作者：（美）SaeedMoaveni（萨伊德·莫维尼） 著 李继荣 译
页数：760
出版社：电子工业出版社
出版日期：2025
ISBN：9787121494789
电子书格式：pdf/epub/txt
网盘下载地址：下载有限元分析――ANSYS理论与应用(第五版)
内容简介
本书主要讨论了一维问题、二维问题和三维问题的有限元公式的推导及其应用，单元类型包括杆单元、梁单元、平面单元和三维实体单元。本书详细讨论了桁架、梁、框架、热传导及流体问题和三维实体的有限元分析，有关固体力学（包括结构力学）、热力学和流体力学的基本概念贯穿于全书各章节之中，每一章开头都会讨论相关问题的基础理论，接着给出一些可以手工计算的简单问题，之后再举例说明使用ANSYS如何求解。本书大部分章节的最后都附有一定习题供读者练习。
作者简介
Saeed Moaveni博士是一位成功的作者、教师与工程专家。他于1990年加入明尼苏达州立大学机械工程部，现在是机械工程学院的院长。他是美国机械工程学会（ASME）的会员和美国工程教育学会（ASEE）的Tau Beta Pi 荣誉会员。
张荣华，高级工程师。1996年本科毕业于华北电力大学电子工程系计算机专业。2001年就读于北京理工大学计算机学院VR实验室，研究方向为计算机图形学，虚拟现实（视景仿真），2004年获硕士学位，并获北京理工大学优秀硕士论文。现为华北电力大学计算机系高级工程师，从事计算机图形学、视景仿真和数字孪生方向的教学和科研工作，在国内外重要刊物发表论文20余篇，出版译著、教材和专著5部，参与国家自然科学基金青年基金和河北省自然科学基金青年基金2项，主持省部级重点教改项目2项。
目录
目 录
第1章 绪论 1
1.1 工程问题 1
1.2 数值方法 4
1.3 有限元方法及ANSYS发展简史 4
1.4 有限元分析的基本步骤 5
1.5 直接法 6
1.6 最小总势能法 26
1.7 加权余量法 31
1.8 结果验证 35
1.9 理解问题 35
小结 38
参考文献 38
习题 39
第2章 矩阵运算 47
2.1 矩阵的基本定义 47
2.2 矩阵相加或相减 49
2.3 矩阵相乘 49
2.4 矩阵分块 52
2.5 转置矩阵 56
2.6 矩阵的行列式 58
2.7 线性方程组的求解 62
2.8 逆矩阵 69
2.9 特征值和特征向量 72
2.10 MATLAB在矩阵运算中的应用 74
2.11 Excel在矩阵运算中的应用 78
2.12 非线性方程组的求解 88
小结 90
参考文献 90
习题 90
第3章 桁架 94
3.1 桁架的定义 94
3.2 有限元公式 95
3.3 空间桁架 114
3.4 ANSYS软件概述 115
3.5 ANSYS Workbench环境 120
3.6 ANSYS应用 121
3.7 结果验证 141
小结 143
参考文献 143
习题 143
第4章 轴心受力构件、梁和框架 150
4.1 轴向荷载作用下的构件 150
4.2 梁 155
4.3 梁的有限元分析 158
4.4 框架的有限元分析 170
4.5 三维梁单元 174
4.6 ANSYS应用 176
4.7 结果验证 192
小结 194
参考文献 195
习题 195
第5章 一维单元 202
5.1 线性单元 202
5.2 二次单元 205
5.3 三次单元 206
5.4 全局坐标、局部坐标和自然坐标 208
5.5 等参单元 209
5.6 数值积分：高斯?勒让德积分 211
5.7 ANSYS中的一维单元 214
小结 214
参考文献 214
习题 214
第6章 一维问题分析 219
6.1 热传递问题 219
6.2 流体力学问题 233
6.3 ANSYS应用 236
6.4 结果验证 246
6.5 温度变化时轴心受力构件的分析 247
小结 248
参考文献 248
习题 248
第7章 二维单元 251
7.1 矩形单元 251
7.2 二次四边形单元 254
7.3 线性三角形单元 258
7.4 二次三角形单元 261
7.5 轴对称单元 264
7.6 等参单元 268
7.7 二维积分：高斯?勒让德积分法 271
7.8 ANSYS中的二维单元 271
小结 272
参考文献 272
习题 272
第8章 再论ANSYS 278
8.1 ANSYS程序 278
8.2 ANSYS数据库和文件 279
8.3 用ANSYS创建有限元模型：前处理 280
8.4 h方法与p方法 290
8.5 应用边界条件、荷载并求解 290
8.6 有限元模型的结果：后处理 293
8.7 ANSYS选项 295
