有限元分析：ANSYS理论与应用（第四版） [Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS, Fourth Edition] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] Saeed Moaveni（S. 莫维尼） 著，李继荣，王蓝婧，邵绪强 等 译

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• 有限元分析
• ANSYS
• 工程分析
• 数值方法
• 结构力学
• 机械工程
• 仿真
• 第四版
• 高等教育
• 专业书籍

出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121264214

版次：4

商品编码：11753258

包装：平装

丛书名： 有限元应用与工程实践系列

外文名称：Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS, Fourth Edition

开本：16开

出版时间：2015-08-0

内容简介

本书详细介绍了有限元分析的一般理论、方法以及ANSYS软件在有限元分析中的应用。全书详细介绍了一维和二维有限元公式的推导与实例分析， 并简要阐述了三维有限元分析， 讨论了桁架、轴力构件、梁、框架、热传递、流体流动和动态问题的有限元分析。有关ANSYS的内容是本书的重要组成部分，本书每章均首先介绍相关的基本概念和有限元公式的推导过程，然后通过手工求解一些简单的实例问题，进而再利用ANSYS进行求解。第8章介绍了ANSYS的基本功能和组织结构，并通过实例详细介绍了利用ANSYS进行有限元分析的基本方法和步骤。本书特别强调分析结果的验证，在若干章的最后均提出了针对不同问题的分析结果的验证方法。

作者简介

张荣华，华北电力大学计算机与科学学院，高级工程师，主要研究方向为计算机视觉、计算机图形学等，曾翻译过多部图形学著作。

目录

第1章 绪论
1．1 工程问题
1．2 数值方法
1．3 有限元方法及ANSYS发展简史
1．4 有限元分析的基本步骤
1．5 直接法
1．6 最小总势能法
1．7 加权余数法
1．8 结果验证
1．9 理解问题
小结
参考文献
习题

第2章 矩阵运算
2．1 矩阵的基本定义
2．2 矩阵相加或相减
2．3 矩阵相乘
2．4 矩阵分块
2．5 转置矩阵
2．6 矩阵的行列式
2．7 线性方程组的求解
2．8 矩阵求逆
2．9 特征值和特征向量
2．10MATLAB在矩阵运算中的应用
2．11Excel在矩阵运算中的应用
小结
参考文献
习题

第3章 桁架
3．1 桁架的定义
3．2 有限元公式
3．3 空间桁架
3．4 ANSYS软件概述
3．5 ANSYS应用
3．6 结果验证
小结
参考文献
习题

第4章 轴向受力构件、 梁和框架
4．1 轴向荷载作用下的构件
4．2 梁
4．3 梁的有限元分析
4．4 框架的有限元分析
4．5 三维梁单元
4．6 ANSYS应用
4．7 结果验证
小结
参考文献
习题

第5章 一维单元
5．1 线性单元
5．2 二次单元
5．3 三次单元
5．4 全局坐标、 局部坐标和自然坐标
5．5 等参单元
5．6 数值积分： 高斯勒让德积分
5．7 ANSYS中一维单元举例
小结
参考文献
习题

第6章 一维问题分析
6．1 热传递问题
6．2 流体力学问题
6．3 ANSYS应用
6．4 结果验证
小结
参考文献
习题

第7章 二维单元
7．1 矩形单元
7．2 二次四边形单元
7．3 线性三角形单元
7．4 二次三角形单元
7．5 轴对称单元
7．6 等参单元
7．7 二维积分： 高斯勒让德积分法
7．8 ANSYS中的二维单元
小结
参考文献
习题

