ANSYS/Workbench 有限元素分析及工程應用(第二版) pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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• ANSYS
• Workbench
• 有限元分析
• 工程應用
• 仿真
• 結構力學
• 數值計算
• 機械工程
• 材料力學
• 工程分析
• 第二版

　　ANSYS 為世界上有限元素分析佔有率第一名的泛用型工具，應用範圍無遠弗屆，包括航太工業、汽車業、工作母機設計、重型機械、民生傢電等，各大企業均可採用本工具做産品可靠度分析。

　　最新版Workbench 學習方法
　　迅速增加有限元素分析能力

　　電腦輔助工程（Computer-Aided Engineering）乃是許多産品設計時的重要工具，ANSYS是其中之一，可以幫助工程師對産品做深入而完整的分析，提升産品的安全性及可靠性。ANSYS/Workbench 有限元素分析及工程應用已成為CAE的重要軟體之一，它整閤電腦繪圖設計、流場分析、固力分析、振動分析、諧振分析、地震分析、熱流分析、低頻電磁分析也可以作疲勞力學等更高階的分析。

　　ANSYS/Workbench全力發展耦閤分析，可以先進行電磁分析、熱流分析後，再與結構力學結閤，可以對産品的設計提供更深更廣的支援。ANSYS/Workbench是一套較新且是整閤性的軟體，市麵上這方麵的參考書籍還不多，希望本書提供的資料能協助要使用此套軟體的讀者。更希望讀者參考此書之後，可以做更深一步的研究以提升電腦輔助工程分析的水準。

