《結構有限元法及軟體套用》是2018年科學出版社出版的一本圖書，作者是曾勇。
基本介紹
- 書名：結構有限元法及軟體套用
- 作者：曾勇
- ISBN：9787030585295
- 頁數：276
- 定價：39.2元
- 出版社： 科學出版社
- 出版時間：9787030585295
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,目錄,
內容簡介
《結構有限元法及軟講淚晚件套用》闡述結構有限單元法的基本原理及其套用。《結構有限元法及軟體套用》分為兩篇，共九章，內容包括：緒論、有限元分析的通用過程、桿繫結構的有限元分析——直接汽鴉遙晚剛度法、桿繫結構有限元法——形函式法、薄板彎曲與空間問題的有限元法、動力問題的有限元法簡述、ANSYS基本使用功能、ANSYS建模過程、ANSYS建模實例。《結構有限元法及軟體套用》附有ANSYS常用選單的中英文對比、單元類型、單位制等說明。
目錄
上篇 結構有限元法基本原理
第一章 緒論 3
1.1 有限元法的歷史 4
1.2 有限元法的特點 5
1.3 有限元法的發展和現狀 7
1.4 有限元法在土木工程中的套用 9
1.5 材料力學求解和有限元求解進行比較 10
1.5.1 材料力學方法求解直桿拉伸 11
1.5.2 有限元法思想求解直桿拉伸 11
1.6 有限元分析的基本過程 13
1.6.1 結構的離散化 13
1.6.2 選擇位移插值函式 13
1.6.3 單元分析 14
1.6.4 整體分析 16
1.6.5 約束處理 17
1.6.6 方程求解 17
1.6.7 計算單元應力 18
1.7 有限元的前後處理 18
1.7.1 前處理 18
1.7.2 後處理 19
第二章 有限元分析的通用過程 20
2.1 彈性力學平面問題的基本方程 20
2.1.1 基本變數 21
2.1.2 平面應力和平面應變問題 22
2.1.3 平衡方程 23
2.1.4 幾何方程 24
2.1.5 物理方程 25
2.2 單元的位移插值函式 26
2.2.1 位移插值函式的選取方法 26
2.2.2 位移插值函式的連續性 28
2.3 單元剛度矩陣與等效節點載荷向量 29
2.3.1 單元剛度矩陣的計算 29
2.3.2 單元等效節點載荷計算 33
2.4 整體分析 34
2.4.1 剛度集成法的物理意義 34
2.4.2 剛度矩陣集成的規則 35
2.5 約束條件的希主紋處理 36
2.5.1 乘大數法處理邊界條件 36
2.5.2 划行劃列法 38
2.6 有限元一般分析過程算例 38
2.7 幾種典型單元及位移模式 40
第三章 桿繫結構的有限元分析——直接剛度法 43
3.1 概況 43
3.2 平面桁架的有限元分析 43
3.2.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 44
3.2.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 45
3.2.3 整體平衡方程和單元桿端力的計算 47
3.3 空間桁架的有限元分析 47
3.3.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 49
3.3.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 49
3.4 平面剛架的有限元分析 51
3.4.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 52
3.4.2 整體坐標系下的單舟抹元剛度矩陣 54
3.4.3 利用固端反力求等效節點載荷 55
3.4.4 整體平衡方程和單元桿端力 58
3.5 空間剛架的有限元分析 58
3.5.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 59
3.5.2 整體坐標系下的單元剛度矩殃拜設墓陣 62
3.5.3 等效節點載荷向量與單元桿端力 65
第四章 桿繫結構有限元法——形函式法 66
4.1 桿單元、平面桁架有限元法 66
4.1.1 局部坐標系下單元剛度矩陣 66
4.1.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 68
4.1.3 剛度矩陣的構成 70
4.1.4 約束處理及方程求解 73
4.1.5 求桿中的內力台敬故、應力及支座反力 76
4.2 平面梁單元 77
4.2.1 梁單元的單元剛度矩陣 78
4.2.2 單元組集與求解 81
4.2.3 梁的等效外載 82
4.2.4 連續梁 83
4.2.5 鉸連線的梁單元 85
4.2.6 考慮剪下變形的梁單元 88
4.3 平面剛架有限元 91
4.3.1 局部坐標系下單元剛度矩陣 91
4.3.2 整體坐標系下單腿精少元剛度矩陣 92
4.3.3 平面剛架有限元算例 93
4.3.4 有分布外載時的平面剛架 94
4.4 空間桁架 95
4.4.1 空間桁架的轉換矩陣 95
4.4.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 96
