有限元分析：ANSYS理論與應用（第四版） [Finite Element Analysis: Theory and Application with ANSYS, Fourth Edition] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] Saeed Moaveni（S. 莫維尼） 著，李繼榮，王藍婧，邵緒強 等 譯

圖書標籤:

• 有限元分析
• ANSYS
• 工程分析
• 數值方法
• 結構力學
• 機械工程
• 仿真
• 第四版
• 高等教育
• 專業書籍

齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121264214

版次：4

商品編碼：11753258

包裝：平裝

叢書名： 有限元應用與工程實踐係列

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

開本：16開

齣版時間：2015-08-0

內容簡介

本書詳細介紹瞭有限元分析的一般理論、方法以及ANSYS軟件在有限元分析中的應用。全書詳細介紹瞭一維和二維有限元公式的推導與實例分析， 並簡要闡述瞭三維有限元分析， 討論瞭桁架、軸力構件、梁、框架、熱傳遞、流體流動和動態問題的有限元分析。有關ANSYS的內容是本書的重要組成部分，本書每章均首先介紹相關的基本概念和有限元公式的推導過程，然後通過手工求解一些簡單的實例問題，進而再利用ANSYS進行求解。第8章介紹瞭ANSYS的基本功能和組織結構，並通過實例詳細介紹瞭利用ANSYS進行有限元分析的基本方法和步驟。本書特彆強調分析結果的驗證，在若乾章的最後均提齣瞭針對不同問題的分析結果的驗證方法。

作者簡介

張榮華，華北電力大學計算機與科學學院，高級工程師，主要研究方嚮為計算機視覺、計算機圖形學等，曾翻譯過多部圖形學著作。

目錄

第1章 緒論
1．1 工程問題
1．2 數值方法
1．3 有限元方法及ANSYS發展簡史
1．4 有限元分析的基本步驟
1．5 直接法
1．6 最小總勢能法
1．7 加權餘數法
1．8 結果驗證
1．9 理解問題
小結
參考文獻
習題

第2章 矩陣運算
2．1 矩陣的基本定義
2．2 矩陣相加或相減
2．3 矩陣相乘
2．4 矩陣分塊
2．5 轉置矩陣
2．6 矩陣的行列式
2．7 綫性方程組的求解
2．8 矩陣求逆
2．9 特徵值和特徵嚮量
2．10MATLAB在矩陣運算中的應用
2．11Excel在矩陣運算中的應用
小結
參考文獻
習題

第3章 桁架
3．1 桁架的定義
3．2 有限元公式
3．3 空間桁架
3．4 ANSYS軟件概述
3．5 ANSYS應用
3．6 結果驗證
小結
參考文獻
習題

第4章 軸嚮受力構件、 梁和框架
4．1 軸嚮荷載作用下的構件
4．2 梁
4．3 梁的有限元分析
4．4 框架的有限元分析
4．5 三維梁單元
4．6 ANSYS應用
4．7 結果驗證
小結
參考文獻
習題

第5章 一維單元
5．1 綫性單元
5．2 二次單元
5．3 三次單元
5．4 全局坐標、 局部坐標和自然坐標
5．5 等參單元
5．6 數值積分： 高斯勒讓德積分
5．7 ANSYS中一維單元舉例
小結
參考文獻
習題

第6章 一維問題分析
6．1 熱傳遞問題
6．2 流體力學問題
6．3 ANSYS應用
6．4 結果驗證
小結
參考文獻
習題

第7章 二維單元
7．1 矩形單元
7．2 二次四邊形單元
7．3 綫性三角形單元
7．4 二次三角形單元
7．5 軸對稱單元
7．6 等參單元
7．7 二維積分： 高斯勒讓德積分法
7．8 ANSYS中的二維單元
小結
參考文獻
習題

第8章 再論ANSYS
8．1 ANSYS程序
8．2 ANSYS數據庫和文件
8．3 用ANSYS創建有限元模型： 前處理
8．4 h方法與p方法
8．5 應用邊界條件、 荷載和求解
8．6 有限元模型的結果： 後處理
8．7 ANSYS選項
8．8 圖形功能
8．9 誤差估計
8．10舉例
小結
參考文獻第9章 二維熱傳遞問題分析
9．1 一般熱傳導問題
9．2 矩形單元公式的推導
9．3 三角形單元公式的推導
9．4 三維軸對稱問題的有限元公式
9．5 非穩態條件下的熱傳遞
9．6 ANSYS中的熱傳導單元
9．7 ANSYS應用
9．8 結果驗證
小結
參考文獻
習題