第8章 再论ANSYS
8．1 ANSYS程序
8．2 ANSYS数据库和文件
8．3 用ANSYS创建有限元模型： 前处理
8．4 h方法与p方法
8．5 应用边界条件、 荷载和求解
8．6 有限元模型的结果： 后处理
8．7 ANSYS选项
8．8 图形功能
8．9 误差估计
8．10举例
小结
参考文献第9章 二维热传递问题分析
9．1 一般热传导问题
9．2 矩形单元公式的推导
9．3 三角形单元公式的推导
9．4 三维轴对称问题的有限元公式
9．5 非稳态条件下的热传递
9．6 ANSYS中的热传导单元
9．7 ANSYS应用
9．8 结果验证
小结
参考文献
习题

第10章 二维固体力学问题分析
10．1 构件扭转
10．2 平面应力问题
10．3 四边形等参单元
10．4 轴对称问题
10．5 基本失效理论
10．6 ANSYS应用
10．7 结果验证
小结
参考文献
习题

第11章 动态问题分析
11．1 动态学简介
11．2 机械与结构系统的振动
11．3 拉格朗日方程
11．4 轴向受力杆件的有限元公式
11．5 梁与框架单元的有限元公式
11．6 ANSYS应用实例
小结
参考文献
习题

第12章 流体力学问题分析
12．1 管流问题的数学建模
12．2 理想流体的流动
12．3 渗流
12．4 ANSYS应用
12．5 结果验证
小结
参考文献
习题

第13章 三维单元
13．1 4节点四面体单元
13．2 基于4节点四面体单元的三维固体力学问题的有限元分析
13．3 8节点六面体单元
13．4 10节点四面体单元
13．5 20节点六面体单元
13．6 ANSYS中的三维单元
13．7 实体单元建模的一般方法
13．8 ANSYS在热力学分析中的应用
13．9 ANSYS在结构分析中的应用
小结
参考文献
习题

第14章 工程设计与材料选择
14．1 工程设计的基本步骤
14．2 材料选择
14．3 材料的电学， 力学和热力学的性质
14．4 常用固体工程材料
14．5 常用流体材料
小结
参考文献
习题

第15章 优化设计
15．1 优化设计简介
15．2 ANSYS的参数化设计语言
15．3 举例： ANSYS批处理文件
小结
参考文献
习题

附录A 部分材料的力学性质
附录B 部分材料的热力学性质
附录C 常用截面几何性质计算公式
附录D 型钢规格表
附录E 英制单位和公制单位的换算表
附录F MATLAB简介

