有限元基礎(chǔ)與ANSYS入門

　　本書以結(jié)構(gòu)分析有限元為主要內(nèi)容，圍繞桿、梁、彈性力學(xué)平面問題和空間問題、平板彎曲問題，系統(tǒng)地介紹了有限元位移法的基本思想和編程實(shí)現(xiàn)步驟，并在計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)MAPLE環(huán)境下編制了二維、三維桿單元程序，二維、三維梁單元程序，彈性力學(xué)平面問題和空間問題程序，平板彎曲有限元程序等。在給出理論分析結(jié)果和自編有限元程序計(jì)算結(jié)果的同時(shí)，還給出了ANSYS程序的求解結(jié)果，以及這三種結(jié)果的比較。本書注重從簡單問題入手，利用手工計(jì)算理解有限元基本思想，編程實(shí)現(xiàn)體會(huì)實(shí)現(xiàn)過程，ANSYS驗(yàn)證說明自編程序的有效性。采用計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)編程環(huán)境大大簡化了代碼編制，使讀者能夠?qū)⒏嗟淖⒁饬性趯?shí)現(xiàn)程序編制的具體步驟上。ANSYS驗(yàn)證也是讀者掌握商用有限元程序的捷徑。本書的使用能夠使讀者在較短的時(shí)間內(nèi)，理解有限元基本思想和實(shí)現(xiàn)過程，同時(shí)學(xué)會(huì)使用計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)和ANSYS軟件。本書適合大學(xué)本科二年級(jí)以上的學(xué)生和研究生使用，也可供從事結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的其他人員參考。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)在提高社會(huì)生產(chǎn)力方面發(fā)揮了越來越重要的作用，特別是CAD／CAE／CAM在工業(yè)界日益成熟和普及，極大地提高了工業(yè)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)效率，越來越多的人逐漸熟悉這些強(qiáng)有力的工具，并對(duì)這些技術(shù)給工業(yè)界的推動(dòng)作用逐漸認(rèn)可。越來越多從事設(shè)計(jì)到生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)的工程技術(shù)人員和在校學(xué)生逐步成為這一新技術(shù)的主要用戶群體。有限元分析技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為計(jì)算機(jī)輔助分析CAE的核心。用CAE方法可以減少或避免物理測試過程，通過計(jì)算機(jī)模擬最惡劣載荷工況下零件或結(jié)構(gòu)的工作情況，準(zhǔn)確地計(jì)算其應(yīng)力應(yīng)變。使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)階段就能夠?qū)Ω黜?xiàng)性能進(jìn)行評(píng)估，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)上存在的問題，從而大大縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期。特別是有限元分析及優(yōu)化技術(shù)，能夠改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使其在滿足強(qiáng)度和剛度的情況下具有最合理的方案。應(yīng)用于新產(chǎn)品開發(fā)和老產(chǎn)品改造方面，能夠提供對(duì)強(qiáng)度、應(yīng)力分布狀況的優(yōu)化，從而在設(shè)計(jì)上提供理論指導(dǎo)。作為目前國內(nèi)最流行的ANSYS軟件，在工程計(jì)算、教學(xué)實(shí)踐和科學(xué)研究方面已經(jīng)積累了大量的應(yīng)用實(shí)例。不少學(xué)校購買了ANSYS軟件，并開展了一系列學(xué)習(xí)和推廣ANSYS應(yīng)用的熱潮。如何讓初學(xué)者能快速全面地掌握有限元基本思想和ANSYS的使用要領(lǐng)，完成最一般的工程結(jié)構(gòu)分析。本書以結(jié)構(gòu)分析有限元為主要內(nèi)容，圍繞平面桿、空間桿、平面梁、空間梁、彈性力學(xué)平面問題和空間問題、平板彎曲問題系統(tǒng)地介紹了有限元位移法的基本思想和編程實(shí)現(xiàn)步驟，從簡單問題入手，用手工計(jì)算的方式展示實(shí)現(xiàn)步驟和墓本思想。并在計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)MAPLE環(huán)境下編制了二維、三維桿單元程序，二維、三維梁單元程序，彈性力學(xué)平面和空間問題程序，平板彎曲有限元程序等。在給出理論分析結(jié)果、有限元手工計(jì)算結(jié)果、自編有限元程序計(jì)算結(jié)果的同時(shí)，還利用APDL編程語言給出了ANSYS程序的求解步驟和計(jì)算結(jié)果，并對(duì)不同方法的結(jié)果進(jìn)行了比較分析。本書的第1章簡單介紹了計(jì)算機(jī)代數(shù)系統(tǒng)MAPLE和ANSYS系統(tǒng)的入門知識(shí)。從第2章開始按照桿、梁、實(shí)體和板殼結(jié)構(gòu)的次序，從二維問題到三維問題、從簡到繁，介紹了基本理論、實(shí)現(xiàn)過程、MAPLE程序和算例，以及ANSYS驗(yàn)證等內(nèi)容。書末給出了ANSYS中最常使用的結(jié)構(gòu)單元特性介紹。和一般有限元書籍不同的是，本書在講解基本理論的同時(shí)，注重有限元基本思想的描述和程序?qū)崿F(xiàn)過程的講解，所用的源程序都是作者按照基本思想編制調(diào)試，并經(jīng)過算例驗(yàn)證過的。從內(nèi)容選材上覆蓋了主要的結(jié)構(gòu)分析單元類型，在實(shí)現(xiàn)手段上，避開了高級(jí)語言編程。特別是理論分析和ANSYS計(jì)算相結(jié)合，計(jì)算結(jié)果的分析比較加強(qiáng)了讀者對(duì)自編程序的有效性的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，也使讀者在不知不覺間學(xué)會(huì)了用MAPLE編程和用ANSYS進(jìn)行一般結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析。元特性有初步的認(rèn)識(shí)。相信讀者在讀完本書，并結(jié)合所附光盤源程序和算例的演練后，基本掌握MAPLE編程和ANSYS分析。本書在編寫過程中得到了仿真互動(dòng)網(wǎng)站和許多有限元愛好者的幫助和支持。同時(shí)，我們也非常感謝蘭州理工大學(xué)的同事和家人對(duì)本工作的支持和理解。本書的部分資料來源于ANSYS驗(yàn)證算例和參考文獻(xiàn)，特向他們表示感謝。同時(shí)，也感謝機(jī)械工業(yè)出版社北京時(shí)代金科科技有限公司對(duì)作者的信任和責(zé)任編輯為本書的出版所付出的辛勤工作！全書由邢靜忠和王永崗（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)）編著，陳曉霞、黃達(dá)文、宋慧芳、董永香、騰兆春、張敏、徐燕等參與了部分編寫工作。鑒于時(shí)間倉促和作者的認(rèn)識(shí)局限，書中錯(cuò)誤難免，歡迎讀者批評(píng)指正。書中源程序，可從以下網(wǎng)站下載：http：／／www.cmpbook.com／download／15532.Rar或：http：／／hsingi2h.welan.cOm

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