ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書：ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張洪偉，高相勝，張慶餘 著

圖書標籤:

• ANSYS
• 非綫性有限元
• 有限元分析
• 結構力學
• 萬水
• 技術叢書
• 工程分析
• 仿真
• 數值計算
• 應用實例

齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787517003809

版次：1

商品編碼：11221594

包裝：平裝

叢書名： 萬水ANSYS技術叢書

開本：16開

齣版時間：2013-04-01

用紙：膠版紙

頁數：303

正文語種：中文

內容簡介

　　《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書：ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》最大特色在於以ANSYS14.0為平颱，將非綫性有限元理論和軟件操作結閤，著重從力學基本概念及工程應用結閤的角度係統講解相關技術。
　　《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書：ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》具體介紹ANSYS14.0非綫性有限元方法的工程應用，在每章通過實例講解非綫性力學理論及其在ANSYS中的具體實現；係統講解軟件操作步驟，有限元模擬過程及相關注意事項；結閤範例，由淺入深講解非綫性有限元的基本思想，幫助用戶積纍實際操作經驗。本書主要內容包括典型的幾何非綫性、材料非綫性、接觸非綫性等，並包含其他書籍中難以見到的關鍵技術，如單元積分方案選擇、鎖定問題處理、MPC接觸算法、材料界麵剝離功能等，使讀者真正理解非綫性有限元的相關概念及在ANSYS中的具體實現。
　　書中範例盡量兼顧科研及工程計算兩方麵，滿足不同讀者的需求。
　　《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書：ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》適用於機械、航空航天、土木專業的高年級本科生、研究生和工程技術人員，並可作為學習掌握ANSYS軟件的參考教材。通過本書的詳細講解，讀者不但可以熟練掌握軟件的相關操作，而且能深刻理解ANSYS非綫性有限元的工程應用。

目錄

序
前言
第1章 ANSYS非綫性問題概述
1.1 非綫性有限元基本理論
1.1.1 彈塑性本構關係
1.1.2 大變形幾何關係
1.1.3 接觸非綫性問題
1.2 ANSYS非綫性有限元的功能特點
1.3 ANSYS 14.0新功能介紹

第2章 非綫性有限元求解技術
2.1 非綫性求解算法
2.1.1 牛頓·拉普森求解
2.1.2 迭代過程
2.1.3 收斂準則
2.2 載荷步與子步
2.2.1 基本概念
2.2.2 階躍載荷與漸變載荷
2.3 非綫性穩定性方案
2.4 計算流程及如何獲得收斂解
2.4.1 非綫性分析的建議
2.4.2 非綫性分析的相關選項

第3章 非綫性分析單元技術
第4章 幾何非綫性與屈麯分析
第5章 材料非綫性分析
第6章 接觸非綫性分析
第7章 高級接觸功能
第8章 單元生死技術
第9章 復閤材料分析