前言/序言

结构动力学基础与工程实践 作者： [此处可填入作者姓名，例如：张伟、李明等] 出版社： [此处可填入出版社名称，例如：机械工业出版社、清华大学出版社等] 简介： 本书深入剖析了结构动力学的基础理论、分析方法及其在土木、机械、航空航天等工程领域的实际应用。全书内容紧密结合现代工程结构的需求，旨在为工程师和高级学生提供一套系统而实用的动力学分析知识体系。不同于侧重于特定商业软件操作的指南，本书聚焦于底层物理原理和数学模型的建立，确保读者能够理解“为什么”和“如何”进行准确的动力学建模与求解，从而在面对复杂工程问题时，能够独立判断和优化方案。 本书结构清晰，从最基本的概念出发，逐步过渡到复杂的非线性动力学问题。全书共分为六大部分，共十五章，内容详实，配有大量工程算例和图示，以强化理论与实践的结合。 --- 第一部分：动力学基础与单自由度系统 (Part I: Fundamentals and Single-Degree-of-Freedom Systems) 本部分作为全书的基石，详细介绍了结构动力学研究的必要性、基本假设以及运动学和动力学的基础概念。 第一章：结构动力学概论 本章阐述了静态分析与动力学分析的区别与联系，重点讨论了工程中遇到的主要动态载荷类型，如地震、风载、冲击和周期性载荷。介绍了系统自由度、质量、刚度和阻尼的基本物理意义，并确立了后续分析所依赖的坐标系和符号约定。 第二章：无阻尼单自由度系统自由振动 深入分析了最简单的理想化系统——无阻尼单自由度（SDOF）系统的自由振动。详细推导了系统的特征方程，明确了固有频率和自然频率的概念及其物理意义。通过求解常微分方程，分析了初始条件对振动响应的影响，并引入了模态（Mode Shape）的基本概念。 第三章：有阻尼单自由度系统自由振动 在第二章的基础上，引入了粘性阻尼对系统动态特性的影响。详细区分了三种阻尼状态：欠阻尼、临界阻尼和过阻尼。着重分析了欠阻尼情况下的振动衰减规律（对数减量法），并讨论了阻尼比对系统响应的控制作用，为后续处理实际工程中的能量耗散问题奠定基础。 第四章：单自由度系统的受迫振动与共振 本章是分析外部激励下结构响应的核心。详细研究了周期性激励（简谐激励）作用下的稳态响应，导出了振动放大系数（Magnification Factor）。深入剖析了共振现象的机理、危害及其工程控制措施。同时，也覆盖了脉冲载荷和瞬态响应的分析方法，如使用卷积积分的理论基础。 --- 第二部分：多自由度系统动力学 (Part II: Multi-Degree-of-Freedom Systems) 本部分将理论难度提升到更符合实际工程的范围，重点探讨如何将复杂结构离散化并求解其运动方程。 第五章：多自由度系统的运动方程 本章介绍了推导多自由度系统运动方程的经典方法，包括牛顿第二定律法、达朗贝尔原理以及最常用的能量法——拉格朗日方程。着重讲解了如何构建系统的集中质量模型，并形成标准形式的二阶常微分方程组：$mathbf{M}{ddot{u}} + mathbf{C}{dot{u}} + mathbf{K}{u} = {f(t)}$。 第六章：无阻尼多自由度系统的自由振动分析 这是多自由度系统分析的关键。详细阐述了“特征值问题”的数学原理，即求解系统的质量矩阵 $mathbf{M}$、刚度矩阵 $mathbf{K}$，并确定特征值（固有频率的平方）和特征向量（振型）。清晰地解释了振型（Mode Shape）的物理含义——结构在特定频率下变形的空间形态。着重讨论了振型正交性在解耦过程中的重要作用。 第七章：模态分析与振动响应计算 基于第六章的模态分解结果，本章介绍了模态叠加法。讲解如何通过模态坐标变换，将一个大型的耦合微分方程组转化为一组独立的单自由度方程（模态方程），从而简化求解过程。详细阐述了瞬态响应、频率响应和随机响应的模态求解流程。 第八章：实际阻尼的多自由度系统分析 讨论了实际工程中常见的阻尼形式，如粘性阻尼、结构阻尼和库仑阻尼。重点介绍了比例阻尼（Rayleigh Damping）模型的建立、应用及其局限性。对于非比例阻尼系统，介绍了近似解法和精确复模态分析的基本思想。 --- 第三部分：连续体动力学与数值方法基础 (Part III: Continuous Systems and Numerical Methods) 本部分将理论从离散系统扩展到连续体（如梁、板、壳），并为数值求解方法做准备。 第九章：基本构件的动力学模型 聚焦于工程中最常见的连续体构件——梁的动力学。推导了欧拉-伯努利梁的基本振动微分方程。通过瑞利-里兹法（Rayleigh-Ritz Method）对梁的运动进行离散化和近似求解，对比有限元基础离散化方法的原理。 