目录 1
第一章 有限元法概论 1
第一节 有限元的基本概念 1
第二节 弹性力学有限元法 5
一、弹性力学基本方程 5
二、单元列式 6
三、总体刚度矩阵与求解 10
第三节 ANSYS有限元分析软件简介 10
一、ANSYS的组成 10
二、ANSYS的技术特点 12
三、ANSYS的基本功能 12
四、ANSYS的高级功能 13
五、ANSYS的操作界面 14
第四节 ALGOR有限元分析软件简介 15
一、ALGOR软件的发展历史 15
二、ALGOR软件的分析功能 16
三、ALGOR软件的结构 17
第五节 其他有限元分析软件 19
参考文献 21
第二章 分析模型与求解 22
第一节 概述 22
第二节 模型策划 22
一、环境分离 22
二、对称性研究 23
三、重点考察部位的选取 25
四、细节结构的考虑与舍弃 25
五、工况分析 26
六、材料数据与材料分组 26
七、单元选择 26
八、解题规模预测 27
九、文献资料检索 27
十、不连续结构的处理方法 29
第三节 分析模型的建立和改进 29
一、单位制 30
二、建模方法 31
三、网格划分 32
四、载荷考虑与施加 35
五、约束条件 37
六、模型检查 40
七、模型求解 41
八、试算结果考察 46
第四节 网格划分与结果的收敛性 47
第五节 尖角问题的处理 49
一、圆筒平盖问题 50
二、错边问题 51
三、开孔接管问题 51
第六节 结果分析 53
四、热点应力 53
五、大型模型中尖角位置的应力求取方法 53
一、变形观察 54
二、应力等值显示 55
三、应变观察 56
四、支承反力（约束反力） 57
五、路径操作 58
六、彩色图像输出 62
七、黑白图像输出 64
八、结果文本列表 67
二、定义工作文件名和工作标题 68
一、问题描述 68
第七节 ANSYS求解线弹性问题示例 68
三、定义单元类型和材料属性 69
四、创建几何模型 70
五、生成有限元网格 70
六、施加载荷并求解 71
七、浏览计算结果 74
八、以扩展方式显示计算结果 75
九、以曲线形式显示孔边应力强度分布 77
十、网格局部细化并重新计算 79
一、问题描述 83
二、建立模型的几何文件 83
第八节 ALGOR求解线弹性问题示例 83
三、将SuperdrawⅢ文件转化为有限元模型 87
四、用Superview检查模型 90
五、计算并观察结果 90
六、网格细化并重新计算 92
参考文献 94
第三章 强度评定与分析报告 96
第一节 强度与强度条件 96
第二节 强度理论 97
一、强度理论的概念 97
二、材料的两种破坏形式 97
三、四个基本的强度理论 98
第三节 应力分类与强度评定 100
一、一次应力（primary stress） 101
二、二次应力（secondary stress） 102
三、峰值应力（peak stress） 103
四、分类应力的强度评定 103
第四节 应力沿路径的线性化 104
一、应力线性化的一般公式 104
二、线性化显式表达式 105
三、商用软件中的线性化原理 106
四、路径上分段点应力计算方法 108
二、报告正文 109
第五节 分析报告 109
一、分析报告封面 109
三、报告附件、附录 111
参考文献 111
第四章 开孔接管分析 112
第一节 概述 112
第二节 建立分析模型的一般考虑 113
第三节 模型收敛性分析 114
第四节 法兰的影响 116
第五节 接管外伸长度影响 117
第六节 贴板补强处理方法 119
第七节 密封垫片处理 120
第八节 算例（一）——汽包翻边下降管结构分析 121
一、分析模型 121
二、分析结果与评定 122
第九节 算例（二）——集汽集箱蒸汽出口应力分析 124
一、分析模型 124
二、分析结果与评定 126
第十节 算例（三）——椭圆人孔应力分析 127
一、分析模型 127
二、分析结果与评定 129
三、讨论 130
参考文献 131
第五章 管板应力分析 132
第一节 管板的结构和承载特点 132
第二节 管板理论与研究概况 133
一、当量实心板理论 133
二、光板弯曲理论 136
第三节 管子对管板的作用 138
一、管子的弹性支撑作用 138
二、管子的开孔补强作用 139
三、管壳热膨胀差的考虑方法 141
第四节 管板有限元分析模型与对比 141
一、分析模型1 142
二、分析模型2 143
三、分析模型3 144
四、分析模型4 144
五、模型对比与分析 145
六、温差载荷作用下的分析与对比 150
七、工程应用中的其他问题 151
参考文献 152
第六章 结构的屈曲分析 153
第一节 屈曲的基本概念 153
一、失稳形式 153
二、临界压力计算 154
一、线性屈曲分析简例 155
第二节 屈曲分析的有限元法 155
二、屈曲有限元分析的类型 156
三、屈曲问题有限元分析的一般步骤 158
第三节 炉胆屈曲的有限元分析 160
一、特征值计算结果及对比分析 160
二、几何非线性计算结果 162
三、几何／材料非线性计算结果 163
四、结果讨论与对比 163
附：炉胆屈曲分析命令流文件清单 165
第四节 椭圆度对炉胆屈曲临界载荷的影响初步分析 167
参考文献 168
第五节 工程应用中应注意的问题 168
第七章 热传导与热应力分析 170
第一节 引言 170
第二节 热量传递的三种方式 170
一、热传导 170
二、对流 171
三、热辐射 171
第三节 热传导问题的基本方程 173
第四节 热传导问题有限元法 175
一、稳态热传导有限元的一般格式 175
二、瞬态热传导有限元的一般格式 177
第五节 热应力分析的有限元方法 179
二、热载荷的种类 180
第六节 热传导／热应力有限元分析中的若干问题 180
一、热分析中的其他材料性质 180
三、热分析的种类及一般步骤 181
四、热应力分析的几种方法 182
五、ANSYS软件中的热分析及热分析／热应力耦合单元 182
第七节 锅炉给水管的温度场与热应力分析 184
一、数据准备 184
二、连续给水时的温度场和热应力场 185
三、20min间断给水时的温度场和热应力场 186
附：瞬态分析命令流文件 190
参考文献 195
一、锅炉结构和参数 196
二、有限元分析模型 196
第八章 综合应用案例 196
第一节 一台进口异型锅炉的强度分析 196
三、计算结果与分析 198
四、结论 201
第二节 T形接头的强度分析与疲劳寿命预测 201
一、分析模型 204
二、分析结果及准确性考察 205
三、静强度校核 207
四、疲劳寿命预测 208
参考文献 210