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有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列

有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列

出版社:电子工业出版社出版时间:2021-04-01
开本: 16开 页数: 1060
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有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列 版权信息

有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列 本书特色

*关于有限元理论以及公式推导的内容更为详尽。 *新增一节介绍非线性方程组求解方法。 *新增一节关于温度变化时轴力构件的分析。 *针对ANSYS新版本对例题进行了修改。 *附录F中增加了MATLAB新修订的内容。 *新增一节介绍ANSYS Workbench协同仿真环境,并在附录G中提供了一些例题的建模和分析过程。

有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列 内容简介

本书详细介绍了有限元分析的基本理论和方法,以及ANSYS软件在有限元分析中的应用。全书详细介绍了一维和二维有限元公式的推导以及实例问题的分析方法,简单阐述了三维有限元分析方法;讨论了桁架、轴力构件、梁、框架、热传递、流体流动和动力学问题的有限元分析;通过实例详细介绍了利用ANSYS进行有限元分析的基本方法和步骤。每章均先介绍相关的基本概念和有限元公式的推导过程,然后基于有限元分析方法手工求解一些简单的实例问题,进而再利用ANSYS进行问题求解。本书特别强调分析结果的验证,在一些章的章末均提出了针对不同问题的分析结果的验证方法。

有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列 目录

Contents


1 Introduction 1

1.1 Engineering Problems 2

1.2 Numerical Methods 5

1.3 A Brief History of the Finite Element Method and ANSYS 6

1.4 Basic Steps in the Finite Element Method 6

1.5 Direct Formulation 8

1.6 Minimum Total Potential Energy Formulation 37

1.7 Weighted Residual Formulations 43

1.8 Verification of Results 48

1.9 Understanding the Problem 49

Summary 54

References 54

Problems 54


2 Matrix Algebra 66

2.1 Basic Definitions 66

2.2 Matrix Addition or Subtraction 69

2.3 Matrix Multiplication 69

2.4 Partitioning of a Matrix 73

2.5 Transpose of a Matrix 77

2.6 Determinant of a Matrix 81

2.7 Solutions of Simultaneous Linear Equations 86

2.8 Inverse of a Matrix 94

2.9 Eigenvalues and Eigenvectors 98

2.10 Using MATLAB to Manipulate Matrices 102

2.11 Using Excel to Manipulate Matrices 106

2.12 Solutions of Simultaneous Nonlinear Equations 121

Summary 123

References 124

Problems 124


3 Trusses 129

3.1 Definition of a Truss 129

3.2 Finite Element Formulation 130

3.3 Space Trusses 155

3.4 Overview of the ANSYS Program 157

3.5 ANSYS Workbench Environment 165

3.6 Examples Using ANSYS 165

3.7 Verification of Results 197

Summary 199

References 199

Problems 199


4 Axial Members, Beams, and Frames 209

4.1 Members Under Axial Loading 209

4.2 Beams 217

4.3 Finite Element Formulation of Beams 222

4.4 Finite Element Formulation of Frames 238

4.5 Three-Dimensional Beam Element 244

4.6 An Example Using ANSYS 246

4.7 Verification of Results 271

Summary 273

References 274

Problems 275


5 One-Dimensional Elements 287

5.1 Linear Elements 287

5.2 Quadratic Elements 291

5.3 Cubic Elements 293

5.4 Global, Local, and Natural Coordinates 296

5.5 Isoparametric Elements 298

5.6 Numerical Integration: Gauss–Legendre Quadrature 300

5.7 Examples of One-

Dimensional

Elements in ANSYS 305

Summary 305

References 305

Problems 305


6 Analysis of One-Dimensional Problems 312

6.1 Heat Transfer Problems 312

6.2 A Fluid Mechanics Problem 331

6.3 An Example Using ANSYS 335

6.4 Verification of Results 350

6.5 Members Under Axial Loading with Temperature Change 351

Summary 353

References 353

Problems 353


7 Two-Dimensional Elements 357

7.1 Rectangular Elements 357

7.2 Quadratic Quadrilateral Elements 361

7.3 Linear Triangular Elements 366

7.4 Quadratic Triangular Elements 371

7.5 Axisymmetric Elements 375

7.6 Isoparametric Elements 380

7.7 Two-Dimensional Integrals: Gauss–Legendre Quadrature 383

7.8 Examples of Two-Dimensional Elements in ANSYS 384

Summary 385

References 385

Problems 386


8 More ANSYS 393

8.1 ANSYS Program 393

8.2 ANSYS Database and Files 394

8.3 Creating a Finite Element Model with ANSYS: Preprocessing 396

8.4 h-Method Versus p-Method 410

8.5 Applying Boundary Conditions, Loads, and the Solution 410

8.6 Results of Your Finite Element Model: Postprocessing 413

8.7 Selection Options 418

8.8 Graphics Capabilities 419

8.9 Error-Estimation Procedures 421

8.10 More on ANSYS Workbench Environment 422

8.11 An Example Problem 428

Summary 441

References 442


9 Analysis of Two-Dimensional Heat Transfer Problems 443

9.1 General Conduction Problems 443

9.2 Formulation with Rectangular Elements 450

9.3 Formulation with Triangular Elements 461

9.4 Axisymmetric Formulation of Three-Dimensional Problems 480

9.5 Unsteady Heat Transfer 487

9.6 Conduction Elements Used by ANSYS 497

9.7 Examples Using ANSYS 498

9.8 Verification of Results 538

Summary 538

References 540

Problems 540


10 Analysis of Two-Dimensional Solid Mechanics Problems 552

10.1 Torsion of Members with Arbitrary Cross-Section Shape 552

10.2 Plane-Stress Formulation 568

10.3 Isoparametric Formulation: Using a Quadrilateral Element 576

10.4 Axisymmetric Formulation 583

10.5 Basic Failure Theories 585

10.6 Examples Using ANSYS 586

10.7 Verification of Results 608

Summary 608

References 610

Problems 610


11 Dynamic Problems 619

11.1 Review of Dynamics 619

11.2 Review of Vibration of Mechanical and Structural Systems 633

11.3 Lagrange’s Equations 650

11.4 Finite Element Formulation of Axial Members 652

11.5 Finite Element Formulation of Beams and Frames 661

11.6 Examples Using ANSYS 675

Summar


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有限元分析--ANSYS理论与应用(第5版英文版)/有限元应用与工程实践系列 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。

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