第1章 材料工程数值模拟与ANSYS软件 1
1.1 材料工程及数值模拟概述 1
1.1.1 材料科学与工程概述 1
1.1.2 材料工程研究中的计算机模拟 2
1.2 大型有限元软件ANSYS 10.0介绍 2
1.2.1 ANSYS 10.0的特点及创新 3
1.2.2 ANSYS 10.0安装流程 8
1.2.3 ANSYS图形用户界面 12
1.3 ANSYS在材料科学中的典型应用实例 15
1.3.1 灰铸铁铸件热应力计算 15
1.3.2 淬火过程模拟 15
1.3.3 热轧H型钢残余应力计算 16
小结 17
习题 17
第2章 ANSYS在温度场模拟中的应用 18
2.1 温度场的基本理论 18
2.1.1 导热微分方程的形式 19
2.1.2 导热微分方程的定解条件 20
2.2 基于ANSYS软件的温度场分析 20
2.2.1 稳态温度场分析 20
2.2.2 瞬态传热分析（非稳态温度场分析） 30
2.2.3 ANSYS热辐射问题 38
2.2.4 相变分析 40
小结 44
习题 45
第3章 ANSYS在流场模拟中的应用 48
3.1 流场的基本理论 48
3.2 基于ANSYS软件的流场模拟 49
3.2.1 FLOTRAN CFD模块介绍 49
3.2.2 FLOTRAN分析基础 50
3.2.3 FLOTRAN分析的主要步骤 50
3.3 计算流体动力学分析实例 52
小结 60
习题 60
第4章 ANSYS在应力场模拟中的应用 62
4.1 弹性应力场的基本理论 62
4.1.1 平面应力问题 62
4.1.2 平面应变问题 63
4.1.3 平衡方程 63
4.2 ANSYS软件结构分析模块概述 66
4.2.1 应用有限元法分析结构的目的 66
4.2.2 结构分析的类型 66
4.2.3 结构静力分析 67
4.3 应力场模拟应用实例 68
小结 83
习题 83
第5章 ANSYS在电磁场模拟中的应用 88
5.1 电磁场分析基本理论 88
5.1.1 位移电流 88
5.1.2 麦克斯韦方程组的积分形式 89
5.1.3 麦克斯韦方程组的微分形式 89
5.2 ANSYS中电磁场分析的基本知识 90
5.2.1 电磁场分析的适用场合 90
5.2.2 电磁场分析中要计算的量 90
5.2.3 电磁场分析中维数的确定 91
5.2.4 ANSYS软件中电磁场分析的类型 91
5.2.5 电磁场分析中的概念 91
5.2.6 电磁场的分析步骤 92
5.3 电磁场分析实例 93
小结 101
习题 102
第6章 ANSYS在弹塑性模拟中的应用 103
6.1 弹塑性模拟的基本理论 103
6.1.1 塑性的概念和基本特性 103
6.1.2 塑性理论介绍 104
6.1.3 ANSYS中塑性的使用方法 106
6.2 塑性分析应用实例 108
小结 110
习题 110
第7章 ANSYS在耦合场模拟中的应用 111
7.1 耦合场分析的基本理论与操作 111
7.1.1 耦合场分析的定义 111
7.1.2 耦合场分析的类型 111
7.1.3 生成耦合自由度集方法 112
7.2 热-结构耦合分析 113
7.3 热-电耦合分析 116
7.4 热-流体耦合 119
小结 128
习题 128
第8章 ANSYS在铸造过程模拟中的应用 129
8.1 铸件凝固过程数值模拟概况 129
8.2 基于ANSYS软件铸造过程模拟实例 130
小结 145
习题 145
第9章 ANSYS在焊接工艺模拟的应用 147
9.1 焊接过程模拟的基本理论及其进展 147
9.1.1 焊接过程温度场模拟理论及其进展 147
9.2 ANSYS在焊接工艺模拟的应用实例 149
小结 162
习题 162
第10章 ANSYS在热处理工艺模拟的应用 164
10.1 热处理工艺模拟的概况 164
10.1.1 热处理模拟概述 164
10.1.2 钢淬火的基本原理 165
10.2 ANSYS在热处理工艺模拟中的应用实例 165
小结 173
习题 173
第11章 ANSYS在塑性成形进程模拟中的应用 174
11.1 塑性成形工艺及其模拟理论 174
11.2 基于ANSYS的非线性接触分析 178
11.2.1 接触分类 178
11.2.2 接触分析的步骤 179
11.3 塑性成形工艺模拟的应用实例 187
小结 196
习题 196
第12章 ANSYS在喷涂过程工艺模拟中的应用 197
12.1 基于ANSYS冷喷涂过程计算机模拟 197
12.2 基于ANSYS的热喷涂过程计算机模拟 211
小结 217
习题 217
第13章 ANSYS在材料工程中失效分析模拟的应用 218
13.1 基于ANSYS失效分析基础 218
13.1.1 基本术语 219
13.1.2 疲劳计算的步骤 219
13.2 疲劳分析实例 224
小结 241
习题 241
第14章 ANSYS在复合材料设计中的应用 242
14.1 复合材料设计的基本理论 242
14.1.1 复合材料的定义 242
14.1.2 复合材料的特点及优点 242
14.1.3 复合材料的设计规律 244
14.1.4 复合材料常用的失效准则 244
14.1.5 复合材料设计分析与有限元方法 245
14.2 ANSYS软件设计复合材料基础 245
14.2.1 ANSYS软件设计复合材料可选用的单元类型 245
14.2.2 ANSYS程序对复合材料分析的步骤 247
14.3 ANSYS在复合材料设计上的应用实例 248
小结 263
习题 263
参考文献 264