結構有限元分析基礎與實踐 本書聚焦於結構工程領域中有限元分析（FEA）的核心原理、建模技巧以及在實際工程問題中的應用，旨在為讀者提供一套全麵、深入且注重實踐的操作指南。 本書內容涵蓋瞭從理論基礎到高級應用的全過程，強調瞭對仿真結果的正確解讀和工程驗證的重要性。 第一部分：有限元分析的理論基石 第一章：引言與工程仿真概述 本章首先闡述瞭現代工程設計中仿真技術（特彆是FEA）不可或缺的地位。詳細討論瞭從傳統解析方法到數值分析的演進曆程，以及FEA在産品開發周期中的作用。內容涉及綫性與非綫性分析的範疇劃分、靜態與動態問題的區彆，以及仿真在優化設計和故障排查中的價值。本章會清晰界定有限元方法解決的典型工程問題類型，例如應力集中、變形預測和模態評估。 第二章：材料本構關係與本構模型選擇 深入探討結構分析中材料行為的數學描述。重點講解瞭綫彈性材料模型的應用前提與局限性，並詳細介紹瞭更復雜的材料模型，如彈塑性（包括Von Mises屈服準則、理想彈塑性及強化模型）、超彈性（用於橡膠等非綫性材料）以及粘彈性行為的描述。此外，本章會分析各嚮異性材料（如復閤材料）在FEA中的處理方式，指導讀者根據工程需求選擇最閤適的本構模型。 第三章：基本單元理論與離散化 本章是FEA方法的核心理論基礎。詳細推導瞭一維、二維和三維結構單元（如梁單元、闆殼單元和實體單元）的形函數（Shape Functions）和剛度矩陣的形成過程。重點討論瞭單元選擇對計算精度和效率的影響，包括： 一維單元： 杆件和梁單元的剪力和彎矩近似。 二維單元： 三角形、四邊形（如四邊形等參單元）在平麵應力/應變問題中的應用。 三維單元： 楔形、四麵體和六麵體單元的適用場景。 特彆強調瞭網格劃分的質量控製，包括單元畸變、長寬比和雅可比行列式在評估單元質量中的作用。 第四章：求解綫性靜力學問題 本章專注於平衡方程 $mathbf{F} = mathbf{K} mathbf{U}$ 的建立與求解。詳細介紹瞭邊界條件的施加技術（位移約束與力載荷施加），以及全局剛度矩陣 $mathbf{K}$ 的組裝過程。求解方法部分，將對比直接求解法（如Cholesky分解）與迭代求解法（如Lanczos方法）的優缺點，並探討大規模稀疏矩陣的求解策略，確保計算穩定性和效率。 第二部分：高級分析技術與非綫性問題 第五章：模態分析與振動響應 介紹結構動力學的基礎，特彆是特徵值問題 $left(mathbf{K} - omega^{2} mathbf{M} ight) oldsymbol{phi} = mathbf{0}$ 的求解。本章細緻講解瞭自由模態分析（確定結構的固有頻率和振型），以及如何利用這些信息進行疲勞壽命的初步評估。此外，會涉及對初始剛度矩陣和質量矩陣的精確定義，並討論阻尼對係統響應的影響，但主要集中在結構動力學的基本計算方麵。 第六章：瞬態動力學分析 探討時間依賴載荷作用下的結構響應。本章著重於時間積分方法的選擇，包括顯式積分（適用於衝擊和碰撞問題）和隱式積分（適用於準靜態或低頻動態問題）。詳細討論瞭慣性效應和阻尼效應在瞬態方程中的體現，並指導讀者如何選擇閤適的時間步長以保證計算的穩定性和準確性。 第七章：幾何與材料非綫性 這是結構分析中難度較高的部分。本章詳細剖析瞭導緻非綫性分析的三個主要因素： 1. 幾何非綫性（大變形效應）： 描述應力狀態隨幾何形狀變化而變化的分析方法（如更新拉格朗日描述）。 2. 材料非綫性： 迴顧彈塑性材料在應力重新分配過程中的行為。 3. 接觸非綫性： 深入講解不同接觸算法（如罰函數法、增廣拉格朗日法）在處理部件間相互作用時的區彆和適用性。 本章將重點講解牛頓-拉夫遜迭代法等非綫性求解器的工作流程，以及如何處理收斂睏難的問題。 第三部分：特定工程應用的建模與後處理 第八章：殼體結構分析的高效建模 專門針對薄壁結構（如汽車車身、壓力容器）進行深入討論。詳細比較瞭薄殼單元（如四邊形、三角形殼單元）的理論基礎，包括其對厚度方嚮應力的近似處理。重點闡述瞭在進行殼體分析時，如何正確設置內、外錶麵法綫方嚮以及如何處理分層復閤材料在殼單元中的等效剛度計算。 第九章：熱-結構耦閤分析基礎 探討溫度場變化對結構應力與變形的影響。本章講解瞭如何建立穩態和瞬態的熱傳導模型，並將熱載荷（溫度分布）映射到結構分析的載荷項中。內容包括材料的熱膨脹係數、熱傳導係數的輸入，以及如何處理不同材料間的熱應力邊界。 第十章：仿真結果的工程驗證與後處理 強調仿真結果並非終點，而是設計迭代的起點。本章指導讀者進行全麵的後處理工作： 應力/應變後處理： 如何計算主應力、等效應力，並使用失效準則（如Tresca或Von Mises）來判斷結構是否安全。 變形與位移評估： 確保位移在可接受範圍內。 誤差評估與收斂性檢查： 如何通過網格加密或時間步長調整來驗證解的準確性。 工程報告撰寫規範： 如何清晰、準確地記錄分析假設、輸入參數和關鍵結論，以便於工程決策。 本書特色： 本書注重理論與工程實踐的緊密結閤，通過大量實例演示瞭從幾何清理、裝配、施加載荷、網格劃分到結果解讀的完整工作流程。 雖然不涉及特定商業軟件的特定菜單操作，但其闡述的底層原理和建模哲學完全適用於所有主流的有限元分析平颱。 讀者將學會“思考”有限元模型，而不是僅僅“操作”軟件。 目標讀者： 機械工程、土木工程、航空航天工程等相關專業的高年級本科生、研究生，以及緻力於提升工程仿真能力的一綫工程師和技術人員。

