本书由介绍了弹性力的基本假设、基本理论和基本方程。介绍了基于弹性力学基本方程的有限元基本概念、单元基本方程和解题方法。介绍了有限元中常用的单元,如平面三角形单元、四边形单元、轴对称单元、空间四面体单元、六面体单元、杆梁单元、板壳单元、结构动力学问题的有限元基本方程和求解方法。本书介绍了在大型有限元分析软件ANSYSWorkbench中进行有限元数值模拟和分析的方法,以实例方式,介绍了ANSYSWorkbench的操作方法和求解有限元问题的基本方法和步骤。通过本书的学习,读者可掌握弹性力学及有限元的基本理论和基本方程,掌握应用ANSYSWorkbench进行有限元数值模拟和仿真的操作方法,并应用弹性力学及有限元的基本理论,对ANSYSWorkbench数值计算和仿真结果的合理性、有效性进行判断。本书适合作为高校研究生、本科生的教材,也适合作为工程设计人员的参考书。
本书由介绍了弹性力的基本假设、基本理论和基本方程。介绍了基于弹性力学基本方程的有限元基本概念、单元基本方程和解题方法。介绍了有限元中常用的单元,如平面三角形单元、四边形单元、轴对称单元、空间四面体单元、六面体单元、杆梁单元、板壳单元、结构动力学问题的有限元基本方程和求解方法。本书介绍了在大型有限元分析软件ANSYSWorkbench中进行有限元数值模拟和分析的方法,以实例方式,介绍了ANSYSWorkbench的操作方法和求解有限元问题的基本方法和步骤。通过本书的学习,读者可掌握弹性力学及有限元的基本理论和基本方程,掌握应用ANSYSWorkbench进行有限元数值模拟和仿真的操作方法,并应用弹性力学及有限元的基本理论,对ANSYSWorkbench数值计算和仿真结果的合理性、有效性进行判断。本书适合作为高校研究生、本科生的教材,也适合作为工程设计人员的参考书。
前言 弹性力学是固体力学的一个分支学科,是研究可变形固体在外部因素,如力、温度变化、约束变动等因素的作用下产生的应力、应变和位移的经典学科。由于弹性力学涉及的数学问题多为偏微分方程组,当结构形状、载荷和约束条件复杂时,数学上是很难甚至无法求解偏微分方程组的。 有限单元法是当今解决弹性力学问题的主流方法,是结合了弹性力学理论和计算机数值计算技术的先进分析方法。有限元法解决了弹性力学中数学求解困难的问题,其基本思想是,将连续的求解区域离散为一系列数量有限的子域,这些子域是如三角形、四边形、四面体、六面体等几何形状简单的面或体,称之为单元,单元的顶点称为节点。连续的区域被近似为由数量有限的单元按一定的方式组成的形体,简称为有限元。在每一个单元内假设一个近似函数来分片表示待求的未知场函数,近似函数通常用单元的节点数值和其插值函数来表示。 以弹性力学和有限元理论为基础发展起来的计算机辅助工程分析CAE(Computer Aided Engineering Analysis)技术,是当今主流的先进设计方法和手段,已成为现代设计方法中重要的组成部分和重要的数值模拟、分析方法。CAE理论和软件的应用,将显著提高产品设计水平,缩短设计周期,增强产品市场竞争力。因此掌握主流的CAE软件的操作和应用,是工程设计人员必须具备的重要技能之一。 本书介绍了弹性力学的基本假设、基本理论和基本方程;基于弹性力学基本方程的有限元基本概念、单元基本方程和解题方法;有限元中常用的单元,如平面三角形单元、四边形单元,轴对称单元,空间四面体单元、六面体单元,杆、梁单元,平板单元、壳单元,以及结构动力学问题的有限元求解方法;在当今主流的CAE分析软件ANSYS Workbench中进行有限元数值模拟和分析的方法,并以案例的方式介绍了ANSYS Workbench的操作方法和求解有限元问题的基本方法与步骤。 通过本书的学习,读者可掌握弹性力学及有限元的基本理论和基本方程,掌握应用ANSYS Workbench进行有限元数值模拟和仿真的操作方法,并应用弹性力学及有限元的基本理论,对ANSYS Workbench数值计算和仿真结果的合理性、有效性进行判断。 本书共分13章,第1章~第8章由李世芸编写,第9章~第13章由肖正明编写。 本书约定,符号“[]”表示矩阵,符号“{}”表示列阵,字母上方加箭头表示矢量。 本书的出版得到了“昆明理工大学研究生核心课程”项目的资助,得到了昆明理工大学研究生院、机电工程学院的大力支持和协助。在编写过程中,还得到了廖伯瑜教授学术上的指导;研究生蒋伟、高强、仇田、李高升、程智在第1~8章的写作中,协助做了一些录入和校对工作;研究生项载毓、张威、程言丽、王鑫在第9~13章的编写中,参与了部分案例设计、图片编辑与校对工作。在此一并表示衷心的感谢。 由于作者水平有限,时间仓促,书中难免存在错误和缺陷,恳请广大读者和专家不吝赐教。 编者
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