8.8 图形功能 296
8.9 误差估计 297
8.10 深入了解ANSYS Workbench 298
8.11 示例问题 302
小结 311
参考文献 311
第9章 二维热传递问题分析 312
9.1 一般热传导问题 312
9.2 矩形单元公式的推导 316
9.3 三角形单元公式的推导 326
9.4 三维轴对称问题的有限元公式 341
9.5 非稳态条件下的热传递 346
9.6 ANSYS中的热传导单元 353
9.7 ANSYS应用 354
9.8 结果验证 375
小结 375
参考文献 377
习题 377
第10章 二维固体力学问题分析 386
10.1 构件扭转 386
10.1.1 扭转问题的有限元公式 388
10.2 平面应力问题 399
10.2.1 荷载矩阵 403
10.3 四边形等参单元 405
10.4 轴对称问题 410
10.5 基本失效理论 412
10.6 ANSYS应用 413
10.7 结果验证 427
小结 427
参考文献 428
习题 428
第11章 动态问题分析 434
11.1 动态学简介 434
11.2 机械与结构系统的振动 444
11.3 拉格朗日方程 456
11.4 轴心受力构件的有限元公式 458
11.5 梁与框架单元的有限元公式 464
11.6 ANSYS应用 475
小结 487
参考文献 487
习题 487
第12章 流体力学问题分析 491
12.1 管流问题的数学建模 491
12.2 理想流体的流动 500
12.3 渗流 504
12.4 ANSYS应用 506
12.5 结果验证 521
小结 522
参考文献 523
习题 523
第13章 三维单元 527
13.1 4节点四面体单元 527
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 529
13.3 8节点六面体单元 533
13.4 10节点四面体单元 534
13.5 20节点六面体单元 535
13.6 ANSYS中的三维单元 536
13.7 实体单元建模的一般方法 539
13.8 ANSYS在热力学分析中的应用 547
13.9 ANSYS在结构分析中的应用 557
小结 565
参考文献 565
习题 566
第14章 工程设计与材料选择 572
14.1 工程设计的基本步骤 572
14.2 材料选择 574
14.3 材料的电学、力学和热力学的性质 575
14.4 常用固体工程材料 577
14.5 常用流体材料 581
小结 582
参考文献 582
习题 582
第15章 优化设计 584
15.1 优化设计简介 584
15.2 ANSYS的参数化设计语言 586
15.3 举例：ANSYS批处理文件 588
小结 597
参考文献 597
习题 598
附录A 部分材料的力学性质 599
附录B 部分材料的热力学性质 601
附录C 常用截面几何性质计算公式 602
附录D 型钢规格表 604
附录E 英制单位和公制单位的换算表 608
附录F MATLAB简介 610
附录G Workbench实例 635
第1章 绪论 1
1.1 工程问题 1
1.2 数值方法 4
1.3 有限元方法及ANSYS发展简史 4
1.4 有限元分析的基本步骤 5
1.5 直接法 6
1.6 最小总势能法 26
1.7 加权余量法 31
1.8 结果验证 35
1.9 理解问题 35
小结 38
参考文献 38
习题 39
第2章 矩阵运算 47
2.1 矩阵的基本定义 47
2.2 矩阵相加或相减 49
2.3 矩阵相乘 49
2.4 矩阵分块 52
2.5 转置矩阵 56
2.6 矩阵的行列式 58
2.7 线性方程组的求解 62
2.8 逆矩阵 69
2.9 特征值和特征向量 72
2.10 MATLAB在矩阵运算中的应用 74
2.11 Excel在矩阵运算中的应用 78
2.12 非线性方程组的求解 88
小结 90
参考文献 90
习题 90
第3章 桁架 94
3.1 桁架的定义 94
3.2 有限元公式 95
3.3 空间桁架 114
3.4 ANSYS软件概述 115
3.5 ANSYS Workbench环境 120
3.6 ANSYS应用 121
3.7 结果验证 141
小结 143
参考文献 143
习题 143
第4章 轴心受力构件、梁和框架 150
4.1 轴向荷载作用下的构件 150
4.2 梁 155
4.3 梁的有限元分析 158
4.4 框架的有限元分析 170
4.5 三维梁单元 174
4.6 ANSYS应用 176