1 簡介
1-1 配置係統

2 Sketch(草圖)和Extrude(擠壓)使用法
2-1 問題描述
2-2 實際操作方法

3 Revolve(鏇轉)使用法
3-1 問題描述
3-2 實際操作方法

4 sweep(連綿,延伸)使用方法
4-1 問題描述
4-2 實際操作方法

5 Skin/Loft(延伸齣)使用方法
5-1 問題描述
5-2 實際操作方法

6 平闆施壓靜態分析
6-1 問題描述
6-2 實際操作方法
 
7 鉗子模型及靜態分析
7-1 問題描述
7-2 實際操作方法

8 控製盒蓋的靜態分析
8-1 問題描述
8-2 建立模型

9 網格控製
9-1 問題描述
9-2 實際操作方法

10 幫浦綫性靜態分析
10-1 問題描述
10-2 建立模型
10-3 結論

11 比較2D和3D結構分析
11-1 問題描述
11-2 問題假設
11-3 2D平麵軸對稱分析實際操作方法
11-4 3D 90度實體軸對稱分析實際操作方法
11-5 兩種方式比較情形
11-6 結論

12 無預應力及有預應力的結構振動分析
12-1 問題描述
12-2 實際操作方法

13 靜態熱應力分析
13-1 問題描述
13-2 實際操作方法
13-3 結論

14 暫態熱應力分析
14-1 問題描述
14-2 假設
14-3 實際操作方法

15 結構綫性挫麯分析
15-1 問題描述
15-2 實際操作方法
15-3 結論

16 結果進階分析
16-1 問題描述
16-2 實際操作方法

17 DesignXplorer參數管理
17-1 問題描述
17-2 實際操作方法

18 疲勞壽命分析(應力疲勞麯綫)
18-1 問題描述
18-2 建立模型

19 疲勞壽命分析(應變疲勞麯綫)
19-1 問題描述
19-2 實際操作方法

20 形狀最佳化
20-1 問題描述
20-2 實際操作方法

评分☆☆☆☆☆

我個人在工程實踐中，經常會遇到一些比較棘手的分析問題，有時候即使按照教科書上的方法操作，得到的結果也常常與實際情況有齣入，或者分析收斂睏難。這時候，經驗豐富的工程師的“訣竅”或者“避坑指南”就顯得尤為珍貴。我希望這本書能夠包含一些作者在實際應用中積纍的寶貴經驗，比如在網格劃分時的技巧、在邊界條件設置上的注意事項、以及如何判斷和解決仿真結果的異常情況等等，這些“軟性”的內容往往比純粹的操作步驟更有價值。

评分☆☆☆☆☆

工程應用是衡量一本FEA書籍實用性的關鍵指標。光是學會軟件的操作技巧，但如果不知道這些技巧能解決哪些實際問題，那學習起來會感覺很零散，也很難找到動力。這本書的副標題“工程應用”讓我眼前一亮，我非常期待它能涵蓋不同領域的工程案例，例如機械結構強度分析、熱應力分析、流體流動分析，甚至是更前沿的多物理場耦閤分析。如果能有詳細的案例分析，從問題建模、前處理、求解設置到後處理的完整流程展示，那就太棒瞭。

评分☆☆☆☆☆

我第一次接觸有限元素分析（FEA）大概是在研究所的時候，那時候接觸的軟件是比較早期、比較基礎的版本，很多操作都得靠指令行，學習麯綫相當陡峭，常常搞得我焦頭爛額。後來聽學長學姐提到 ANSYS/Workbench，說它界麵比較友善，操作流程也更直觀，但當時可能因為預算或是其他原因，我們學校的資源還沒有完全到位。所以，當看到這本《ANSYS/Workbench 有限元素分析及工程應用(第二版)》時，我的心情其實是蠻期待的，很想知道這個號稱“友善”的平颱，究竟能把復雜的FEA流程變得多簡單，又能在哪些工程應用領域發揮它的威力。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本好的技術書籍，不應該隻是單純地介紹軟件的各種操作指令，更重要的是要能解釋清楚“為什麼”要這樣做，以及“這樣做的背後原理”是什麼。有限元素分析本身就是一門結閤瞭數學、物理和計算機科學的學科，理解其基本原理對於深入掌握軟件的應用至關重要。我非常希望這本書能夠在這方麵有所著墨，比如在講解某個分析步驟時，能穿插一些與該步驟相關的理論知識，或是對結果進行解釋時，能有清晰的物理意義的闡述。

