机械结构有限元及工程应用电子书

内容简介

前言

第1章 绪论

1.1 工程问题与有限元法

1.2 有限元法的基本步骤

1.3 有限元法的特点

1.4 常用机械结构有限元分析软件概况及使用方法

1.4.1 常用有限元分析软件

1.4.2 ANSYS Workbench和ANSYS APDL（经典版）对比

1.4.3 模型导入——ANSYS Workbench有限元分析快速入门

1.4.4 学习方法及分析基础

课后练习

第2章 机械结构建模思想与方法

2.1 结构分析与建模思想

2.1.1 工程模型与数学模型的转化思想

2.1.2 工程结构分类

2.1.3 单元类型及选取原则

2.2 几何建模准则

2.2.1 无圆角“T”形角钢与圆角“T”形角钢的静力学分析结果对比

2.2.2 有螺栓孔平板与无螺栓孔平板的静力学分析结果对比

2.2.3 模型简化准则

2.3 创建求解域的几何模型

2.3.1 间接法建模实例——轴承座建模

2.3.2 模型的导入与修复实例——利用ANSYS SCDM简化和修复涡轮外壳模型

课后练习

第3章 几何模型离散化——网格划分

3.1 结构离散化及单元类型

3.2 单元特征及其应用范围

3.2.1 梁单元

3.2.2 壳单元

3.2.3 实体单元

3.3 网格划分控制

3.3.1 全局网格划分控制

3.3.2 “T”形角钢的全局网格划分控制

3.3.3 局部网格划分控制

3.3.4 “T”形角钢的局部网格划分控制

3.3.5 其他网格划分方法

3.4 单元尺寸对分析结果的影响

3.4.1 “T”形角钢在不同单元尺寸下的分析结果

3.4.2 单元尺寸评判标准——网格无关解

3.5 单元类型对分析结果的影响

3.5.1 “T”形角钢采用四面体及六面体单元进行网格划分的分析结果

3.5.2 实体单元类型判断标准

3.6 网格质量的检查与改进

课后习题

第4章 载荷、约束及结果后处理

4.1 载荷的分类

4.1.1 惯性载荷

4.1.2 一般载荷

4.2 边界约束方式

4.2.1 结构支撑

4.2.2 约束方程

4.2.3 工程中常见的约束类型

4.2.4 ANSYS Workbench中的约束类型的应用

4.3 求解与后处理

4.3.1 求解

4.3.2 后处理

4.4 求解与后处理分析实例——应力集中问题

4.4.1 问题描述

4.4.2 应力集中问题的分析流程

4.5 求解与后处理分析实例——应力奇异问题

4.5.1 问题描述

4.5.2 应力奇异问题的分析流程

4.6 求解与后处理分析实例——子模型方法

4.6.1 问题描述

4.6.2 子模型分析流程

4.7 求解与后处理分析实例——圣维南原理的应用

4.7.1 问题描述

4.7.2 圣维南原理分析流程

课后练习

第5章 机械结构线性静力学分析实例

5.1 静力学分析

5.1.1 静力学分析基础理论——虚功原理

5.1.2 静力学分析适用范围

5.2 空间钢架结构静力学分析实例

5.2.1 梁/杆系分析方案

5.2.2 梁/杆单元特点及理论

5.2.3 空间钢架结构静力学分析流程

5.3 平面托架的静力学分析案例

5.3.1 确定分析方案

5.3.2 板壳单元特点及其理论

5.3.3 平面托架静力学分析流程

5.4 水电站弧形闸门静力学分析案例

5.4.1 整体分析方案

5.4.2 实体单元特点及理论

5.4.3 水电站弧形闸门的静力学分析流程

5.5 拓展训练：不同单元之间的连接方法——多点约束法

5.5.1 梁与壳单元的连接方法

5.5.2 壳与实体单元的连接方法

5.5.3 梁与实体单元的连接方法

课后练习

第6章 机械结构非线性有限元分析及其应用实例

6.1 机械结构非线性有限元分析

6.1.1 非线性有限元分析的基本理论

6.1.2 非线性问题类型

6.2 非线性求解与收敛

6.2.1 非线性求解方法

6.2.2 收敛与收敛判据

6.3 螺栓连接模拟分析实例

6.3.1 接触非线性有限元仿真方案

6.3.2 接触分析和接触类型

6.3.3 螺栓连接有限元仿真流程

6.4 橡胶密封圈挤压分析实例

6.4.1 橡胶密封圈非线性有限元仿真方案

6.4.2 橡胶密封圈有限元仿真基本流程

课后练习

第7章 结构优化分析

7.1 吊钩结构响应曲面优化分析

7.1.1 基于ANSYS Workbench的结构优化分析简介

7.1.2 响应曲面优化分析

7.1.3 案例设置

7.1.4 吊钩响应曲面优化分析流程

7.2 连杆六西格玛优化分析

7.2.1 六西格玛优化分析

7.2.2 案例设置

7.2.3 六西格玛优化分析流程

课后练习

参考文献