第10章 二維固體力學問題分析
10．1 構件扭轉
10．2 平麵應力問題
10．3 四邊形等參單元
10．4 軸對稱問題
10．5 基本失效理論
10．6 ANSYS應用
10．7 結果驗證
小結
參考文獻
習題

第11章 動態問題分析
11．1 動態學簡介
11．2 機械與結構係統的振動
11．3 拉格朗日方程
11．4 軸嚮受力杆件的有限元公式
11．5 梁與框架單元的有限元公式
11．6 ANSYS應用實例
小結
參考文獻
習題

第12章 流體力學問題分析
12．1 管流問題的數學建模
12．2 理想流體的流動
12．3 滲流
12．4 ANSYS應用
12．5 結果驗證
小結
參考文獻
習題

第13章 三維單元
13．1 4節點四麵體單元
13．2 基於4節點四麵體單元的三維固體力學問題的有限元分析
13．3 8節點六麵體單元
13．4 10節點四麵體單元
13．5 20節點六麵體單元
13．6 ANSYS中的三維單元
13．7 實體單元建模的一般方法
13．8 ANSYS在熱力學分析中的應用
13．9 ANSYS在結構分析中的應用
小結
參考文獻
習題

第14章 工程設計與材料選擇
14．1 工程設計的基本步驟
14．2 材料選擇
14．3 材料的電學， 力學和熱力學的性質
14．4 常用固體工程材料
14．5 常用流體材料
小結
參考文獻
習題

第15章 優化設計
15．1 優化設計簡介
15．2 ANSYS的參數化設計語言
15．3 舉例： ANSYS批處理文件
小結
參考文獻
習題

附錄A 部分材料的力學性質
附錄B 部分材料的熱力學性質
附錄C 常用截麵幾何性質計算公式
附錄D 型鋼規格錶
附錄E 英製單位和公製單位的換算錶
附錄F MATLAB簡介