评分☆☆☆☆☆

我一直對多物理場耦閤分析非常感興趣，因為它更貼近現實世界中復雜的工程問題，比如電子元器件的發熱與應力場的耦閤、流體與結構的耦閤等。ANSYS/Workbench在這方麵有著強大的能力，但相關的技術文檔和學習資源卻相對較少。我非常希望這本書能夠在這方麵有所突破，能夠介紹ANSYS/Workbench在多物理場耦閤分析方麵的應用，並且提供一些實際的案例，讓我能夠初步瞭解如何設置和求解這類復雜的工程問題。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計，那深邃的藍色調，搭配上俐落的銀白色字樣，光是第一眼就能感受到一種沉穩而專業的科技感。我一直都很欣賞這種不花俏、直指核心的設計風格，就像是直接告訴你，這本書裏頭裝的是硬梆梆、實用性極高的乾貨。翻開書的第一感覺，就是紙質相當不錯，觸感溫潤，拿在手上很有份量，不像有些書那樣輕飄飄的，讀起來也比較不容易疲勞。我個人是很喜歡這種有質感的印刷品，畢竟閱讀本身就是一種享受，而書的質感絕對是影響這份享受的重要因素之一。

评分☆☆☆☆☆

我一直認為，技術書籍的價值不僅僅在於其內容本身，還在於它能否激發讀者的學習熱情和探索欲。一本優秀的教材，應該能夠讓讀者在學習的過程中，感受到工程分析的魅力，並且願意主動去鑽研更深入的內容。我希望這本書在講解技術的同時，也能傳遞一種嚴謹的科學態度和解決問題的思維方式，讓讀者在掌握ANSYS/Workbench這款強大的仿真工具的同時，也能提升自己的工程分析能力，為將來的工程實踐打下堅實的基礎。

评分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我第一個注意到的是它的齣版日期。畢竟科技日新月異，軟件版本更新的速度更是快得驚人，一本技術類書籍如果齣版日期太早，裏麵的內容可能就有些跟不上時代瞭。看到是“第二版”，而且又是在近期齣版的，這讓我感到安心不少。通常來說，第二版意味著作者在第一版的基礎上進行瞭更新和修正，很可能加入瞭新版本軟件的功能介紹，或是針對第一版中讀者反饋較多的地方進行瞭優化。這對於我這種想學習最新技術、希望避免走彎路的用戶來說，是非常重要的考量點。

评分☆☆☆☆☆

對於剛接觸FEA的初學者來說，最容易遇到的睏難莫過於對整個分析流程的陌生感，以及對各種專業術語的睏惑。一本好的入門書籍，應該能夠循序漸進地引導讀者，從最基礎的概念講起，逐步深入。我希望這本書能夠清晰地梳理齣ANSYS/Workbench進行FEA分析的完整流程，並且對每一個步驟的目的和關鍵點進行詳細解釋，幫助初學者建立起一個完整的知識框架。同時，對於一些專業術語，如果能有簡明扼要的解釋，或者是在首次齣現時就給齣定義，會大大降低閱讀的門檻。

评分☆☆☆☆☆

在現代工程設計中，仿真分析已經成為不可或缺的一環，它能夠幫助工程師在設計早期就發現潛在的問題，優化設計方案，從而縮短研發周期，降低製造成本。然而，很多時候，仿真分析的結果如何有效地傳達給非技術背景的決策者，卻是一大挑戰。我期待這本書能夠提供一些關於如何進行有效的仿真結果後處理和可視化的指導，比如如何生成清晰易懂的雲圖、麯綫圖，以及如何撰寫簡潔明瞭的仿真報告，讓仿真分析的價值能夠被更廣泛地理解和應用。