4.7 结果验证 192
小结 194
参考文献 195
习题 195
第5章 一维单元 202
5.1 线性单元 202
5.2 二次单元 205
5.3 三次单元 206
5.4 全局坐标、局部坐标和自然坐标 208
5.5 等参单元 209
5.6 数值积分：高斯?勒让德积分 211
5.7 ANSYS中的一维单元 214
小结 214
参考文献 214
习题 214
第6章 一维问题分析 219
6.1 热传递问题 219
6.2 流体力学问题 233
6.3 ANSYS应用 236
6.4 结果验证 246
6.5 温度变化时轴心受力构件的分析 247
小结 248
参考文献 248
习题 248
第7章 二维单元 251
7.1 矩形单元 251
7.2 二次四边形单元 254
7.3 线性三角形单元 258
7.4 二次三角形单元 261
7.5 轴对称单元 264
7.6 等参单元 268
7.7 二维积分：高斯?勒让德积分法 271
7.8 ANSYS中的二维单元 271
小结 272
参考文献 272
习题 272
第8章 再论ANSYS 278
8.1 ANSYS程序 278
8.2 ANSYS数据库和文件 279
8.3 用ANSYS创建有限元模型：前处理 280
8.4 h方法与p方法 290
8.5 应用边界条件、荷载并求解 290
8.6 有限元模型的结果：后处理 293
8.7 ANSYS选项 295
8.8 图形功能 296
8.9 误差估计 297
8.10 深入了解ANSYS Workbench 298
8.11 示例问题 302
小结 311
参考文献 311
第9章 二维热传递问题分析 312
9.1 一般热传导问题 312
9.2 矩形单元公式的推导 316
9.3 三角形单元公式的推导 326
9.4 三维轴对称问题的有限元公式 341
9.5 非稳态条件下的热传递 346
9.6 ANSYS中的热传导单元 353
9.7 ANSYS应用 354
9.8 结果验证 375
小结 375
参考文献 377
习题 377
第10章 二维固体力学问题分析 386
10.1 构件扭转 386
10.1.1 扭转问题的有限元公式 388
10.2 平面应力问题 399
10.2.1 荷载矩阵 403
10.3 四边形等参单元 405
10.4 轴对称问题 410
10.5 基本失效理论 412
10.6 ANSYS应用 413
10.7 结果验证 427
小结 427
参考文献 428
习题 428
第11章 动态问题分析 434
11.1 动态学简介 434
11.2 机械与结构系统的振动 444
11.3 拉格朗日方程 456
11.4 轴心受力构件的有限元公式 458
11.5 梁与框架单元的有限元公式 464
11.6 ANSYS应用 475
小结 487
参考文献 487
习题 487
第12章 流体力学问题分析 491
12.1 管流问题的数学建模 491
12.2 理想流体的流动 500
12.3 渗流 504
12.4 ANSYS应用 506
12.5 结果验证 521
小结 522
参考文献 523
习题 523
第13章 三维单元 527
13.1 4节点四面体单元 527
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 529
13.3 8节点六面体单元 533
13.4 10节点四面体单元 534
13.5 20节点六面体单元 535
13.6 ANSYS中的三维单元 536
13.7 实体单元建模的一般方法 539
13.8 ANSYS在热力学分析中的应用 547
13.9 ANSYS在结构分析中的应用 557
小结 565
参考文献 565
习题 566
第14章 工程设计与材料选择 572
14.1 工程设计的基本步骤 572
14.2 材料选择 574
14.3 材料的电学、力学和热力学的性质 575
14.4 常用固体工程材料 577
14.5 常用流体材料 581
小结 582
参考文献 582
习题 582
第15章 优化设计 584
15.1 优化设计简介 584
15.2 ANSYS的参数化设计语言 586
15.3 举例：ANSYS批处理文件 588
小结 597
参考文献 597
习题 598
附录A 部分材料的力学性质 599
附录B 部分材料的热力学性质 601
附录C 常用截面几何性质计算公式 602
附录D 型钢规格表 604
附录E 英制单位和公制单位的换算表 608
附录F MATLAB简介 610
附录G Workbench实例 635
