ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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胡仁喜 等 著

图书标签:

• ANSYS
• 有限元分析
• 多物理场
• 耦合场
• 结构力学
• 热传导
• 电磁场
• 流体动力学
• 材料力学
• 工程仿真

出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111485551

版次：3

商品编码：11597798

品牌：机工出版

包装：平装

丛书名： ANSYS工程应用系列丛书

开本：16开

出版时间：2014-12-01

用纸：胶版纸

页数：468

字数：713000

正文语种：中文

编辑推荐

　　《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》一书最大特点是所有实例均以图解的形式进行讲解，通过各种实例进行分类讲解。围绕耦合场分析精选了一系列实例，每个实例均配以真实的解析图形，并以最简练、直白的文字描述，使读者能够边学习边操作，充分享受阅读的乐趣和实用效果。

内容简介

　　《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》共10章。第1章介绍了ANSYS耦合场的基本概念、分析类型及单位制，使读者对ANSYS耦合场有初步的了解；第2章介绍了直接耦合场分析，主要包括集总电单元、热-电分析、压电分析、电弹分析、压阻分析、结构-热分析、结构-热-电分析、磁-结构分析以及电子机械分析的基本原理；第3章介绍了直接耦合场实例分析；第4章介绍了多场（TM）求解器-MFS单代码耦合分析，主要包括ANSYS多场求解器和求解算法，ANSYS多场求解器求解步骤等；第5章介绍了使用代码耦合的多场求解器，包括MFX工作原理、MFX求解过程以及启动和停止MFX分析；第6章介绍了多场求解-MFS单码的耦合实例分析；第7章介绍了载荷传递耦合场物理分析，主要包括物理环境的概念、一般分析步骤、在物理分析之间传递载荷以及使用多物理环境进行载荷传递耦合物理分析；第8章介绍了载荷传递耦合场物理实例分析；第9章介绍了耦合物理电路分析，主要包括电磁-电路分析、电子机械-电路分析以及压电-电路分析；第10章介绍了耦合物理电路模拟实例分析。各章都包含了相应的基本概念、理论以及利用ANSYS软件进行分析的基本过程，还有对相关求解步骤的详细介绍。本书可作为各大工程院校研究生和科研院所工程技术人员的耦合场分析自学辅导用书。

目录

第1章耦合场分析简介
第2章直接耦合场分析
第3章直接耦合场实例分析
第4章多场（TM）求解器-MFS单代码耦合
第5章使用代码耦合的多场求解分析
第6章多场求解器—MFS单代码的耦合实例分析
第7章载荷传递耦合物理分析
第8章载荷传递耦合物理场实例分析
第9章耦合物理电路分析
第10章耦合物理电路模拟实例分析

前言/序言

　　ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer、NASTRAN、Alogor、I－DEAS、AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
　　ANSYS软件可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利和日用家电等工业制造及科学研究领域。ANSYS软件的研究与开发不断汲取当今计算方法和计算机技术最新发展，领导着有限元发展的趋势，并为全球工业界广泛接受，拥有全球最大的用户群。
　　全书共10章。第1章介绍了ANSYS耦合场的基本概念、分析类型及单位制，使读者对ANSYS耦合场有初步的了解；第2章介绍了直接耦合场分析，主要包括集总电单元、热-电分析、压电分析、电弹分析、压阻分析、结构-热分析、结构-热-电分析、磁-结构分析以及电子机械分析的基本原理；第3章介绍了直接耦合场实例分析；第4章介绍了多场（TM）求解器-MFS单代码耦合分析，主要包括ANSYS多场求解器和求解算法，ANSYS多场求解器求解步骤等；第5章介绍了使用代码耦合的多场求解分析，包括MFX工作原理、MFX求解过程以及启动和停止MFX分析；第6章介绍了多场求解-MFS单码的耦合实例分析；第7章介绍了载荷传递耦合场物理分析，主要包括物理环境的概念、一般分析步骤、在物理分析之间传递载荷以及使用多物理环境进行载荷传递耦合物理分析；第8章介绍了载荷传递耦合场物理实例分析；第9章介绍了耦合物理电路分析，主要包括电磁-电路分析、电子机械-电路分析以及压电-电路分析；第10章介绍了耦合物理电路模拟实例分析。各章都包含了相应的基本概念、理论以及利用ANSYS软件进行分析的基本过程，还有对相关求解步骤的详细介绍及实例的命令流文件。
　　本书最大特点是所有实例均以图解的形式进行讲解，通过各种实例进行分类讲解。围绕耦合场分析精选了一系列实例，每个实例均配以真实的解析图形，并以最简练、直白的文字描述，使读者能够边学习边操作，充分享受阅读的乐趣和实用效果。
　　本书附有多媒体学习光盘，包括全书实例的源文件和实例操作过程的录屏AVI文件，读者可以通过观看录像的方式，学习各类有限元分析的具体方法。这也相当于老师在旁边手把手地指导，可起到事半功倍的学习效果。
　　本书由三维书屋工作室策划，由石家庄三维书屋文化传播有限公司的胡仁喜博士和中国运载火箭技术研究院的闫波工程师以及石家庄三维书屋文化传播有限公司的康士廷老师编写。其中胡仁喜执笔编写了第1～3章，闫波执笔编写了第4～8章，康士廷执笔编写了第9～10章。李鹏、周冰、董伟、李瑞、王敏、刘昌丽、张俊生、王玮、孟培、王艳池、阳平华、袁涛、闫聪聪、王培合、路纯红、王义发、王玉秋、杨雪静、张日晶、卢园、万金环、王渊峰、王兵学、徐声杰、张琪、李亚莉参加了部分章节的编写。
　　由于编者的水平有限，且时间仓促，书中不足在所难免，望广大读者登录网站www.sjzswsw.com或发送电子邮件到win760520@126.com，对本书提出批评和建议，以方便作进一步的修改。
　　编者

