傳熱與結構分析有限元法及套用

傳熱與結構分析有限元法及套用

《傳熱與結構分析有限元法及套用》針對複雜裝備研製需求,介紹了平面和軸對稱傳熱問題以及平面和軸對稱結構分析問題的有限元模型,同時介紹了等參單元和數值積分等有限元模型計算方法,並在此基礎上討論了熱固耦合的表現形式、數值計算模型以及強弱耦合計算方法等。最後,作者檢索和歸納了相關文獻中的傳熱和結構分析問題,採用自主研發的熱固耦合分析系統對這些典型的案例進行了數值計算和分析。《傳熱與結構分析有限元法及套用》的特點是理論方法、工程套用和軟體開發緊密結合。 《傳熱與結構分析有限元法及套用》可作為裝備研製領域的設計分析工程師的參考用書,也可以作為計算機套用技術、工程力學、傳熱分析和機械設計等專業的高校高年級本科生和研究生的教材。

基本介紹

  • 書名:傳熱與結構分析有限元法及套用
  • 出版社:科學出版社
  • 頁數:415頁
  • 開本:5
  • 品牌:科學出版社
  • 作者:王成恩 崔東亮
  • 出版日期:2012年6月1日
  • 語種:簡體中文
  • ISBN:7030344995, 9787030344991
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

《傳熱與結構分析有限元法及套用》可作為裝備研製領域的設計分析工程師的參考用書,也可以作為計算機套用技術、工程力學、傳熱分析和機械設計等專業的高校高年級本科生和研究生的教材。

