁单元
  6.2.2三维梁单元
  6.2.3等效结点力的计算
  7板壳单元
  7.1三角形平板单元
  7.1.1三角形平板单元的位移模式
  7.1.2三角形平板单元的刚度矩阵
  7.2四边形平板单元
  1.2.1三个子三角形单元组成的三角形子单元
  7.2.2协调的三角形子单元
  7.2.3四边形平板单元
  7.3平面壳体单元
  7.3.1建立局部坐标
  7.3.2建立局部坐标系中的单元刚度矩阵
  7.3.3坐标变换
  8结构动力学的有限元分析
  8.1结构动力学方程
  8.2结构的振动模态分析
  8.3广义雅可比法
  8.4子空间迭代法
  8.5结构的动力响应分析
  8.5.1阻尼矩阵
  8.5.2动力响应分析的振型叠加法
  8.5.3动力响应分析的逐步积分法
  9结构弹性稳定性的有限元分析
  9.1杆的稳定性问题
  9.2板的稳定性问题
  10几何非线性问题的有限元分析
  10.1牛顿.拉弗逊法及其衍生方法
  10.2切线刚度矩阵
  11结构与其他物理场的耦合分析
  11.1热-结构分析
  11.1.1一维热传导的有限元分析
  11.1.2二维热传导的有限元分析
  11.1.3三维热传导的有限元分析
  11.1.4热-结构的耦合分析
  11.2流体-结构分析
  11.2.1理想流体的有限元分析
  11.2.2流体-结构的耦合分析

  下篇结构分析有限元法软件及其应用
  12结构分析有限元方法的工程应用
  12.1概述
  12.2有限元软件发展历史
  12.2.1国外有限元软件
  12.2.2国内有限元软件的发展情况和前景
  12.2.3有限元软件的发展趋势
  12.3主要有限元分析软件介绍
  12.4典型的有限元分析流程
  12.4.1有限元分析的基本步骤
  12.4.2有限元软件应用的典型流程
  12.5有限元软件的使用要求
  13ANSYS软件应用基础
  13.1概述
  13.1.1ANSYS发展历史
  13.1.2ANSYS软件的主要功能
  13.1.3ANSYS软件的主要特点
  13.2ANSYS中的有关术语
  13.2.1直接法和间接法
  13.2.2坐标系统及工作平面
  13.2.3节点
  13.2.4单元
  13.2.5负载
  13.3ANSYS软件基本使用方法
  13.3.1工作模式
  13.3.2ANSYS架构
  13.3.3基本界面
  13.3.4ANSYS文件及工作文件名
  13.3.5鼠标和键盘
  13.4分析实例
  13.4.1ANSYS分析过程的主要步骤
  13.4.2静力学分析实例
  13.4.3动力学分析实例
  14MSC.Nastran软件应用基础
  14.1Nastran程序的历史
  14.2MSC公司主要产品
  14.2.1MSC.Patran简介
  14.2.2MSC.Nastran简介
  14.2.3MSC.Fatigue简介
  14.3Patran和Nastran建模和分析过程
  14.3.1一般使用流程
  14.3.2Patran和Nastran相关的主要文件
  14.4分析实例
  14.4.1分析模型
  14.4.2模型创建过程
  14.4.3分析模型的求解及结果的后处理
  14.4.4计算结果分析
  14.4.5强度校核结论
  15Algor软件应用基础
  15.1Algor软件简介
  15.2Algor软件的特点
  15.2.1界面直观友好，易学易用
  15.2.2硬件要求低
  15.2.3CAD／CAE协同的前处理器和分析平台
  15.2.4强大的后处理功能
  15.2.5强大的结构分析以及多物理场分析功能
  15.2.6开放的二次开发平台
  15.3Algor的主要分析模块
  15.4CAD实体建模方法
  15.4.1AlibreDesign直接建模
  15.4.2Algor的InCAD接口技术
  15.4.3网格划分
  15.4.4Algor网格划分的一般步骤
  15.4.5网格细化与增强
  15.5直接网格构建
  15.5.1有关术语
  15.5.2创建方法
  15.6分析实例
  15.6.1基本流程
  15.6.2实例
  16HyperMesh软件应用基础
  16.1产品概述
  16.1.1HyperView
  16.1.2HyperGraph
  16.1.3MotionView
  16.1.4MotionSolve
  16.1.5OptiStruct
  16.1.6HyperForm
  16.1.7HyperStudy
  16.1.8HyperWeb
  16.1.9ProcessManager
  16.1.10Radioss
  16.2HyperMesh简介
  16.3HyperMesh主要功能
  16.4HyperMesh软件的应用
  16.4.1HyperMesh软件的基本工作流程
  16.4.2HyperMesh软件的常用功能键对照
  16.4.3与HyperMesh相关的文件格式
  16.5运用HyperMesh软件对拉杆进行有限元分析的实例
  16.5.1问题的描述
  16.5.2有限元分析单元
  16.5.3模型创建过程
  16.5.4分析计算
  16.5.5结果分析
  参考文献