《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》图书简介 在现代工程设计与科学研究领域，复杂系统的行为往往不仅仅由单一物理场决定，而是由多个物理场相互耦合、相互影响的结果。例如，机械结构的应力与温度分布可能密切相关，流体流动会影响电磁场的分布，而温度变化又会引起材料的膨胀或收缩。准确模拟这些多物理耦合现象，对于优化产品性能、预测工程风险、指导实验设计至关重要。ANSYS作为全球领先的工程仿真软件，其强大的多物理场耦合分析功能，为工程师和研究人员提供了高效可靠的解决方案。 本书旨在为读者提供一套系统、全面、实用的ANSYS 15.0多物理耦合场有限元分析学习指南。从零基础的入门者，到希望深入掌握高级应用的研究者，本书都将提供循序渐进的指导和深入的案例解析。我们不追求罗列枯燥的理论公式，而是将重点放在如何理解物理耦合的本质，以及如何在ANSYS 15.0环境中有效地建立、求解和后处理多物理耦合场模型。 本书内容概览： 第一部分：多物理场耦合基础与ANSYS 15.0环境掌握 1. 多物理场耦合现象解析： 热-结构耦合： 深入剖析温度变化如何引起材料的应力、应变和变形，以及反向的结构载荷如何影响温度分布。例如，发动机部件的热应力分析，电子设备的散热与结构可靠性评估。 流-固耦合： 探讨流体流动对固体结构产生的力学影响（如风载、水动力），以及结构变形对流场的影响（如振翼、可变形管道）。例如，桥梁的抗风设计，血管内的血流动力学分析。 电-磁-结构耦合： 分析电磁力或电流引起的结构变形和应力，以及结构变形对电磁场分布的影响。例如，电磁阀的驱动分析，永磁体的形变与性能衰减。 流-热耦合： 研究流体流动如何传热，以及温度分布如何影响流体性质（如粘度、密度）。例如，换热器的设计，电子设备的冷却系统。 化学-结构耦合： 考虑化学反应或腐蚀对材料性能和结构强度的影响。例如，腐蚀性介质中的管道分析。 其他耦合： 简要介绍声-固耦合、压电耦合等其他常见的多物理场耦合类型，为读者扩展视野。 2. ANSYS 15.0 基础操作与工作流程： 软件界面与核心模块介绍： 详细介绍ANSYS Workbench平台的集成环境，包括项目管理、几何建模（SpaceClaim/DesignModeler）、材料定义、网格划分（Meshing）、求解器（Solver）以及后处理（Postprocessing）等关键模块的功能和使用方法。 二维与三维建模入门： 掌握使用ANSYS内置的建模工具创建简单到复杂的几何模型，包括布尔运算、特征建模、扫掠、旋转等基本操作。 材料属性的定义与管理： 学习如何输入和管理各种工程材料的力学、热学、电学、磁学等属性，以及如何导入自定义材料数据库。 网格划分策略与质量控制： 理解有限元网格划分的重要性，学习不同类型的单元（实体单元、壳单元、梁单元等）选择，掌握网格细化、局部加密、映射网格等技术，确保分析结果的精度。 第二部分： ANSYS 15.0 单一物理场分析精要 在深入多物理场耦合之前，扎实的单一物理场分析基础是必不可少的。本部分将带领读者掌握ANSYS 15.0在各个主要物理场中的核心分析技术。 1. 结构力学分析： 静态结构分析： 学习如何施加位移约束、力载荷、压力、重力等边界条件，分析结构的应力、应变、位移和安全系数。 模态分析： 掌握计算结构的固有频率和振型，理解结构的动力学特性，避免共振。 瞬态结构分析： 学习如何模拟随时间变化的载荷和边界条件对结构响应的影响。 接触分析： 深入讲解不同类型的接触（绑定、分离、摩擦接触）设置，以及其对分析结果精度的影响。 2. 热分析： 稳态热分析： 学习如何定义热源、热流边界、对流换热、辐射换热，分析温度分布、热流密度和热应力。 瞬态热分析： 掌握模拟温度随时间变化的现象，如冷却过程、加热过程。 3. 流体动力学（CFD）分析： 流体域的构建与网格划分： 学习如何建立流体仿真所需的几何模型，以及针对流体特性进行网格划分的技巧。 流体边界条件设置： 掌握入口速度、质量流量、压力出口、壁面边界等常见边界条件的应用。 层流与湍流模型选择： 理解不同湍流模型（如K-epsilon, K-omega, Spalart-Allmaras）的适用范围，并进行选择。 稳态与瞬态流体分析： 学习分析稳定流动和随时间变化的流动现象。 4. 电磁场分析（基础）： 静电场分析： 学习求解电势、电场强度、电容等。 直流稳态电场分析： 掌握电流分布、电压降、电阻等。 