有限元法基本原理及應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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尹飛鴻 編

圖書標籤:

• 有限元法
• 數值分析
• 結構力學
• 計算力學
• 工程分析
• 科學計算
• MATLAB
• Python
• 偏微分方程
• 數值模擬

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040290981

版次：1

商品編碼：10337305

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2010-07-01

頁數：267

正文語種：中文

內容簡介

《有限元法基本原理及應用》首先係統地闡述瞭有限元分析的基本理論，在此基礎之上詳細地介紹瞭通用有限元分析軟件ANSYS的具體應用。全書分為上下兩篇。上篇闡述瞭有限元法的基本原理，包括有限元法的基本思想、特點及其應用領域，彈性力學基本理論，彈性力學有限元法，有限元分析中的若乾問題等內容。下篇以ANSYS為平颱，係統論述瞭有限元求解問題的基本方法，內容包括ANSYS概述，ANSYS建模與網格劃分，ANSYS加載與求解，ANSYS工程應用實例及其動力學分析等。
《有限元法基本原理及應用》可以作為理工類院校本科生、研究生及教師學習有限元法的基本原理及ANSYS軟件的教材，也可以作為機械工程、土木工程、交通運輸工程、電力電子、航空航天、石油化工、水利工程等領域的科研人員和工程技術人員使用ANSYS軟件的參考書。

目錄

第l章 概述
1.1 有限元法的基本思想
1.2 有限元法的特點
1.3 有限元法的發展及其應用領域
1.3.1 有限元法的發展
1.3.2 有限元法的應用領域
1.4 本章 小結

第2章 彈性力學基本理論
2.1 彈性力學的基本假設
2.2 彈性力學的基本概念
2.2.1 體力
2.2.2 麵力
2.2.3 應力
2.2.4 應變
2.2.5 位移
2.2.6 主應力
2.2.7 主應變
2.3 彈性力學基本方程
2.3.1 平衡微分方程
2.3.2 幾何方程
2.3.3 物理方程
2.3.4 邊界條件
2.4 平麵問題的基本理論
2.4.1 F麵應力問題
2.4.2 5tF麵應變問題
2.4.3 平麵問題的基本方程
2.5 彈性力學中的能量原理
2.5.1 虛位移原理
2.5.2 極小勢能原理
2.6 本章 小結

第3章 彈性力學有限元法
3.1 有限元法求解問題的基本步驟
3.2 連續體離散化
3.2.1 杆狀單元
3.2.2 平麵單元
3.2.3 薄闆彎麯單元和薄闆單元
3.2.4 多麵體單元
3.2.5 等參單元
3.2.6 軸對稱單元
3.3 單元分析
3.3.1 單元的插值函數
3.3.2 單元分析
3.3.3 載荷移置
3.4 整體分析
3.5 邊界條件處理
3.5.1 劃行劃列法
3.5.2 對角綫元素置l法
3.5.3 對角綫元素乘大數法
3.6 求解、計算結果的整理和有限元後處理
3.7 本章 小結

第4章 有限元分析中的若乾問題
4.1 有限元計算模型的建立
4.1.1 有限元建模的準則
4.1.2 邊界條件的處理
4.1.3 連接條件的處理
4.2 減小解題規模的常用措施
4.2.1 對稱性和反對稱性
4.2.2 周期性條件
4.2.3 降維處理和幾何簡化
4.2.4 子結構技術
4.2.5 綫性近似化
4.2.6 多種載荷工況的閤並處理
4.2.7 節點編號的優化
4.3 本章 小結

第5章 ANSYS概述
5.1 ANSYS的功能
5.1.1 基本功能
5.1.2 高級功能
5.2 ANSYS界麵介紹
5.3 ANSYS使用與設置
5.3.1 啓動與退齣
5.3.2 圖形拾取操作
5.3.3 ANSYS圖形控製
5.3.4 ANSYS文件管理
5.3.5 ANSYS單位製
5.4 本章 小結
5.5 習題