前言/序言

結構動力學基礎與工程實踐 作者： [此處可填入作者姓名，例如：張偉、李明等] 齣版社： [此處可填入齣版社名稱，例如：機械工業齣版社、清華大學齣版社等] 簡介： 本書深入剖析瞭結構動力學的基礎理論、分析方法及其在土木、機械、航空航天等工程領域的實際應用。全書內容緊密結閤現代工程結構的需求，旨在為工程師和高級學生提供一套係統而實用的動力學分析知識體係。不同於側重於特定商業軟件操作的指南，本書聚焦於底層物理原理和數學模型的建立，確保讀者能夠理解“為什麼”和“如何”進行準確的動力學建模與求解，從而在麵對復雜工程問題時，能夠獨立判斷和優化方案。 本書結構清晰，從最基本的概念齣發，逐步過渡到復雜的非綫性動力學問題。全書共分為六大部分，共十五章，內容詳實，配有大量工程算例和圖示，以強化理論與實踐的結閤。 --- 第一部分：動力學基礎與單自由度係統 (Part I: Fundamentals and Single-Degree-of-Freedom Systems) 本部分作為全書的基石，詳細介紹瞭結構動力學研究的必要性、基本假設以及運動學和動力學的基礎概念。 第一章：結構動力學概論 本章闡述瞭靜態分析與動力學分析的區彆與聯係，重點討論瞭工程中遇到的主要動態載荷類型，如地震、風載、衝擊和周期性載荷。介紹瞭係統自由度、質量、剛度和阻尼的基本物理意義，並確立瞭後續分析所依賴的坐標係和符號約定。 第二章：無阻尼單自由度係統自由振動 深入分析瞭最簡單的理想化係統——無阻尼單自由度（SDOF）係統的自由振動。詳細推導瞭係統的特徵方程，明確瞭固有頻率和自然頻率的概念及其物理意義。通過求解常微分方程，分析瞭初始條件對振動響應的影響，並引入瞭模態（Mode Shape）的基本概念。 第三章：有阻尼單自由度係統自由振動 在第二章的基礎上，引入瞭粘性阻尼對係統動態特性的影響。詳細區分瞭三種阻尼狀態：欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼。著重分析瞭欠阻尼情況下的振動衰減規律（對數減量法），並討論瞭阻尼比對係統響應的控製作用，為後續處理實際工程中的能量耗散問題奠定基礎。 第四章：單自由度係統的受迫振動與共振 本章是分析外部激勵下結構響應的核心。詳細研究瞭周期性激勵（簡諧激勵）作用下的穩態響應，導齣瞭振動放大係數（Magnification Factor）。深入剖析瞭共振現象的機理、危害及其工程控製措施。同時，也覆蓋瞭脈衝載荷和瞬態響應的分析方法，如使用捲積積分的理論基礎。 --- 第二部分：多自由度係統動力學 (Part II: Multi-Degree-of-Freedom Systems) 本部分將理論難度提升到更符閤實際工程的範圍，重點探討如何將復雜結構離散化並求解其運動方程。 第五章：多自由度係統的運動方程 本章介紹瞭推導多自由度係統運動方程的經典方法，包括牛頓第二定律法、達朗貝爾原理以及最常用的能量法——拉格朗日方程。著重講解瞭如何構建係統的集中質量模型，並形成標準形式的二階常微分方程組：$mathbf{M}{ddot{u}} + mathbf{C}{dot{u}} + mathbf{K}{u} = {f(t)}$。 第六章：無阻尼多自由度係統的自由振動分析 這是多自由度係統分析的關鍵。詳細闡述瞭“特徵值問題”的數學原理，即求解係統的質量矩陣 $mathbf{M}$、剛度矩陣 $mathbf{K}$，並確定特徵值（固有頻率的平方）和特徵嚮量（振型）。清晰地解釋瞭振型（Mode Shape）的物理含義——結構在特定頻率下變形的空間形態。著重討論瞭振型正交性在解耦過程中的重要作用。 第七章：模態分析與振動響應計算 基於第六章的模態分解結果，本章介紹瞭模態疊加法。講解如何通過模態坐標變換，將一個大型的耦閤微分方程組轉化為一組獨立的單自由度方程（模態方程），從而簡化求解過程。詳細闡述瞭瞬態響應、頻率響應和隨機響應的模態求解流程。 第八章：實際阻尼的多自由度係統分析 討論瞭實際工程中常見的阻尼形式，如粘性阻尼、結構阻尼和庫侖阻尼。重點介紹瞭比例阻尼（Rayleigh Damping）模型的建立、應用及其局限性。對於非比例阻尼係統，介紹瞭近似解法和精確復模態分析的基本思想。 --- 第三部分：連續體動力學與數值方法基礎 (Part III: Continuous Systems and Numerical Methods) 本部分將理論從離散係統擴展到連續體（如梁、闆、殼），並為數值求解方法做準備。 第九章：基本構件的動力學模型 聚焦於工程中最常見的連續體構件——梁的動力學。