有限元法基础及ANSYS应用PDF电子书下载

序 1

前言 1

主要符号表 1

第1章绪论 1

1.1有限元法的基本思想和基本步骤 1

1.1.1有限元法的基本思想 1

目 录 1

1.1.2有限元法的基本步骤 2

1.3弹性力学的基本方程 4

1.2有限元法的工程应用 4

1.3.1位移和应变之间的几何 5

关系 5

1.3.2应变和应力之间的弹性 7

方程 7

1.3.3应力与外力之间的平衡 9

方程 9

1.4变分原理介绍 11

1.4.1泛函与变分 11

1.4.2李兹法 13

1.5能量变分原理 14

1.5.1应变能 14

1.5.2外力势能 15

1.5.3系统总势能 15

1.5.4最小势能原理 16

1.5.5最小余能原理 17

1.6虚功原理 17

1.7ANSYS程序概述 19

1.7.1 ANSYS的发展 19

1.7.2 ANSYS的内容 20

1.7.3 ANSYS的特征 23

1.7.4 ANSYS数据接口程序 27

1.8习题 27

第2章杆系结构的有限元法 28

2.1连续梁问题的有限元法 28

2.1.1离散化 28

2.1.2单元分析 28

2.1.3整体分析 31

2.1.4支承条件的引入 34

2.1.5非节点载荷的处理 35

2.1.6解题步骤与例题 37

2.2 平面刚架问题的有限元法 40

2.2.1局部坐标系的单元刚度矩阵 40

2.2.2整体坐标系的单元刚度矩阵 42

2.2.3整体刚度矩阵 49

2.2.4支承条件的引入 52

2.2.5非节点载荷的处理 55

2.3解题步骤与例题 59

2.4.1平面刚架问题 60

2.4用ANSYS分析求解平面刚架 60

问题 60

2.4.2用ANSYS分析平面刚架 61

2.5习题 75

第3章弹性力学平面问题的有限 77

元法 77

3.1概述 77

3.1.1两类弹性力学平面问题 77

3.1.3弹性力学平面问题的基本方程 78

3.1.2平面问题有限元法的主要步骤 78

3.2单元分析 79

3.2.1位移模式 80

3.2.2单元应变 84

3.2.3单元应力 85

3.2.4单元平衡方程 86

3.2.5单元刚度矩阵 88

3.3整体分析 91

3.4等效节点力计算 95

3.4.3线性分布面力 96

3.4.1单元自重 96

3.4.2均布面力 96

3.5位移约束条件的引入 97

3.6四节点矩形单元 98

3.6.1位移模式 98

3.6.2单元应变和应力矩阵 99

3.6.3单元刚度矩阵 100

3.6.4解答的收敛性 101

3.7解题步骤与例题 101

面问题 104

3.8.1机械连杆问题 104

3.8用ANSYS分析求解弹性力学平 104

3.8.2创建有限元模型 105

3.8.3施加载荷并求解 118

3.8.4查看结果 122

3.8.5保存结果并退出ANSYS 124

3.9习题 124

4.1概述 126

4.2四节点四边形等参数单元 126

元法 126

第4章平面等参数单元的有限 126

4.2.1局部坐标和整体坐标 129

4.2.2位移模式 132

4.2.3应变和应力 132

4.2.4单元刚度矩阵 133

4.2.5等参数变换的应用条件 133

4.2.6单元的完备性和协调性 134

4.2.7等效节点载荷 135

4.3八节点四边形等参数单元 135

4.3.1母单元的形函数及等参数变换 136

4.3.3单元刚度矩阵 138

4.3.2应变与应力 138

4.3.4单元的完备性和协调性 139

4.3.5等效节点力计算 139

4.4高斯求积法 141

4.5习题 144

第5章空间问题的有限元法 146

5.1概述 146

5.2四面体单元 146

5.2.1位移模式 147

5.2.2单元的应变与应力 148

5.2.3单元刚度矩阵 149

5.2.4整体刚度矩阵 150

5.2.5等效节点力 151

5.3六面体单元 152

5.3.1八节点六面体单元 152

5.3.2二十节点六面体单元 154

5.4三维等参数单元 155

5.4.1八节点六面体等参数单元 155

5.4.2二十节点六面体等参数单元 160

5.5.2线性单元、二次单元和P单元的选择 166

5.5 ANSYS单元 166

5.5.1有限元模型类型 166

5.5.3四边形单元和三角形单元，块单元和四面体单元的选择 170

5.5.4不同单元连接的限制 172

5.5.5常用单元简介 172

5.6用ANSYS分析求解弹性力学空 178

间问题 178

5.6.1六角扳手问题 178

5.6.2创建有限元模型 178

5.6.3施加载荷并求解 188

5.6.4查看结果 198

5.6.5退出ANSYS 203

5.7习题 203

第6章 结构动力学问题的有限 205

元法 205

6.1动力学方程 206

6.2单元质量矩阵 208

6.2.1梁单元 208

6.2.2平面三节点三角形单元 209

6.3阻尼矩阵 209

6.4.1特征值问题 211

6.4特征值问题及其解法 211

6.4.2特征值和特征矢量的性质 212

6.4.3 广义雅可比法 213

6.4.4子空间迭代法 216

6.5结构动力学方程的求解 220

6.5.1振型叠加法 220

6.5.2逐步积分法 221

6.5.3结构动力分析算例 224

6.6.1模态分析介绍 227

6.6 ANSYS动力学分析 227

6.6.2模态分析的过程 228

6.6.3谐响应分析介绍 233

6.6.4谐响应分析的步骤 234

6.7用ANSYS分析连杆动力学问题 240

6.7.1连杆的模态分析 240

6.7.2连杆的谐响应分析 245

6.8习题 248

部分习题参考答案 249

参考文献 260