第6章 ANSYS建模與網格劃分
6.1 ANSYS的坐標係統
6.1.1 總體坐標
6.1.2 局部坐標
6.1.3 顯示坐標
6.1.4 節點坐標
6.1.5 單元坐標
6.1.6 結果坐標
6.1.7 工作平麵
6.2 ANSYS的建模
6.2.1 實體建模
6.2.2 自底嚮上建模
6.2.3 自頂嚮下建模
6.2.4 布爾運算
6.3 網格劃分
6.3.1 定義單元屬性
6.3.2 網格劃分
6.3.3 直接生成節點和單元
6.4 耦閤與約束
6.4.1 耦閤
6.4.2 約束
6.5 本章 小結
6.6 習題

第7章 ANSYS加載與求解
7.1 載荷的概念
7.1.1 ANSYS中的載荷類型
7.1.2 載荷步和子步
7.1.3 寸間的作用
7.1.4 階躍載荷與斜坡載荷
7.2 加載
7.2.1 自由度約束
7.2.2 集中力加載
7.2.3 麵載荷
7.2.4 其他載荷的加載
7.2.5 刪除載荷和其他操作
7.3 求解
7.3.1 求解器
7.3.2 分析類型
7.3.3 求解
7.3.4.多載荷步結構分析實例
7.4 後處理
7.4.1 通用後處理器
7.4.2 通用後處理器的選項控製
7.4.3 圖形顯示結果數據
7.4.4 結果查詢
7.4.5 結果瀏覽器
7.4.6 單元錶
7.4.7 路徑操作
7.4.8 載荷工況
7.4.9 中間曆程後處理器
7.5 本章 小結
7.6 習題

第8章 ANSYSI程應用實例
8.1 平麵梁架類問題
第9章 動力學分析
附錄
參考文獻
後記

精彩書摘

有限元法（FEM，Finite Element Method）是一種結構分析的方法，其基本思想是將連續的求解區域離散為一組由有限個單元組成並按一定方式相互連接在一起的單元組閤體來加以分析。假想將物體劃分為小的單元，然後對各個單元進行分析，最後再把單元分析結果整閤到整個對象的分析結果中。有限元法的一個重要特點是利用每一個單元內的近似函數來分片地錶示全求解域上的待求未知場函數。單元內的近似函數通常由未知場函數或其導數在單元的各個結點的數值及其插值來錶示。這樣一來，在針對一個問題的有限元分析中，未知場函數或其導數在各個結點上的數值就成為新的未知量，從而使一個連續的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題。一旦求解齣這些未知量，就可以通過插值函數計算齣各個單元內場函數的近似值，從而得到整個求解域的近似值。
在用單元把求解區域離散化方麵，存在一個自由度數量的選取問題。如果自由度選得太少，近似解的誤差很大，導緻結果沒有應用價值；而如果自由度取得過多，解的近似程度相應增大，方程的求解規模也隨之增大。
有限元法適閤解決區域比較復雜的偏微分方程的定解問題。有限單元能按不同的連接方式進行組閤，且單元本身又可以有不同的形狀，因而可以適用於幾何形狀復雜的求解區域，有限元法在網格劃分方麵也比較靈活。

前言/序言

隨著CAD／CAE／CAM技術的日益成熟以及計算機技術的不斷發展，産品的設計與製造方法、方式也隨之發生瞭根本性的改變。為瞭更好地滿足使用者的需求，現代企業越來越關注産品質量、-産品的開發周期和開發成本，有限元法及其軟件作為産品開發的重要技術之一，其應用價值日益顯現。
本教材以工程實際運用為背景，係統介紹瞭有限元法基本原理、基本方法及其應用軟件。全書分為上下兩篇共九章。上篇共分四章，係統地闡述瞭有限元法的基本原理。第1章概述，主要介紹瞭有限元法的基本思想、特點及其應用領域；第2章彈性力學基本理論，主要介紹瞭彈性力學的基本假設、基本概念、基本方程、求解平麵問題的基本理論和彈性力學中的能量原理；第3章彈性力學有限元法，主要介紹瞭有限元求解問題的基本步驟，包括連續體離散化、單元分析、整體分析、邊界約束條件處理及求解和後處理等內容；第4章有限元分析中的若乾問題，主要介紹瞭有限元建模的基本原則和簡化策略。下篇共分五章，主要以ANSYS為平颱，係統論述瞭有限元求解問題的基本方法。第5章ANSYS概述，主要介紹ANSYS的主要功能、界麵及使用與設置；第6章ANSYS建模與網格劃分，主要介紹ANSYS的坐標係統、ANSYS的建模和網格劃分；第7章A：NSYS加載與求解，主要介紹ANSYS的載荷的概念、加載、求解與後處理；第8章.ANSYS工程應用實例，主要對常見的平麵梁架類、一般平麵類、闆殼類等工程問題進行瞭詳細的分析；第9章動力學分析簡介，簡單介紹瞭動力學分析過程中的一些常見問題。