简要介绍交流电场和磁场分析。 第三部分： ANSYS 15.0 多物理场耦合分析实战 这是本书的核心内容，我们将深入讲解如何在ANSYS 15.0中实现各种多物理场耦合分析，并通过大量实际工程案例进行演示。 1. ANSYS Workbench 的耦合分析工作流程： 项目流程图的构建： 详细介绍如何在Workbench中串联不同的分析系统（如Static Structural, Fluent, Thermal），建立耦合关系。 不同耦合方式的详解： 单向耦合（One-Way Coupling）： 分析一个物理场的结果作为另一个物理场的载荷。例如，结构分析的热应力分析，其中热分析结果作为结构分析的温度载荷。 双向耦合（Two-Way Coupling）： 两个或多个物理场相互影响，需要迭代求解。例如，流-固耦合，流体载荷引起结构变形，变形又反过来影响流场。 传递边界条件与载荷： 学习如何将一个分析模块的计算结果（如温度、应力、压力）作为另一个分析模块的输入载荷。 求解器设置与收敛性控制： 掌握在耦合分析中如何设置求解器参数，确保各物理场求解的稳定性和收敛性。 2. 典型多物理场耦合案例精析： 案例一：热-结构耦合 - 轮毂与轮胎的装配分析 仿真目标：分析轮毂加热后膨胀，与轮胎过盈配合产生的预紧力。 关键技术：瞬态热分析与静态结构分析的耦合，接触分析。 案例二：流-固耦合 - 挡风玻璃在高速下的变形与应力分析 仿真目标：模拟高速行驶时，气流对挡风玻璃产生的压力，分析其应力分布与最大变形。 关键技术：CFD分析（Fluent）与静态结构分析的耦合，对流体压力的传递。 案例三：流-热耦合 - CPU散热器设计与优化 仿真目标：模拟风扇吹拂下CPU芯片的热量散发，评估散热器的散热效率，优化散热片结构。 关键技术：CFD分析（Fluent）与稳态热分析的耦合，热源定义，对流边界条件。 案例四：电-磁-结构耦合 - 电磁阀线圈的吸合过程分析 仿真目标：分析电磁力如何驱动阀芯运动，以及由此产生的结构变形和应力。 关键技术：瞬态电磁场分析与瞬态结构分析的耦合，Lorentz力计算。 案例五：多重耦合 - 压电换能器分析 仿真目标：分析施加电压时压电材料的形变，以及反之，形变产生的电压。 关键技术：压电效应耦合（当ANSYS版本支持时，否则介绍其原理和思路）。 案例六：腐蚀环境下管道的应力分析（化学-结构耦合的思路介绍） 仿真目标：考虑腐蚀导致材料减薄，以及腐蚀产物对管道应力的影响。 关键技术：介绍如何通过材料属性衰减或施加腐蚀载荷来模拟。 3. 高级技巧与注意事项： 参数化研究与优化： 学习如何通过参数化设计，对模型进行多次仿真，寻找最优设计方案。 后处理与结果可视化： 掌握如何有效地提取、展示和分析多物理场耦合的仿真结果，如动画演示、云图叠加、曲线绘制等。 网格无关性验证： 确保仿真结果的准确性，避免因网格密度不足或过度而导致的误差。 耦合分析中的常见问题与解决方法： 总结在实践中可能遇到的收敛性问题、边界条件设置错误、结果解释偏差等，并提供相应的解决方案。 高级材料模型应用： 简要介绍非线性材料、蠕变、疲劳等在耦合分析中的应用。 第四部分： 案例拓展与进阶探讨 1. 复杂几何的耦合分析： 针对包含复杂细节或装配体的模型，介绍建模和网格划分的策略。 2. 疲劳与断裂力学在耦合分析中的应用： 探讨如何结合疲劳损伤模型和断裂力学理论，评估耦合载荷下的结构寿命。 3. 与实验数据的对比与验证： 强调仿真结果与实验数据的对比验证的重要性，以及如何进行误差分析。 4. 新兴多物理场耦合技术展望： 简要介绍ANSYS软件在更高阶、更复杂耦合分析方向的发展趋势。 本书特色： 体系完整，循序渐进： 从基础理论到实战操作，由浅入深，适合不同层次的读者。 案例丰富，贴近工程实践： 精选了大量典型、实用的工程案例，帮助读者快速掌握核心技术。 侧重应用，强调理解： 避免空泛的理论推导，注重讲解如何将ANSYS 15.0的功能应用于解决实际工程问题。 图文并茂，易于学习： 配备了大量的软件操作截图和分析结果图，使学习过程更加直观。 注重细节，防范误区： 针对仿真过程中容易出现的关键问题进行重点提示和指导。 无论您是机械工程师、热力工程师、流体工程师、电气工程师，还是从事材料科学、生物医学工程等领域的研究人员，掌握ANSYS 15.0的多物理场耦合分析能力，都将极大地提升您解决复杂工程问题的能力，做出更优化的设计决策。本书将成为您在多物理场耦合分析道路上不可或缺的伙伴。