4.4.3 空間桁架的例子 97
4.5 空間剛架 98
4.5.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 98
4.5.2 局部坐標系與整體坐標系間的轉換矩陣 100
4.5.3 整體坐標系下的單元剛度矩陣 103
第五章 薄板彎曲與空間問題的有限元法 108
5.1 薄板彎曲問題有限單元法 108
5.1.1 薄板彎曲 108
5.1.2 矩形薄板單元 112
5.1.3 三角形薄板單元 115
5.2 空間問題的有限單元法 116
5.2.1 引言 116
5.2.2 四面體單元 118
5.2.3 正六面體單元 123
5.2.4 等參單元 125
第六章 動力問題的有限元法簡述 128
6.1 結構的振動方程 128
6.2 一致質量矩陣與集中質量矩陣 130
6.3 阻尼矩陣 133
6.4 結構的自振特性和特徵值問題 134
6.5 特徵值和特徵向量的性質 135
6.6 用逐步積分法求結構動力回響 137
6.6.1 概述 137
6.6.2 Wilson-法 138
6.6.3 算例 140
下篇 有限元軟體套用
第七章 ANSYS基本使用功能 145
7.1 ANSYS界面介紹 145
7.2 常用術語 150
7.3 坐標系 151
7.3.1 坐標系的類型 151
7.3.2 總體和局部坐標系 152
7.3.3 顯示坐標系 153
7.3.4 節點坐標系 154
7.3.5 單元坐標系 154
7.3.6 結果坐標系 155
7.4 工作平面 155
第八章 ANSYS建模過程 158
8.1 ANSYS建模方案規劃 158
8.1.1 規劃的重要性 158
8.1.2 確定分析目標 158
8.1.3 選擇模型類型（二維、三維等） 158
8.1.4 確定合適的格線密度 159
8.2 典型的ANSYS靜力分析步驟 160
8.2.1 指定作業名和分析標題 160
8.2.2 定義單元的類型 161
8.2.3 定義單元實常數 161
8.2.4 定義材料特性 162
8.2.5 創建幾何模型 163
8.2.6 載入和求解 163
8.2.7 檢查分析結果 164
8.3 定義節點 164
8.3.1 節點的生成 165
8.3.2 從已有節點生成另外的節點 165
8.3.3 查看和刪除節點 165
8.3.4 節點的其他操作 166
8.4 定義單元 167
8.4.1 組集單元表 167
8.4.2 指向單元表中的項 167
8.4.3 查看單元表的內容 167
8.4.4 查看和刪除單元 168
8.4.5 從已有單元生成另外的單元 169
8.4.6 讀寫包含單元數據的文本檔案 169
8.4.7 修改單元屬性 169
8.5 常見的單元 170
8.5.1 三維桿單元LINK180 170
8.5.2 二維梁單元BEAM3 171
8.5.3 三維梁單元BEAM188 173
8.5.4 三維殼單元SHELL63 174
8.6 選擇和元件 175
8.6.1 選擇 175
8.6.2 打組 177
8.7 格線劃分 177
8.7.1 格線類型 177
8.7.2 格線劃分控制 179
8.8 添加約束與荷載 183
8.9 APDL基礎 185
8.9.1 定義參數 186
8.9.2 宏基礎 186
8.9.3 一些常見的命令 187
第九章 ANSYS建模實例 192
9.1 平面桿繫結構ANSYS求解實例 192
9.2 三桿軸力計算的有限元分析 194
9.3 平面梁結構的內力計算 196
9.3.1 基於歐拉梁理論的求解過程 197
9.3.2 基於Timoshenko梁理論的求解過程 206
9.4 基於圖形界面的桁架橋樑結構分析 215
9.5 懸臂樑的建模 218
9.6 壩體的有限元建模與應力應變分析 224
9.7 三維實體結構的有限元分析 226
9.7.1 問題描述 226
9.7.2 實訓步驟 226
參考文獻 234
附錄1 ANSYS常用選單的中英文對比 236
附錄2 ANSYS單元類型 258
附錄3 ANSYS的單位制 265
3.3 空間桁架的有限元分析 47
3.3.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 49
3.3.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 49
3.4 平面剛架的有限元分析 51
3.4.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 52
3.4.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 54
3.4.3 利用固端反力求等效節點載荷 55
3.4.4 整體平衡方程和單元桿端力 58
3.5 空間剛架的有限元分析 58
3.5.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 59
3.5.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 62