前言/序言

《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》簡介 在現代工程設計與分析領域，非綫性有限元分析（Nonlinear Finite Element Analysis, NLFEA）已成為解決復雜工程問題不可或缺的關鍵技術。它能夠精確模擬材料非綫性、幾何非綫性以及接觸非綫性等現象，從而深入理解結構的真實受力行為，優化産品性能，保障結構安全。本書《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》旨在為廣大工程技術人員、科研工作者和高校學生提供一套係統、全麵且實用的非綫性有限元分析指南。 本書內容涵蓋瞭ANSYS軟件在非綫性分析中的核心理論、具體操作方法以及豐富的實際應用案例，力求將抽象的理論知識與生動的工程實踐緊密結閤。通過深入淺齣的講解和詳實的操作步驟，幫助讀者快速掌握非綫性有限元分析的關鍵技術，提升解決復雜工程問題的能力。 第一篇 理論基礎與準備工作 本篇將為讀者奠定紮實的非綫性分析理論基礎，並指導完成必要的準備工作。 第一章 非綫性有限元分析概述 1.1 非綫性分析的必要性與重要性 介紹綫性有限元分析的局限性，強調在何種工程場景下必須采用非綫性分析。 闡述非綫性分析在提升産品可靠性、降低研發成本、縮短設計周期方麵的關鍵作用。 列舉非綫性分析在航空航天、汽車製造、土木工程、生物力學等領域的典型應用。 1.2 非綫性現象的分類與特點 材料非綫性：詳細介紹塑性、彈塑性、損傷、疲勞、粘彈性、超彈性等材料非綫性行為的物理機理和本構模型。 幾何非綫性：講解大變形、大轉動、預應力等引起的幾何非綫性，以及其對結構剛度和響應的影響。 接觸非綫性：深入探討接觸麵的定義、接觸類型（粘閤、摩擦、無摩擦）、接觸算法（Penalty, Lagrange Multiplier, Augmented Lagrange）及其對分析結果的影響。 混閤非綫性：分析上述幾種非綫性同時存在時，工程問題的復雜性與挑戰。 1.3 非綫性有限元分析的基本流程 模型建立與前處理。 材料模型選擇與定義。 載荷與邊界條件的施加。 網格劃分與質量檢查。 求解器設置（增量步、收斂準則）。 後處理與結果分析。 模型修正與迭代優化。 1.4 ANSYS非綫性分析的優勢與特點 介紹ANSYS軟件強大的非綫性求解器、豐富的本構模型庫以及靈活的自定義能力。 強調ANSYS在處理復雜非綫性問題時的魯棒性和高效性。 第二章 ANSYS建模基礎與非綫性分析環境設置 2.1 ANSYS Workbench平颱介紹 詳細介紹Workbench平颱的項目管理、工程數據、幾何建模、網格劃分、ANSYS物理設置、求解及後處理等模塊。 演示如何構建一個完整的非綫性分析流程。 2.2 幾何模型的準備與處理 導入不同格式的CAD模型。 幾何清理、修復與簡化技術，以適應有限元分析的要求。 參數化建模在非綫性分析中的應用。 2.3 網格劃分策略與質量控製 各種單元類型（實體單元、殼單元、梁單元）在非綫性分析中的適用性。 網格密度、網格類型（四麵體、六麵體）對計算精度和收斂性的影響。 細化網格、局部網格控製、網格自適應技術。 網格質量檢查與優化，確保單元形狀良好，避免病態單元。 2.4 非綫性分析的求解器選項與設置 ANSYS Mechanical APDL 與 ANSYS Workbench Mechanical 求解器的對比與選擇。 增量步（Load Stepping）：理解增量步的意義，設置閤理的增量步大小、數量和自動增量步。 迭代（Iteration）：解釋迭代過程，設置最大迭代次數。 收斂準則（Convergence Criteria）：介紹位移收斂、力收斂、能量收斂等，以及如何設置閤理的收斂容差。 求解器類型：直觀求解器（Direct Solvers）與迭代求解器（Iterative Solvers）在非綫性分析中的應用。 Newton-Raphson方法：詳細講解全Newton-Raphson、修正Newton-Raphson等方法的原理及其在ANSYS中的實現。 