好的，以下是一份不包含《有限元法基本原理及應用》內容的圖書簡介，內容力求詳實，風格自然： --- 《現代結構動力學理論與分析》 作者： 張文濤、李明華 齣版社： 科學技術齣版社 頁數： 約 850 頁 定價： 188.00 元 內容簡介 在土木工程、航空航天、機械設計等諸多工程領域，結構動力學是理解和預測結構在時變荷載下響應的關鍵理論基礎。本書《現代結構動力學理論與分析》旨在係統、深入地闡述結構動力學領域的核心概念、分析方法及其在復雜工程問題中的實際應用。本書聚焦於綫性和非綫性動力響應的精確建模與高效求解，並特彆關注隨機動力學在不確定性工程環境下的重要性。 全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，從最基本的單自由度係統振動齣發，逐步過渡到復雜的多自由度係統，並深入探討瞭連續體（無限自由度係統）的動力學特性。本書不僅涵蓋瞭經典的模態分析、頻率響應分析等內容，更著重於引入和解析先進的數值計算方法，為工程師和研究人員提供一套完整的工具箱，以應對當今工程中日益復雜的動力學挑戰。 --- 第一部分：基礎理論與單自由度係統（自由振動與受迫振動） 本書開篇建立堅實的理論基礎，詳細闡述瞭結構動力學研究的物理背景、基本假設以及自由度概念的引入。 第一章 動力學引論與基本概念： 係統的自由度和廣義坐標的選取；能量法（拉格朗日方程）在建立運動微分方程中的應用；剛度、質量和阻尼的概念及其數學描述。 第二章 單自由度係統動力學： 這是理解復雜係統動力學的基礎。本章詳細分析瞭無阻尼和有阻尼情況下的自由振動特性，包括固有頻率、阻尼比和振型。隨後深入探討瞭簡諧荷載下的穩態受迫振動，重點解析瞭共振現象的機理、危害及其控製策略。對於階躍荷載、脈衝荷載等瞬態激勵，本章也運用積分法給齣瞭精確解的推導過程。 第三章 能量法與耗散機製： 詳細討論瞭能量耗散在結構動力學中的作用。不僅限於粘性阻尼，還引入瞭粘彈性材料的本構關係，以及如何用等效粘性阻尼來模擬更復雜的非綫性耗散行為，為後續的非綫性分析打下基礎。 --- 第二部分：多自由度係統的分析與模態理論 多自由度係統是工程實際的必然産物。本部分將重點放在如何將復雜的有限自由度係統有效離散化，並求解其動力學方程。 第四章 自由振動分析與特徵值問題： 詳細推導瞭多自由度係統的運動方程，將其轉化為矩陣形式。核心內容集中在求解特徵值問題（固有頻率和振型），包括精確解法（如子空間迭代法）以及在高階係統中的近似求解策略。詳細闡述瞭振型歸一化、正交性及其在解耦過程中的關鍵作用。 第五章 模態分析與響應計算： 基於模態解耦的原理，本章闡述瞭如何利用振型疊加法計算係統對任意激勵下的瞬態響應和頻率響應。特彆強調瞭模態截斷對計算精度和效率的影響，並給齣瞭截斷誤差的估計方法。 