推導瞭歐拉-伯努利梁的基本振動微分方程。通過瑞利-裏茲法（Rayleigh-Ritz Method）對梁的運動進行離散化和近似求解，對比有限元基礎離散化方法的原理。 第十章：結構動力學的數值求解方法 係統介紹瞭求解非綫性動力學問題的核心數值算法。詳細闡述瞭時間積分方法，包括中心差分法、Newmark-$eta$法、以及隱式與顯式積分的比較。討論瞭穩定性、收斂性和精度之間的權衡，並介紹瞭模態疊加法的適用範圍。 --- 第四部分：抗震分析與動力學簡化 (Part IV: Seismic Analysis and Simplification Techniques) 本部分將動力學理論應用於最關鍵的工程領域之一：地震工程。 第十一章：地震動輸入與反應譜分析 詳細介紹瞭地震波的特性、場地效應以及工程中常用的地震動模型。重點講解瞭反應譜（Response Spectrum）的概念、構造方法及其在靜力等效法（Seismic Equivalent Static Analysis）和模態反應譜分析（Modal Response Spectrum Analysis）中的應用，特彆是平方和平方根（SRSS）和絕對值最大值（CQC）組閤方法的適用條件。 第十二章：時程分析與非綫性抗震 講解瞭地震時程分析（Time History Analysis）的原理，包括使用實際或人工地震波進行直接積分求解。討論瞭結構在強震作用下進入塑性階段的非綫性動力學問題，引入瞭等效綫性化方法（如玻土-陳方法）來處理結構屈服對動力特性的影響。 --- 第五部分：高級動力學主題 (Part V: Advanced Dynamic Topics) 本部分探討瞭工程中更復雜、更專業的動態問題。 第十三章：隨機振動理論 介紹瞭處理非確定性動態載荷（如風、海洋波浪引起的載荷）的統計學方法。講解瞭隨機過程的基本概念，如功率譜密度函數（PSD）和自相關函數。闡述瞭隨機振動的穩態解和瞬態解的計算，以及如何通過隨機共振概念評估結構響應的統計特徵。 第十四章：鏇轉機械的動力學 針對鏇轉機械（如渦輪機、轉子係統），專門討論瞭轉子的動力學特性，包括臨界轉速的計算、陀螺效應的影響，以及軸承在動態載荷下的行為分析。 --- 第六部分：實驗模態分析與模型修正 (Part VI: Experimental Modal Analysis and Model Updating) 本部分連接瞭理論模型與實際結構的行為，是結構健康監測和評估的基礎。 第十五章：實驗模態分析與結構辨識 介紹瞭結構動力學實驗測試的基本流程，包括傳感器布置、激勵方式（敲擊、激振器）和數據采集。深入講解瞭頻響函數（FRF）的獲取和處理，以及使用頻域或時域方法（如頻域分解法FDD、隨機子空間識彆法SSI）從實驗數據中提取實際係統的固有頻率、阻尼比和實驗振型。最後，討論瞭如何利用實驗結果對理論有限元模型進行修正和優化（Model Updating）。 --- 目標讀者： 本書適用於結構工程、機械工程、土木工程、航空航天工程等領域的研究生、高級本科生，以及需要深入理解動力學原理以進行復雜動態分析的工程師和研究人員。掌握綫性代數和常微分方程基礎知識將有助於更好地理解本書內容。 本書特色： 1. 理論深度與工程實用性的完美結閤： 理論推導嚴謹，同時配有大量貼近實際工程問題的案例分析。 2. 強調物理概念： 避免將動力學視為單純的數學運算，著重闡釋質量、剛度、阻尼、模態等物理量的工程含義。 3. 覆蓋麵廣： 從單自由度基礎到連續體動力學、從確定性分析到隨機振動，構建瞭完整的動力學知識體係。 4. 關注模型評估： 引入瞭實驗模態分析，彌補瞭純理論分析與實際結構行為之間的鴻溝。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，一本好的技術書籍，不僅僅是知識的傳遞，更是一種思維方式的引導。在學習工程分析的過程中，我發現很多書籍往往隻是羅列軟件操作的步驟，而忽略瞭對分析思路和判斷的培養。我曾接觸過一本介紹某有限元軟件的書籍，它基本上就是一個操作手冊，詳細講解瞭菜單欄的各項功能，以及按鈕的點擊順序。這樣的書讀起來很容易，但一旦遇到軟件界麵更新，或者遇到書中沒有的特殊情況，就很容易卡住。我更希望找到一本能夠幫助我建立起一套完整的FEA分析思維框架的書籍。比如，它應該教會我如何識彆問題的關鍵，如何選擇閤適的單元類型和分析步，如何進行網格收斂性研究，以及如何評估和驗證分析結果的可靠性。這種能夠培養工程師獨立思考和解決問題能力的圖書，纔是我真正需要的。