第二篇 非綫性分析核心技術詳解 本篇將深入講解ANSYS中實現各類非綫性分析的具體方法和技術要點。 第三章 材料非綫性分析 3.1 彈塑性分析 屈服準則：介紹Von-Mises、Tresca等屈服準則。 流動法則：講解關聯流動法則與非關聯流動法則。 硬化模型：深入討論等嚮硬化（Isotropic Hardening）、隨動硬化（Kinematic Hardening）及混閤硬化模型。 ANSYS中定義和應用塑性材料模型的具體操作。 案例：鋼結構的屈服分析、衝壓件的成形分析。 3.2 損傷與斷裂分析 損傷模型：介紹Lemaitre損傷模型、Gurson-Tvergaard-Needleman (GTN) 模型等。 斷裂力學基礎：裂紋擴展的評價指標（J積分、COD、KIC）。 ANSYS中的損傷分析設置與結果解釋。 案例：壓力容器的裂紋擴展預測。 3.3 粘彈性和蠕變分析 粘彈性本構模型：Kelvin-Voigt模型、Maxwell模型、Standard Linear Solid模型等。 蠕變模型：Power Law、Garofalo模型等。 ANSYS中定義粘彈性和蠕變行為的方法。 案例：高溫下高分子材料的長期性能分析。 3.4 超彈性與大應變分析 超彈性本構模型：Mooney-Rivlin、Neo-Hookean、Ogden模型等，適用於橡膠、泡沫等材料。 ANSYS中超彈性材料的定義與應用。 案例：橡膠密封件的壓縮變形分析。 第四章 幾何非綫性分析 4.1 大變形與大轉動分析 分析過程中應力、應變計算的更新（Lagrangian、Eulerian描述）。 ANSYS中激活大變形分析的設置。 案例：柔性杆件的屈麯分析、薄壁結構的整體穩定性分析。 4.2 預應力分析 預應力對結構剛度、應力分布的影響。 ANSYS中施加預應力的方法（預應力單元、載荷）。 案例：螺栓連接的預緊力分析、預應力混凝土結構的受力分析。 第五章 接觸非綫性分析 5.1 接觸定義與類型 接觸對（Contact Pair）的定義：主動麵（Contact Surface）與被動麵（Target Surface）。 不同接觸類型（Bonded, No Separation, With Friction, Rough, Flexible to Flexible, etc.）的特性與選擇。 5.2 接觸算法與參數設置 Penalty Method：接觸剛度、Penalty係數的選擇。 Lagrange Multiplier Method：精確控製接觸。 Augmented Lagrange Method：結閤Penalty和Lagrange的優點。 接觸行為（Contact Behavior）：Asymmetric, Symmetric。 基於邊、基於麵的接觸定義。 5.3 接觸問題的求解與收斂 接觸非綫性對求解器收斂性的影響。 設置閤適的增量步與迭代次數以保證接觸問題的收斂。 案例：齒輪嚙閤的接觸應力分析、滑動軸承的接觸壓力分析。 第三篇 範例應用與高級技巧 本篇將通過具體的工程案例，展示ANSYS非綫性有限元分析的應用，並介紹一些高級分析技巧。 第六章 結構穩定性分析（屈麯與後屈麯） 6.1 屈麯分析的原理與類型 綫性屈麯分析（Eigenbuckling）：計算臨界載荷。 非綫性屈麯分析：考慮幾何非綫性、材料非綫性的屈麯行為。 6.2 後屈麯分析（Postbuckling） 分析結構在屈麯載荷之後承載能力的衰減或增加。 ANSYS中的後屈麯分析設置。 案例：薄壁柱體的屈麯與後屈麯分析。 第七章 疲勞壽命分析 7.1 疲勞基礎理論 S-N麯綫、應力-應變疲勞。 疲勞損傷纍積理論（Miner法則）。 7.2 ANSYS疲勞分析模塊 基於應力或應變幅的疲勞分析。 載荷譜（Load Spectrum）的定義。 疲勞壽命和損傷度計算。 案例：焊接構件的疲勞壽命評估。 第八章 動力學非綫性分析 8.1 非綫性瞬態動力學分析 考慮非綫性瞬態載荷、材料非綫性的動態響應。 ANSYS中的瞬態動力學求解器設置。 案例：衝擊載荷下的結構響應分析。 8.2 模態非綫性分析 在非綫性預應力場下的模態分析。 案例：預緊螺栓對模態特性的影響。 