3.5.3 等效節點載荷向量與單元桿端力 65
第四章 桿繫結構有限元法——形函式法 66
4.1 桿單元、平面桁架有限元法 66
4.1.1 局部坐標系下單元剛度矩陣 66
4.1.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 68
4.1.3 剛度矩陣的構成 70
4.1.4 約束處理及方程求解 73
4.1.5 求桿中的內力、應力及支座反力 76
4.2 平面梁單元 77
4.2.1 梁單元的單元剛度矩陣 78
4.2.2 單元組集與求解 81
4.2.3 梁的等效外載 82
4.2.4 連續梁 83
4.2.5 鉸連線的梁單元 85
4.2.6 考慮剪下變形的梁單元 88
4.3 平面剛架有限元 91
4.3.1 局部坐標系下單元剛度矩陣 91
4.3.2 整體坐標系下單元剛度矩陣 92
4.3.3 平面剛架有限元算例 93
4.3.4 有分布外載時的平面剛架 94
4.4 空間桁架 95
4.4.1 空間桁架的轉換矩陣 95
4.4.2 整體坐標系下的單元剛度矩陣 96
4.4.3 空間桁架的例子 97
4.5 空間剛架 98
4.5.1 局部坐標系下的單元剛度矩陣 98
4.5.2 局部坐標系與整體坐標系間的轉換矩陣 100
4.5.3 整體坐標系下的單元剛度矩陣 103
第五章 薄板彎曲與空間問題的有限元法 108
5.1 薄板彎曲問題有限單元法 108
5.1.1 薄板彎曲 108
5.1.2 矩形薄板單元 112
5.1.3 三角形薄板單元 115
5.2 空間問題的有限單元法 116
5.2.1 引言 116
5.2.2 四面體單元 118
5.2.3 正六面體單元 123
5.2.4 等參單元 125
第六章 動力問題的有限元法簡述 128
6.1 結構的振動方程 128
6.2 一致質量矩陣與集中質量矩陣 130
6.3 阻尼矩陣 133
6.4 結構的自振特性和特徵值問題 134
6.5 特徵值和特徵向量的性質 135
6.6 用逐步積分法求結構動力回響 137
6.6.1 概述 137
6.6.2 Wilson-法 138
6.6.3 算例 140
下篇 有限元軟體套用
第七章 ANSYS基本使用功能 145
7.1 ANSYS界面介紹 145
7.2 常用術語 150
7.3 坐標系 151
7.3.1 坐標系的類型 151
7.3.2 總體和局部坐標系 152
7.3.3 顯示坐標系 153
7.3.4 節點坐標系 154
7.3.5 單元坐標系 154
7.3.6 結果坐標系 155
7.4 工作平面 155
第八章 ANSYS建模過程 158
8.1 ANSYS建模方案規劃 158
8.1.1 規劃的重要性 158
8.1.2 確定分析目標 158
8.1.3 選擇模型類型（二維、三維等） 158
8.1.4 確定合適的格線密度 159
8.2 典型的ANSYS靜力分析步驟 160
8.2.1 指定作業名和分析標題 160
8.2.2 定義單元的類型 161
8.2.3 定義單元實常數 161
8.2.4 定義材料特性 162
8.2.5 創建幾何模型 163
8.2.6 載入和求解 163
8.2.7 檢查分析結果 164
8.3 定義節點 164
8.3.1 節點的生成 165
8.3.2 從已有節點生成另外的節點 165
8.3.3 查看和刪除節點 165
8.3.4 節點的其他操作 166
8.4 定義單元 167
8.4.1 組集單元表 167
8.4.2 指向單元表中的項 167
8.4.3 查看單元表的內容 167
8.4.4 查看和刪除單元 168
8.4.5 從已有單元生成另外的單元 169
8.4.6 讀寫包含單元數據的文本檔案 169
8.4.7 修改單元屬性 169
8.5 常見的單元 170
8.5.1 三維桿單元LINK180 170
8.5.2 二維梁單元BEAM3 171
8.5.3 三維梁單元BEAM188 173
8.5.4 三維殼單元SHELL63 174
8.6 選擇和元件 175
8.6.1 選擇 175
8.6.2 打組 177
8.7 格線劃分 177
8.7.1 格線類型 177
8.7.2 格線劃分控制 179
8.8 添加約束與荷載 183
8.9 APDL基礎 185
8.9.1 定義參數 186
8.9.2 宏基礎 186
8.9.3 一些常見的命令 187
第九章 ANSYS建模實例 192
9.1 平面桿繫結構ANSYS求解實例 192
9.2 三桿軸力計算的有限元分析 194
9.3 平面梁結構的內力計算 196
9.3.1 基於歐拉梁理論的求解過程 197
9.3.2 基於Timoshenko梁理論的求解過程 206
9.4 基於圖形界面的桁架橋樑結構分析 215
9.5 懸臂樑的建模 218
9.6 壩體的有限元建模與應力應變分析 224
9.7 三維實體結構的有限元分析 226
9.7.1 問題描述 226
9.7.2 實訓步驟 226
參考文獻 234
附錄1 ANSYS常用選單的中英文對比 236
附錄2 ANSYS單元類型 258
附錄3 ANSYS的單位制 265