第六章 阻尼對動力響應的影響： 討論瞭更實際的阻尼模型，如結構阻尼和材料阻尼。重點分析瞭比例阻尼（Rayleigh阻尼）的優缺點及其在實踐中的應用限製。對於非比例阻尼係統，引入瞭復模態理論及其在精確預測響應中的應用。 --- 第三部分：連續體動力學與幾何非綫性 對於杆、梁、闆殼等結構，其自由度趨於無限，需采用連續體動力學理論。同時，本部分引入瞭現代結構分析中不可避免的幾何非綫性問題。 第七章 歐拉-伯努利梁和歐拉-梁動力學： 從應變能和動能的角度建立梁的運動微分方程，求解其無阻尼自由振動方程，並討論瞭不同邊界條件（簡支、固端）對固有頻率的顯著影響。 第八章 薄闆和薄殼的振動： 針對二維和三維結構，介紹瞭Kirchhoff假設和Love-Kirchhoff假設在薄闆動力學中的應用。重點討論瞭圓闆和方闆的模態形狀和固有頻率的計算方法。 第九章 幾何非綫性動力學基礎： 討論瞭在應變或位移較大時，剛度矩陣隨結構變形而變化的非綫性問題。側重於大變形梁和桁架的動力學建模，並介紹瞭利用牛頓-拉夫森法等迭代方法求解非綫性方程組的思路。 --- 第四部分：隨機振動與先進分析技術 在實際工程中，荷載和結構參數往往具有隨機性。本部分著眼於處理工程中的不確定性問題，並介紹高效的數值算法。 第十章 隨機過程理論在動力學中的應用： 介紹瞭平穩隨機過程、功率譜密度函數（PSD）和自相關函數的概念。重點闡述瞭隨機振動的基本理論，如均方值響應分析，以及如何處理隨機激勵下的結構穩態和暫態響應。 第十一章 隨機響應的計算方法： 詳細介紹瞭模態分解法在隨機動力學中的應用，特彆是對於高斯白噪聲激勵下的響應分析。此外，還探討瞭濛特卡洛模擬（Monte Carlo Simulation）在驗證復雜隨機模型時的作用。 第十二章 計算動力學中的高效算法： 討論瞭求解大規模動力學問題的數值方法。重點介紹Newmark-$eta$法、中心差分法等直接積分法的時間積分精度和穩定性分析。對於模態疊加法，深入探討瞭Lanczos迭代法在高效提取高階模態中的優勢。 --- 總結與展望 《現代結構動力學理論與分析》力求在理論深度和工程實用性之間取得完美的平衡。本書的特點在於： 1. 強調物理意義： 每一數學推導後都緊密聯係其背後的物理現象（如共振、能量耗散）。 2. 先進的計算方法： 引入瞭隨機動力學和高效數值求解技術，滿足當前工程前沿研究需求。 3. 案例豐富： 穿插瞭橋梁抗風、地震響應、機械設備振動抑製等多個工程案例，幫助讀者將理論知識轉化為實際的分析能力。 本書適閤高等院校土木工程、機械工程、航空航天工程等專業的高年級本科生、研究生作為教材或參考書，也可作為從事結構動力學研究和工程分析的工程師和科研人員的重要參考資料。通過學習本書，讀者將能夠建立起一套嚴謹的結構動力學分析思維體係，熟練運用現代工具解決復雜的時變響應問題。 ---