第九章 高級應用技巧與最佳實踐 9.1 參數化研究與優化設計 利用ANSYS Design Exploration進行參數化研究，尋找最優設計參數。 結閤非綫性分析進行魯棒性設計。 9.2 自定義本構模型與用戶自定義單元（User-Defined Elements/Materials, UDM/UEL） 介紹如何通過ANSYS APDL/Command Snippets編寫用戶自定義材料模型或單元，解決標準庫無法覆蓋的復雜問題。 9.3 結果驗證與誤差評估 實驗驗證、解析解對比、網格收斂性分析。 識彆和處理分析結果中的異常。 9.4 性能優化與計算效率提升 閤理選擇單元類型、網格劃分策略。 利用多核並行計算。 數據庫（Database）與工作文件（Work File）的管理。 附錄 ANSYS常用非綫性單元列錶。 ANSYS常用本構模型參數說明。 常見非綫性分析問題排除指南。 本書結構清晰，邏輯嚴謹，內容由淺入深，從理論到實踐，再到高級應用，層層遞進。每章都配有詳細的圖文並茂的操作步驟和直觀的分析結果圖，力求讓讀者在學習理論知識的同時，也能熟練掌握ANSYS軟件的操作技巧。通過閱讀本書，讀者將能夠自信地運用ANSYS進行各種復雜的非綫性有限元分析，有效地解決工程實踐中的挑戰。 本書適用於： 從事結構分析、機械設計、仿真驗證的工程師。 對材料力學、有限元方法有一定基礎的在讀研究生。 高等院校機械、土木、航空航天、材料等相關專業的本科生。 對工程仿真技術感興趣的各類技術人員。 掌握ANSYS非綫性有限元分析技術，意味著您將能夠更深入地理解結構的真實行為，更精準地預測結構的性能，從而在激烈的市場競爭中脫穎而齣，創造更大的工程價值。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就很吸引人，雖然我還沒有深入翻閱，但僅僅從書名和作者的介紹來看，就充滿瞭技術硬核的感覺。《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書》這個係列本身就代錶著權威性和實用性，而《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》這個副標題更是直擊瞭我一直以來在工程實踐中遇到的難題。非綫性分析的復雜性一直是許多工程師的痛點，尤其是在處理材料非綫性、接觸非綫性以及大變形等問題時，往往需要投入大量的時間和精力去摸索和調試。我之前在參與一個復雜結構的仿真項目時，就因為非綫性行為的建模和收斂性問題吃瞭不少苦頭，走瞭不少彎路。我期待這本書能夠係統地梳理非綫性有限元分析的理論基礎，並且提供切實可行的建模思路和求解策略。特彆是“範例應用”這部分，我非常看重，希望能夠看到一些貼近實際工程場景的案例，並且能夠詳細解析每一步的操作和參數設置，這樣我纔能在學習理論的同時，快速掌握解決實際問題的能力。如果書中的案例能夠涵蓋一些行業內普遍存在的難點，比如高分子材料的非綫性蠕變、金屬材料的塑性變形、或者復雜裝配體的接觸仿真等，那就更棒瞭，這會大大提升我對這本書的滿意度。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事結構強度分析的工程師，近年來，隨著産品性能要求的不斷提升，單純的綫性靜力分析已經越來越難以滿足需求。很多時候，産品的失效模式與非綫性行為息息相關，例如材料的屈服、斷裂，結構的屈麯失穩，以及零部件之間的復雜接觸相互作用等等。因此，掌握ANSYS的非綫性分析能力對我來說至關重要。我瞭解到《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書》是業內公認的權威係列，而《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》這本書的齣現，正好契閤瞭我迫切的學習需求。我非常期待這本書能夠係統地介紹ANSYS中處理各類非綫性問題的核心技術和方法。我希望它能夠清晰地解釋不同類型非綫性分析（如材料非綫性、幾何非綫性、接觸非綫性）的原理，並且提供詳細的軟件操作指南。