圖書目錄


前言
第1章 三角形單元的平面傳熱分析模型
1.1 傳熱分析的概念
1.1.1 熱力學基本定律
1.1.2 傳熱分析概念
1.2 熱傳導控制方程
1.2.1 傅立葉方程
1.2.2 導熱控制方程
1.3 二階偏微分方程
1.3.1 二階偏微分方程的分類
1.3.2 定解條件
1.4 傳熱問題的定解條件
1.4.1 第一類邊界條件
1.4.2 第二類邊界條件
1.4.3 第三類邊界條件
1.4.4 熱輻射邊界條件
1.4.5 初始條件
1.5 有限元方法簡介
1.5.1 有限元方法
1.5.2 加權餘量法
1.6 三節點三角形單元模型
1.6.1 單元插值函式
1.6.2 內部單元加權餘量模型
1.6.3 邊界條件計算方法
1.7 六節點三角形單元有限元模型
1.7.1 內部單元有限元模型
1.7.2 邊界條件計算方法
1.8 小結
第2章 三角形單元的軸對稱傳熱分析模型
2.1 引言
2.2 軸對稱傳熱分析模型
2.2.1 軸對稱傳熱控制方程
2.2.2 基於變分法的有限元模型
2.2.3 迦遼金加權方法
2.3 三節點三角形單元有限元模型
2.3.1 內部單元有限元模型
2.3.2 邊界條件計算
2.4 六節點三角形單元有限元模型
2.4.1 內部單元有限元模型
2.4.2 邊界條件計算
2.5 瞬態傳熱分析的時間域差分方法
2.5.1 熱力學狀態的傳播
2.5.2 時間域差分格式
2.6 有限元模型裝配方法
2.7 小結
第3章 等參單元的傳熱分析模型
3.1 四節點四邊形單元的平面傳熱分析模型
3.1.1 任意四節點四邊形單元平面傳熱分析模型
3.1.2 等參單元映射方法
3.1.3 正方形(0,1)×(0,1)的等參映射函式
3.1.4 正方形(—1,1)×(—1,1)的等參映射函式
3.1.5 平面傳熱分析的等參單元模型
3.1.6 邊界條件計算方法
3.2 八節點四邊形單元的平面傳熱分析模型
3.2.1 等參映射函式
3.2.2 正方形(0,1)×(0,1)的等參映射函式
3.2.3 正方形(—1,1)×(—1,1)的等參映射函式
3.2.4 平面傳熱分析的等參單元模型
3.2.5 邊界條件計算方法
3.3 四節點四邊形單元的軸對稱傳熱分析模型
3.3.1 等參映射函式
3.3.2 軸對稱傳熱的等參單元模型
3.3.3 邊界條件計算方法
3.4 八節點四邊形單元的軸對稱傳熱分析模型
3.4.1 軸對稱傳熱分析的等參單元模型
3.4.2 邊界條件計算方法
3.5 六節點三角形等參單元傳熱分析模型
3.5.1 等腰直角三角形單元(0,1)×(0,1)映射函式
3.5.2 等腰直角三角形單元(0,2)×(0,1)映射函式
3.5.3 平面傳熱分析的等參單元模型
3.5.4 軸對稱傳熱分析的等參單元模型
3.6 小結
第4章 三角形單元的平面結構分析模型
4.1 線彈性結構分析模型
4.1.1 應力概念
4.1.2 運動平衡方程
4.1.3 應變概念
4.1.4 線彈性本構關係
4.2 平面結構分析的有限元模型
4.2.1 平面應力問題
4.2.2 平面應變問題
4.2.3 基於虛功原理的有限元模型
4.2.4 基於迦遼金加權法的有限元模型
4.3 三節點三角形單元有限元模型
4.3.1 位移模式
4.3.2 基於虛功原理的單元模型
4.3.3 基於迦遼金加權法的單元模型
4.3.4 載荷與約束計算方法
4.3.5 應力與應變計算
4.4 六節點三角形單元有限元模型
4.4.1 位移模式
4.4.2 基於虛功原理的單元模型
4.4.3 基於迦遼金加權法的單元模型
4.4.4 載荷與約束計算方法
4.4.5 應力與應變計算
4.5 小結
第5章 三角形單元軸對稱結構分析
5.1 軸對稱結構控制方程
5.1.1 軸對稱結構平衡方程
5.1.2 軸對稱本構關係
5.2 軸對稱問題有限元模型
5.2.1 基於虛功原理的有限元模型
5.2.2 基於迦遼金加權法的有限元模型
5.3 三節點三角形單元模型
5.3.1 基於虛功原理的單元模型
5.3.2 迦遼金加權法
5.3.3 載荷及約束計算
5.3.4 應變與應力計算方法
5.4 六節點三角形單元模型
5.4.1 虛功原理方法
5.4.2 迦遼金加權法
5.4.3 載荷及約束計算
5.5 主應力和主應變
5.6 小結
第6章 結構分析等參單元模型和數值積分
6.1 四節點等參單元的平面結構分析模型
6.1.1 四節點四邊形的等參變換
6.1.2 四節點四邊形等參單元模型
6.1.3 載荷邊界條件的計算方法
6.2 平面八節點等參單元
6.2.1 八節點等參映射變換
6.2.2 八節點平面等參單元模型
6.2.3 載荷與邊界條件的計算方法
6.3 軸對稱四節點等參單元模型
6.3.1 單元結構剛度矩陣計算
6.3.2 載荷與邊界條件的計算方法
6.4 軸對稱八節點等參單元
6.4.1 單元矩陣的變換
6.4.2 載荷與邊界條件的計算方法
6.5 三角形六節點等參單元
6.5.1 等參映射函式
6.5.2 平面結構的等參單元模型
6.5.3 軸對稱結構的等參單元模型
6.5.4 載荷計算方法
6.6 單元剛度矩陣數值積分
6.7 小結
第7章 熱固耦合分析方法
7.1 熱固耦合形式
7.2 平面結構熱應力分析模型
7.2.1 線性熱彈性模型
7.2.2 三節點三角形單元熱載荷模型
7.2.3 六節點三角形單元熱載荷模型
7.2.4 四邊形單元熱載荷模型
7.3 軸對稱結構熱應力分析模型
7.3.1 三節點三角形單元熱載荷模型
7.3.2 六節點三角形單元熱載荷模型
7.3.3 四邊形單元熱載荷模型
7.4 溫度與材料物性關係
7.4.1 材料物性的線性插值模型
7.4.2 非線性平面導熱模型
7.4.3 非線性軸對稱導熱模型
7.5 熱固耦合計算方法
7.5.1 弱耦合式計算方法