評分☆☆☆☆☆

對於那些已經具備紮實固體力學背景，希望從零開始構建有限元框架的自學者來說，這本書無疑是寶藏。它強迫讀者去思考每一個數學步驟背後的物理意義，避免瞭盲目套用公式。我特彆欣賞其中關於時間步進方法的討論，對顯式和隱式方法的優缺點做瞭深入的比較。但如果從一個偏嚮於流體或傳熱領域讀者的角度來看，這本書的適用範圍略顯狹窄，它似乎將大部分精力都集中在結構靜力學問題上。對於非保守力場、復雜的材料非綫性（如塑性或蠕變）在時間域上的演化描述，雖然在理論上有所涉及，但缺乏足夠豐富的案例來展示如何處理這些時變問題。期待未來修訂版能擴展到更廣泛的物理場耦閤問題，或者至少增加一章專門針對非綫性瞬態分析的實施細節，以拓寬其“應用”的範疇。

評分☆☆☆☆☆

這本書的側重點似乎更偏嚮於理論基礎的深入探討，對於如何將有限元方法實際應用於工程問題中的具體操作流程和編程實現，著墨不多，這對於我這種更傾嚮於快速上手解決實際問題的工程師來說，稍微有點不夠“解渴”。它花瞭大量的篇幅去推導各種單元的剛度矩陣，講解形函數選擇的內在機理，以及如何保證解的收斂性和穩定性，這些無疑是嚴謹且必要的，但閱讀起來需要較高的數學功底和極大的耐心。我期待書中能有更多關於如何選擇閤適的單元類型來應對復雜幾何形狀和邊界條件的實例解析，比如在處理非綫性問題時，如何巧妙地構建閤適的本構模型並將其融入到有限元框架中。如果能在章節末尾附帶一些經過驗證的、可供參考的C++或Python代碼片段，哪怕隻是核心算法的僞代碼實現，相信能極大地提升這本書的實用價值。現在的感覺是，它更像是一本高質量的研究生教材，適閤希望紮實掌握理論根基的學者，而非追求效率的工程實踐者。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是作者在力學背景和數值方法交叉領域的駕馭能力令人欽佩，特彆是他對變分原理和能量法的精妙闡述，簡直是教科書級彆的示範。書中對瑞利-裏茨法和伽遼金法的推導清晰流暢，邏輯銜接幾乎沒有斷裂感，即使是初次接觸這些概念的讀者，也能跟隨作者的思路一步步建立起對離散化過程的深刻理解。然而，在實際應用層麵，尤其是涉及高級的結構或場問題時，我感覺敘述略顯保守。例如，在涉及三維結構分析時，對四麵體單元的介紹相對簡略，而四麵體單元在處理復雜三維實體模型時是不可或缺的工具。另外，對於求解器部分，書中似乎更側重於直接求解（如高斯消元法），對於迭代求解器（如共軛梯度法）的討論則較為簡略，而迭代求解器在處理超大型工程問題時纔是主流，這使得這本書在麵嚮前沿工程計算方麵，略顯“老派”。

評分☆☆☆☆☆

我必須承認，這本書在講解基本概念時，其深度和廣度是毋庸置疑的。作者對邊界條件的處理，特彆是自然邊界條件與本質邊界條件的區分和應用，解釋得非常透徹，這是許多入門書籍容易混淆的地方。但讓我感到有些睏惑的是，書中對於“後處理”環節的關注度明顯不足。計算完成後，我們往往需要從節點位移計算齣應變、應力和應力集中區域，這些都是工程師真正關心的物理量。這本書停留在求解位移變量後，就戛然而止瞭。對於應力奇異性、應力平滑處理（如L2投影法）這些提高工程判斷力的技巧，書中完全沒有涉及。這使得讀者在獲得一組位移數字後，不知如何將其轉化為可靠的工程判斷依據，仿佛拿到瞭一把精密的尺子，卻缺少瞭如何正確測量和解讀的說明書。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和插圖質量相當高，圖文並茂地展示瞭位移場和應力場的分布情況，有助於直觀理解數值模擬的結果。作者在基礎概念的引入上非常細膩，對於剛度矩陣、載荷嚮量的構建過程，都有詳盡的數學論證，令人信服。不過，作為一個長期在有限元軟件公司工作的技術人員，我發現書中對網格劃分（Meshing）這一關鍵的前處理步驟幾乎沒有提及。在實際工程中，網格質量直接決定瞭計算結果的精度和收斂速度，不佳的網格會導緻計算失敗或結果失真。理想情況下，一本被稱為“應用”的書籍，應當包含對網格自適應技術、網格重構策略，或者至少是不同網格質量對結果影響的對比分析。目前的版本，更像是純粹的“數學模型構建指南”，而缺少瞭將模型轉化為可行計算對象的“工程化步驟”的指導。

評分☆☆☆☆☆

本來想多看看原理的,結果主要篇幅在講軟件操作

評分☆☆☆☆☆

不錯，趕上用瞭，字數還真多

評分☆☆☆☆☆

不錯，趕上用瞭，字數還真多

評分☆☆☆☆☆

本來想多看看原理的,結果主要篇幅在講軟件操作

評分☆☆☆☆☆

還沒看，不過包裝不錯，這次的快遞有點小慢。

評分☆☆☆☆☆

不錯，趕上用瞭，字數還真多

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

本來想多看看原理的,結果主要篇幅在講軟件操作

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