特彆是我希望書中能夠包含一些解決實際工程中常見的疑難雜癥的案例，例如如何有效地處理動態衝擊下的非綫性動力學問題，如何進行復雜裝配體的預緊力分析，以及如何對疲勞壽命進行非綫性評估等等。這些內容將極大地提升我解決實際工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我都在思考如何更有效地利用ANSYS解決實際工程中的復雜問題。在接觸瞭數年的有限元分析工作後，我深切地體會到，綫性分析在很多情況下已經無法滿足精度要求，尤其是在模擬材料老化、結構損傷、碰撞衝擊等現象時，非綫性分析的引入是必不可少的。然而，非綫性分析的門檻確實很高，相關的書籍和資料也良莠不齊。這次看到《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書》推齣瞭《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》，我充滿瞭期待。我希望這本書不僅僅是簡單地羅列ANSYS軟件的操作步驟，更重要的是能夠深入剖析非綫性分析背後的數學原理和物理機製。比如，對於材料非綫性，我希望它能詳細講解不同材料模型（如塑性、超彈性、粘彈性）的適用範圍和參數的物理意義；對於接觸非綫性，我希望它能清晰地闡述各種接觸類型（如粘連、摩擦、無摩擦）的建模方式以及影響因素；對於大變形問題，我希望它能介紹相應的幾何非綫性處理方法。而“範例應用”部分，我希望它能覆蓋到一些工業界的典型應用場景，並且能夠提供一些提高仿真效率和精度的技巧，例如網格收斂性研究、載荷和位移步長的選擇策略等。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛入職的仿真工程師，對於ANSYS軟件的應用還處於一個不斷學習和積纍的階段。雖然學校裏學過有限元理論，但實際操作中遇到的各種問題，尤其是非綫性分析方麵，讓我感到力不從心。身邊的一些前輩推薦我關注《ANSYS核心産品係列·萬水ANSYS技術叢書》，其中這本《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》更是被重點提及。我瞭解到非綫性分析是有限元分析中難度較高的一部分，涉及到的理論概念和數值算法都比綫性分析要復雜得多。我希望這本書能夠以一種由淺入深的方式來講解，先從基本概念入手，解釋清楚非綫性分析的必要性、與綫性分析的區彆，以及各種非綫性行為的物理本質。然後，再逐步深入到具體的數值方法，比如增量法、迭代法等，並解釋它們在ANSYS中的實現。我尤其期待書中的“範例應用”部分，能夠有詳細的步驟指導，讓我能夠跟著書中的例子一步一步地操作，從而理解軟件是如何處理非綫性問題的。如果能夠包含一些針對性的疑難解答，例如如何提高非綫性分析的收斂性，如何選擇閤適的單元類型和材料模型，以及如何解讀非綫性分析結果等，那就太有幫助瞭。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名《ANSYS非綫性有限元分析方法及範例應用》聽起來就非常實用，尤其是“方法”和“範例應用”這兩個詞，直接點明瞭這本書的價值所在。對於很多想要深入學習ANSYS非綫性分析的讀者來說，僅僅瞭解理論知識是不夠的，更重要的是能夠掌握實際操作的技巧，並且知道如何在具體工程問題中應用這些方法。我期望這本書能夠提供一套完整、係統的非綫性有限元分析的學習路徑。從基礎的非綫性概念介紹，到各種非綫性行為的建模方法，再到求解器的選擇和參數設置，希望都能有詳盡的闡述。我特彆看重“範例應用”這部分，希望它能包含一些有代錶性的工程案例，並且在案例中詳細講解每一步的操作，包括前處理、求解和後處理。例如，在講解材料非綫性時，希望能夠展示不同材料模型在ANSYS中的具體應用，以及如何根據實驗數據來建立精確的材料模型。在講解接觸非綫性時，希望能夠詳細介紹不同接觸類型和接觸算法的選擇，以及如何有效地設置接觸參數。如果書中還能提供一些通用的技巧和注意事項，比如如何診斷和解決收斂性問題，如何優化仿真效率，以及如何進行結果的驗證和評估，那就更加完美瞭。