第十章：结构动力学的数值求解方法 系统介绍了求解非线性动力学问题的核心数值算法。详细阐述了时间积分方法，包括中心差分法、Newmark-$eta$法、以及隐式与显式积分的比较。讨论了稳定性、收敛性和精度之间的权衡，并介绍了模态叠加法的适用范围。 --- 第四部分：抗震分析与动力学简化 (Part IV: Seismic Analysis and Simplification Techniques) 本部分将动力学理论应用于最关键的工程领域之一：地震工程。 第十一章：地震动输入与反应谱分析 详细介绍了地震波的特性、场地效应以及工程中常用的地震动模型。重点讲解了反应谱（Response Spectrum）的概念、构造方法及其在静力等效法（Seismic Equivalent Static Analysis）和模态反应谱分析（Modal Response Spectrum Analysis）中的应用，特别是平方和平方根（SRSS）和绝对值最大值（CQC）组合方法的适用条件。 第十二章：时程分析与非线性抗震 讲解了地震时程分析（Time History Analysis）的原理，包括使用实际或人工地震波进行直接积分求解。讨论了结构在强震作用下进入塑性阶段的非线性动力学问题，引入了等效线性化方法（如玻土-陈方法）来处理结构屈服对动力特性的影响。 --- 第五部分：高级动力学主题 (Part V: Advanced Dynamic Topics) 本部分探讨了工程中更复杂、更专业的动态问题。 第十三章：随机振动理论 介绍了处理非确定性动态载荷（如风、海洋波浪引起的载荷）的统计学方法。讲解了随机过程的基本概念，如功率谱密度函数（PSD）和自相关函数。阐述了随机振动的稳态解和瞬态解的计算，以及如何通过随机共振概念评估结构响应的统计特征。 第十四章：旋转机械的动力学 针对旋转机械（如涡轮机、转子系统），专门讨论了转子的动力学特性，包括临界转速的计算、陀螺效应的影响，以及轴承在动态载荷下的行为分析。 --- 第六部分：实验模态分析与模型修正 (Part VI: Experimental Modal Analysis and Model Updating) 本部分连接了理论模型与实际结构的行为，是结构健康监测和评估的基础。 第十五章：实验模态分析与结构辨识 介绍了结构动力学实验测试的基本流程，包括传感器布置、激励方式（敲击、激振器）和数据采集。深入讲解了频响函数（FRF）的获取和处理，以及使用频域或时域方法（如频域分解法FDD、随机子空间识别法SSI）从实验数据中提取实际系统的固有频率、阻尼比和实验振型。最后，讨论了如何利用实验结果对理论有限元模型进行修正和优化（Model Updating）。 --- 目标读者： 本书适用于结构工程、机械工程、土木工程、航空航天工程等领域的研究生、高级本科生，以及需要深入理解动力学原理以进行复杂动态分析的工程师和研究人员。掌握线性代数和常微分方程基础知识将有助于更好地理解本书内容。 本书特色： 1. 理论深度与工程实用性的完美结合： 理论推导严谨，同时配有大量贴近实际工程问题的案例分析。 2. 强调物理概念： 避免将动力学视为单纯的数学运算，着重阐释质量、刚度、阻尼、模态等物理量的工程含义。 3. 覆盖面广： 从单自由度基础到连续体动力学、从确定性分析到随机振动，构建了完整的动力学知识体系。 4. 关注模型评估： 引入了实验模态分析，弥补了纯理论分析与实际结构行为之间的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在机械工程领域摸爬滚打多年的工程师，我一直深知理论与实践相结合的重要性。在工作中，有限元分析（FEA）是绕不开的一项关键技能，无论是结构强度、热应力还是流体力学，FEA都能提供强大的分析工具。然而，市面上关于FEA的书籍琳琅满目，真正能够深入浅出、兼顾理论深度和实际操作的书籍却不多见。一直以来，我都在寻找一本能够系统梳理FEA理论，同时又能指导实际操作的优秀教材。我听说过一些关于FEA的书籍，它们有的过于偏重理论，读起来枯燥乏味，让人望而却步；有的则过于注重软件操作，而对背后的原理讲解不足，导致使用者知其然不知其所以然，一旦遇到复杂问题就束手无策。我希望找到一本既能讲解清楚FEA的核心概念，又能手把手教我如何利用ANSYS这样的主流软件进行分析的书籍，能够帮助我巩固理论基础，提升实战技能，从而更好地解决实际工程问题。这种理想的书籍，我认为应该具备清晰的逻辑结构，循序渐进的讲解方式，以及丰富详实的案例。