評分☆☆☆☆☆

在尋找閤適的工程分析類書籍時，我尤其看重其在案例方麵的詳實程度。我曾翻閱過一本介紹有限元方法的書籍，它詳細地講解瞭網格劃分、邊界條件施加、載荷設置等基本操作，並且列舉瞭一些簡單的梁、闆結構分析的例子。雖然這些例子有助於理解基本流程，但對於我目前所麵臨的更復雜的設計挑戰，例如航空發動機部件的應力應變分析，或者汽車車身結構的碰撞仿真，這些案例就顯得過於單薄瞭。我希望找到一本不僅能告訴我“怎麼做”，更能告訴我“為什麼這麼做”，並且能提供一些更具代錶性和挑戰性的工程案例，讓我在學習過程中能夠觸類旁通，將學到的知識靈活運用到更廣泛的工程實踐中。如果書中能夠包含一些真實工程項目中的復雜模型，並詳細展示分析步驟和結果解讀，那將大大提升書籍的學習價值。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在機械工程領域摸爬滾打多年的工程師，我一直深知理論與實踐相結閤的重要性。在工作中，有限元分析（FEA）是繞不開的一項關鍵技能，無論是結構強度、熱應力還是流體力學，FEA都能提供強大的分析工具。然而，市麵上關於FEA的書籍琳琅滿目，真正能夠深入淺齣、兼顧理論深度和實際操作的書籍卻不多見。一直以來，我都在尋找一本能夠係統梳理FEA理論，同時又能指導實際操作的優秀教材。我聽說過一些關於FEA的書籍，它們有的過於偏重理論，讀起來枯燥乏味，讓人望而卻步；有的則過於注重軟件操作，而對背後的原理講解不足，導緻使用者知其然不知其所以然，一旦遇到復雜問題就束手無策。我希望找到一本既能講解清楚FEA的核心概念，又能手把手教我如何利用ANSYS這樣的主流軟件進行分析的書籍，能夠幫助我鞏固理論基礎，提升實戰技能，從而更好地解決實際工程問題。這種理想的書籍，我認為應該具備清晰的邏輯結構，循序漸進的講解方式，以及豐富詳實的案例。

評分☆☆☆☆☆

我最近聽同行推薦瞭幾本關於有限元分析的書，大傢普遍反映有一些書籍在講解理論時，往往會陷入過於抽象的數學推導，讓人感覺離實際應用很遠。比如，有一本書，它的第一部分花費瞭大量的篇幅來闡述變分原理和伽遼金法，雖然理論上非常嚴謹，但對於初學者來說，可能需要花費很長時間纔能真正理解其精髓，更彆提將其應用到具體的工程問題中瞭。而且，這本書中的例子也相對簡單，不足以展現FEA在復雜工程場景下的威力。我更傾嚮於那種能夠從實際工程問題齣發，引導讀者逐步理解FEA原理的書籍。如果一本書能夠清晰地展示如何將實際問題轉化為數學模型，再如何利用有限元方法求解，最後如何解讀和驗證分析結果，那將是非常有價值的。同時，對於不同類型的工程分析，例如靜態結構分析、動態分析、熱分析等，能夠有針對性的講解和案例，則更能滿足不同領域工程師的需求。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對新技術充滿好奇的學習者，我一直在關注有限元分析領域的發展動態。我曾聽聞，在有限元分析領域，有一些書籍在講解內容上存在更新滯後的問題。隨著計算能力的提升和軟件功能的不斷迭代，FEA的技術也在不斷進步。例如，在非綫性分析、接觸算法、損傷力學等方麵，都有新的研究進展和應用。我希望能找到一本能夠反映最新技術趨勢的書籍，而不僅僅是停留在幾年前的知識點上。如果一本書能夠介紹一些先進的分析技術，例如顯式動力學分析在衝擊和碰撞模擬中的應用，或者多物理場耦閤分析在熱-結構、流-固耦閤等問題中的應用，那將極大地拓寬我的視野，讓我能夠應對更前沿的工程挑戰。同時，對於一些高級的後處理和可視化技術，如果也能有所介紹，那就更加完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

非常好用的産品，很滿意！

評分☆☆☆☆☆

購買瞭一批有限元書籍，很不錯

評分☆☆☆☆☆

物品很好，很有用，還會繼續購買

評分☆☆☆☆☆

很不錯的書，正版，字跡清晰！！！

評分☆☆☆☆☆

高手推薦的，的確不錯

評分☆☆☆☆☆

不錯，，，，，，

評分☆☆☆☆☆

很好很喜歡，以後再看

評分☆☆☆☆☆

非得十個一纔返京豆我就湊瞭十來個

評分☆☆☆☆☆

東西不錯，物流給力。包裝也好。