評分☆☆☆☆☆

寫得不錯，各種實例，講解很清楚

評分☆☆☆☆☆

很不錯的商品

評分☆☆☆☆☆

案例清晰，解法透徹，是本好書

評分☆☆☆☆☆

書是真品，很好迴頭查瞭一下，我是從2010年3月開始網絡購書的，算起來快5年瞭。師傅是我的女友“好夢”，她是個樣樣時尚都能搞懂的70後女子，若乾年前我看她拿瞭一摞書在付款，纔知道還有這等方便之事：網上選書，書到付款。於是趕緊迴傢登錄京東書城，挑選，下單。果然，很快書就送到瞭。從那時起到現在，我不知在京東下瞭多少訂單，四五十次應該有瞭吧，因為我早已是VIP鑽石用戶啦。好瞭，廢話不多說。書不錯 還送光碟 就是快遞不給力 太慢瞭 但還行 好期待的書 可來瞭好瞭，我現在來說說這本書的觀感吧，一個人重要的是找到自己的腔調，不論說話還是寫字。腔調一旦確立，就好比打架有瞭塊趁手的闆磚，怎麼使怎麼順手，怎麼拍怎麼有勁，順帶著身體姿態也揮灑自如，打架簡直成瞭舞蹈，兼有瞭美感和韻味。要論到寫字，腔調甚至先於主題，它是一個人特有的形式，或者工具；不這麼說，不這麼寫，就會彆扭；工欲善其事，必先利其器，腔調有時候就是“器”，有時候又是“事”，對一篇文章或者一本書來說，器就是事，事就是器。這本書，的確是用他特有的腔調錶達瞭對“腔調”本身的贊美。|京東商城圖書頻道提供豐富的圖書産品,種類包括小說、文學、傳記、藝術、少兒、經濟、管理、生活等圖書的網上銷售,為您提供最佳的購書體驗。網購上京東,省錢又放心!在網上購物，動輒就要十多元的運費，往往是令許多網購消費者和商傢躊躇於網購及銷售的成本。就在買方賣方都在考慮成本的同時，京東做瞭一個錶率性的舉動。隻要達到某個會員級彆，不分品類實行全場免運費。這是一個太摔的舉動瞭，支持京東。好瞭，現在給大傢介紹兩本好書： 《愛情急救手冊》是陸琪在研究上韆個真實情感案例，分析情感問題數年後，首次集結成的最實用的愛情工具書。書中沒有任何拖遝的心理和情緒教程，而是直接瞭當的提齣問題解決問題，對愛情中不同階段可能遇到的問題，單身的會遇到被稱為剩男（剩女）的壓力、會被傢人安排相親、也可能暗戀無終，戀愛的可能會遇到被種種問題，而已婚的可能會遇到吵架、等問題，所有問題一一給齣解決方案。陸琪以閨蜜和奶爸的語重心長告訴你各種情感秘籍，讓你一看就懂，一做就成。是中國首部最接底氣的愛情急救手冊。《謝謝你離開我》是張小嫻在《想念》後時隔兩年推齣的新散文集。從拿到文稿到把它送到讀者麵前，幾個月的時間，欣喜與不捨交雜。這是張小嫻最美的散文。美在每個充滿靈性的文字，美在細細道來的傾訴話語。美在張小嫻書寫時真實飽滿的情緒，更美在打動人心的厚重情感。從裝禎到設計前所未有的突破，每個精緻跳動的文字，不再隻是黑白配，而是有瞭鮮艷的色彩，首次全彩印刷，法國著名唯美派插畫大師，親繪插圖。兩年的等待加最美的文字，《謝謝你離開我》，就是你麵前這本最值得期待的新作。

評分☆☆☆☆☆

好書！值得學習

評分☆☆☆☆☆

某個工程結構離散為由各種單元組成的計算模型，這一步稱作單元剖分。離散後單元與單元之間利用單元的節點相互連接起來；單元節點的設置、性質、數目等應視問題的性質，描述變形形態的需要和計算精度而定（一般情況單元劃分越細則描述變形情況越精確，即越接近實際變形，但計算量越大）。所以有限元中分析的結構已不是原有的物體或結構物，而是同新材料的由眾多單元以一定方式連接成的離散物體。這樣，用有限元分析計算所獲得的結果隻是近似的。如果劃分單元數目非常多而又閤理，則所獲得的結果就與實際情況相符閤。

評分☆☆☆☆☆

物體離散化後，假定力是通過節點從一個單元傳遞到另一個單元。但是，對於實際的連續體，力是從單元的公共邊傳遞到另一個單元中去的。因而，這種作用在單元邊界上的錶麵力、體積力和集中力都需要等效的移到節點上去，也就是用等效的節點力來代替所有作用在單元上的力。

評分☆☆☆☆☆

這本是轉對非綫性的，很實用，也有不少例子

評分☆☆☆☆☆

以備學習之用