评分☆☆☆☆☆

在寻找合适的工程分析类书籍时，我尤其看重其在案例方面的详实程度。我曾翻阅过一本介绍有限元方法的书籍，它详细地讲解了网格划分、边界条件施加、载荷设置等基本操作，并且列举了一些简单的梁、板结构分析的例子。虽然这些例子有助于理解基本流程，但对于我目前所面临的更复杂的设计挑战，例如航空发动机部件的应力应变分析，或者汽车车身结构的碰撞仿真，这些案例就显得过于单薄了。我希望找到一本不仅能告诉我“怎么做”，更能告诉我“为什么这么做”，并且能提供一些更具代表性和挑战性的工程案例，让我在学习过程中能够触类旁通，将学到的知识灵活运用到更广泛的工程实践中。如果书中能够包含一些真实工程项目中的复杂模型，并详细展示分析步骤和结果解读，那将大大提升书籍的学习价值。

评分☆☆☆☆☆

我最近听同行推荐了几本关于有限元分析的书，大家普遍反映有一些书籍在讲解理论时，往往会陷入过于抽象的数学推导，让人感觉离实际应用很远。比如，有一本书，它的第一部分花费了大量的篇幅来阐述变分原理和伽辽金法，虽然理论上非常严谨，但对于初学者来说，可能需要花费很长时间才能真正理解其精髓，更别提将其应用到具体的工程问题中了。而且，这本书中的例子也相对简单，不足以展现FEA在复杂工程场景下的威力。我更倾向于那种能够从实际工程问题出发，引导读者逐步理解FEA原理的书籍。如果一本书能够清晰地展示如何将实际问题转化为数学模型，再如何利用有限元方法求解，最后如何解读和验证分析结果，那将是非常有价值的。同时，对于不同类型的工程分析，例如静态结构分析、动态分析、热分析等，能够有针对性的讲解和案例，则更能满足不同领域工程师的需求。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对新技术充满好奇的学习者，我一直在关注有限元分析领域的发展动态。我曾听闻，在有限元分析领域，有一些书籍在讲解内容上存在更新滞后的问题。随着计算能力的提升和软件功能的不断迭代，FEA的技术也在不断进步。例如，在非线性分析、接触算法、损伤力学等方面，都有新的研究进展和应用。我希望能找到一本能够反映最新技术趋势的书籍，而不仅仅是停留在几年前的知识点上。如果一本书能够介绍一些先进的分析技术，例如显式动力学分析在冲击和碰撞模拟中的应用，或者多物理场耦合分析在热-结构、流-固耦合等问题中的应用，那将极大地拓宽我的视野，让我能够应对更前沿的工程挑战。同时，对于一些高级的后处理和可视化技术，如果也能有所介绍，那就更加完美了。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，一本好的技术书籍，不仅仅是知识的传递，更是一种思维方式的引导。在学习工程分析的过程中，我发现很多书籍往往只是罗列软件操作的步骤，而忽略了对分析思路和判断的培养。我曾接触过一本介绍某有限元软件的书籍，它基本上就是一个操作手册，详细讲解了菜单栏的各项功能，以及按钮的点击顺序。这样的书读起来很容易，但一旦遇到软件界面更新，或者遇到书中没有的特殊情况，就很容易卡住。我更希望找到一本能够帮助我建立起一套完整的FEA分析思维框架的书籍。比如，它应该教会我如何识别问题的关键，如何选择合适的单元类型和分析步，如何进行网格收敛性研究，以及如何评估和验证分析结果的可靠性。这种能够培养工程师独立思考和解决问题能力的图书，才是我真正需要的。

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物品很好，很有用，还会继续购买

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高手推荐的，的确不错

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好

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什么今日购今日达，差评

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挺好的

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这本书适合初学者，很经典，不是用ANSYS help做的，讲了很多理论

评分☆☆☆☆☆

包装太简陋了

评分☆☆☆☆☆

书挺好，速度挺快！