7.5.2 強耦合式計算方法
7.6 小結
第8章 ThermoSolid系統
8.1 系統概述
8.1.1 ThermoSolid系統分析問題的基本流程
8.1.2 項目管理功能
8.1.3 項目報告生成
8.1.4 材料管理
8.1.5 圖形顯示
8.2 幾何造型
8.2.1 二維幾何建模功能
8.2.2 CAD模型的導入與操作
8.2.3 三維實體模型切割功能
8.3 格線劃分
8.3.1 格線導入
8.3.2 格線尺寸設定
8.3.3 格線劃分算法
8.3.4 格線刪除
8.3.5 格線質量統計
8.3.6 格線細化∕最佳化
8.3.7 坐標及比例尺設定
8.4 熱邊界定義
8.4.1 熱邊界段
8.4.2 常規熱邊界
8.5 結構載荷載入
8.5.1 結構邊界段
8.5.2 集中載荷
8.5.3 體積載荷
8.5.4 表面載荷
8.5.5 位移載荷
8.6 有限元求解
8.6.1 溫度場有限元求解
8.6.2 溫度場分析
8.6.3 結構場有限元求解
8.6.4 結構場分析
8.6.5 熱固耦合場有限元求解
8.6.6 熱固耦合場分析
8.7 計算可視化
8.7.1 標量場
8.7.2 矢量場
8.7.3 張量場
8.8 小結
第9章 平面傳熱問題計算
9.1 帶孔金屬板冷卻分析案例
9.1.1 問題描述
9.1.2 三節點三角形單元分析
9.1.3 六節點三角形單元分析
9.1.4 四節點四邊形單元分析
9.2 潛水艇傳熱分析案例
9.2.1 問題描述
9.2.2 三節點三角形單元分析
9.2.3 四節點四邊形單元分析
9.3 環形金屬板降溫分析案例
9.3.1 問題描述
9.3.2 三節點三角形單元分析
9.3.3 六節點三角形單元分析
9.3.4 四節點四邊形單元分析
9.4 熱水鋼管道傳熱分析案例
9.4.1 問題描述
9.4.2 三節點三角形單元分析
9.4.3 六節點三角形單元分析
9.4.4 四節點四邊形單元分析
9.5 煙囪穩態傳熱分析案例
9.5.1 問題描述
9.5.2 三節點三角形單元分析
9.5.3 六節點三角形單元分析
9.5.4 四節點四邊形單元分析
9.6 有限元模型精確性驗證
9.6.1 熱力學第一類邊界條件模型驗證
9.6.2 熱力學第二類邊界條件模型驗證
9.6.3 熱力學第三類邊界條件模型驗證
第10章 軸對稱傳熱問題計算
10.1 熱力管保溫傳熱分析案例
10.1.1 問題描述
10.1.2 三節點三角形單元分析
10.1.3 六節點三角形單元分析
10.1.4 四節點四邊形傳熱分析
10.2 蒸汽管傳熱分析案例
10.2.1 問題描述
10.2.2 三節點三角形單元分析
10.2.3 六節點三角形單元分析
10.2.4 四節點四邊形傳熱分析
10.3 鋼球瞬態傳熱問題溫度場分析
10.3.1 問題描述
10.3.2 三節點三角形單元分析
10.3.3 六節點三角形單元分析
10.3.4 四節點四邊形傳熱分析
10.4 帶輪淬火過程分析案例
10.4.1 問題描述
10.4.2 三節點三角形熱分析
10.4.3 六節點三角形單元分析
10.5 保溫桶對流傳熱過程分析
10.5.1 問題描述
10.5.2 三節點三角形熱分析
10.5.3 六節點三角形單元分析
10.5.4 四節點四邊形傳熱分析
第11章 平面結構分析問題計算案例
11.1 帶孔薄板平面應力分析
11.1.1 問題描述
11.1.2 三節點三角形單元分析
11.2 帶孔連線板平面應力分析
11.2.1 問題描述
11.2.2 六節點三角形單元分析
11.3 高層建築承受風載荷的應力分析
11.3.1 問題描述
11.3.2 三節點三角形單元分析
11.4 帶孔拱形板平面結構應力分析
11.4.1 問題描述
11.4.2 三節點三角形單元分析
11.5 涵洞平面結構應變分析
11.5.1 問題描述
11.5.2 六節點三角形單元分析
11.6 厚壁圓筒承受壓力載荷分析
11.6.1 問題描述
11.6.2 三節點三角形單元分析
11.7 方孔薄板承受拉力載荷的應力分析
11.7.1 問題描述
11.7.2 三節點三角形單元分析
11.8 小結
第12章 軸對稱結構分析問題計算
12.1 分析圓盤形等厚度飛輪的軸對稱問題
12.1.1 問題描述
12.1.2 三節點三角形單元分析
12.2 分析高速旋轉渦輪盤的軸對稱結構問題
12.2.1 問題描述
12.2.2 六節點三角形單元分析
12.3 分析厚壁圓球外壓下的軸對稱結構問題
12.3.1 問題描述
12.3.2 三節點三角形單元分析
12.4 分析圓筒受壓下的軸對稱結構問題
12.4.1 問題描述
12.4.2 三節點三角形單元分析
12.5 分析工字型車輪的軸對稱問題
12.5.1 問題描述
12.5.2 六節點三角形單元分析
12.6 分析軸類零件的軸對稱問題
12.6.1 問題描述
12.6.2 三節點三角形單元分析
12.7 分析高速旋轉渦輪盤的軸對稱結構問題
12.7.1 問題描述
12.7.2 三節點三角形單元分析
12.8 小結
第13章 熱固耦合分析方法與計算
13.1 壓氣機輪盤耦合分析案例
13.1.1 問題描述
13.1.2 三節點三角形單元分析
13.1.3 六節點三角形單元分析
13.2 渦輪盤耦合分析案例
13.2.1 問題描述
13.2.2 結構場分析
13.2.3 耦合場分析
13.3 厚壁球內外受壓耦合分析案例
13.3.1 問題描述
13.3.2 三節點三角形單元分析
13.4 壓力容器耦合分析案例
13.4.1 問題描述
13.4.2 三節點三角形單元分析
13.4.3 四節點四邊形單元分析
參考文獻
附錄
  

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