评分☆☆☆☆☆

我是一名大学在校生，正在学习机械工程专业，对有限元分析和多物理场耦合的应用充满了好奇和求知欲。我常常在课堂上接触到一些多物理耦合的概念，但总是觉得理论抽象，难以与实际的软件操作联系起来。因此，我特别希望《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》这本书能够成为我在学习过程中的得力助手。我期待它能用清晰易懂的语言，将复杂的理论知识分解，并结合ANSYS 15.0的具体界面和操作流程，让我们这些初学者能够快速上手。我希望书中能够从最基础的网格划分、材料属性定义开始，逐步引导我们学习如何设置不同物理场之间的耦合关系，例如如何定义温度场对材料刚度的影响，或者流体压力对结构变形的耦合作用。我很看重书中是否有针对不同耦合问题的典型案例，例如一个简单的热膨胀引起的应力分析，或者一个流体流动引起结构振动的仿真。如果书中还能提供一些学习过程中可能遇到的常见问题及解答，那对我们学生来说就太有帮助了，可以极大地提高学习效率，减少走弯路的可能性。

评分☆☆☆☆☆

这本书的标题实在太吸引人了，我一直对多物理耦合场分析很感兴趣，但又觉得它很高深，始终没有找到一个好的切入点。看到《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》这个名字，我顿时燃起了希望。我最看重的是它“从入门到精通”这个承诺，这意味着它应该能循序渐进地带领我这个初学者，一步步掌握复杂的理论和实践。我希望这本书能够系统地介绍多物理耦合场的概念，比如热-力耦合、流-固耦合等，并详细解释它们在ANSYS 15.0中的具体实现方法。我特别期待书中能够有丰富的案例分析，涵盖一些实际工程应用，这样我才能更好地理解理论知识在解决实际问题中的作用。而且，标题中强调了“有限元分析”，这意味着我对书中能够深入讲解有限元方法在多物理耦合场分析中的应用抱有很大期望，例如网格划分、边界条件设置、求解器选择等关键步骤。这本书的出现，仿佛为我打开了一扇通往多物理耦合场分析世界的大门，我迫不及待地想知道，它是否真的能帮助我从零开始，最终达到精通的境界。我非常看重学习过程中的实践性，希望书中提供的操作步骤清晰易懂，能够让我跟着书本一步一步地在ANSYS 15.0中完成建模和仿真。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在工程领域摸爬滚打多年的工程师，我对有限元分析并不陌生，尤其是在结构力学和热分析方面，已经积累了一定的经验。然而，近年来，随着工程问题的日益复杂化，多物理耦合场的分析变得越来越重要，而我的知识储备在这方面却显得捉襟见肘。因此，当我看到《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》这本书时，我立刻被它“精通”这个词所吸引。我深知，仅仅了解一些皮毛是无法应对实际复杂工程挑战的，我需要的是能够深入理解耦合机理，掌握高级分析技巧，并能熟练运用ANSYS 15.0解决实际问题的能力。我希望这本书能够提供更深入的理论探讨，比如耦合方程的推导、不同耦合模型的选择依据、以及如何对耦合场的求解进行优化。同时，我更期待书中能够提供一些高阶的仿真案例，例如涉及到非线性耦合、瞬态耦合、甚至是大规模并行计算的场景。我相信，一本真正能够帮助工程师“精通”的书，必然需要超越基础操作，深入到原理层面，并且提供能够应对复杂工况的解决方案。如果这本书能提供相关的算法细节、数值稳定性的讨论，以及结果的验证与对比方法，那将是锦上添花了。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，技术书籍的价值不仅在于传授知识，更在于激发读者的思考和创新。因此，当我在《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》这个标题中看到“精通”二字时，我对其内容有了更高的期待。我希望这本书不仅仅是简单的操作手册，而是能够引导读者深入理解多物理耦合场的内在机理，并且能够启发读者思考如何将这些分析方法应用于更广泛、更前沿的工程问题。我期待书中能够提供一些关于如何构建更复杂、更精确的多物理耦合模型的方法论，例如如何选择合适的数值离散格式，如何进行耦合稳定性分析，以及如何评估仿真结果的误差和不确定性。我也希望书中能够介绍一些前沿的多物理耦合分析技术，比如一些新兴的耦合方式，或者在特定领域（如航空航天、新能源等）中多物理耦合分析的应用案例和发展趋势。这本书如果能让我不仅仅是会用ANSYS 15.0，而是能够真正理解“为什么”和“怎么做得更好”，从而能够独立解决更具挑战性的工程难题，甚至是在此基础上进行创新，那它无疑将是一本具有里程碑意义的著作。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种对特定软件版本有偏好的用户来说，《ANSYS15.0多物理耦合场有限元分析从入门到精通》这个标题中明确标注的15.0版本，让我感到一阵欣喜。在实际工程应用中，我们往往会因为项目需求、公司软件许可等原因，被固定在某个特定的软件版本上。而市面上很多关于ANSYS的教程，往往更新换代太快，内容已经不再适用于我们正在使用的版本。因此，一本专注于15.0版本的教程，对我来说简直是雪中送炭。我希望这本书能够深入挖掘ANSYS 15.0在多物理耦合分析方面的所有功能和特色，包括但不限于各个模块的集成方式、数据交换的流程、以及在这个版本中特有的技术和优化。我特别期待书中能提供一些针对ANSYS 15.0特定环境下，解决多物理耦合问题的一些实用技巧和注意事项，例如在15.0版本中，哪些类型的耦合分析求解器性能更优，或者在处理某些复杂边界条件时，15.0版本有哪些更方便的设置方法。如果书中还能对15.0版本的一些bug或已知限制进行说明，并提供规避或解决的方案，那将极大地提升我的工作效率和仿真结果的可靠性。

评分☆☆☆☆☆

看着挺不错的，性价比较高

评分☆☆☆☆☆

介绍的步骤很详细，就是理论介绍比较少，比如不知道为什么要选则那个单元之类的

评分☆☆☆☆☆

还没看，不过包装很好，物流很快。

评分☆☆☆☆☆

不错，随便买买看看，还可以

评分☆☆☆☆☆

还没看，不过包装很好，物流很快。

评分☆☆☆☆☆

纸张不好，软绵绵的，像盗版的

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可以还不错继续努力了

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还行

评分☆☆☆☆☆

很复杂很复杂，需要看很久