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

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　　ANSYS 为世界上有限元素分析佔有率第一名的泛用型工具，应用范围无远弗届，包括航太工业、汽车业、工作母机设计、重型机械、民生家电等，各大企业均可採用本工具做产品可靠度分析。

　　最新版Workbench 学习方法
　　迅速增加有限元素分析能力

　　电脑辅助工程（Computer-Aided Engineering）乃是许多产品设计时的重要工具，ANSYS是其中之一，可以帮助工程师对产品做深入而完整的分析，提升产品的安全性及可靠性。ANSYS/Workbench 有限元素分析及工程应用已成为CAE的重要软体之一，它整合电脑绘图设计、流场分析、固力分析、振动分析、谐振分析、地震分析、热流分析、低频电磁分析也可以作疲劳力学等更高阶的分析。

　　ANSYS/Workbench全力发展耦合分析，可以先进行电磁分析、热流分析后，再与结构力学结合，可以对产品的设计提供更深更广的支援。ANSYS/Workbench是一套较新且是整合性的软体，市面上这方面的参考书籍还不多，希望本书提供的资料能协助要使用此套软体的读者。更希望读者参考此书之后，可以做更深一步的研究以提升电脑辅助工程分析的水准。

结构有限元分析基础与实践 本书聚焦于结构工程领域中有限元分析（FEA）的核心原理、建模技巧以及在实际工程问题中的应用，旨在为读者提供一套全面、深入且注重实践的操作指南。 本书内容涵盖了从理论基础到高级应用的全过程，强调了对仿真结果的正确解读和工程验证的重要性。 第一部分：有限元分析的理论基石 第一章：引言与工程仿真概述 本章首先阐述了现代工程设计中仿真技术（特别是FEA）不可或缺的地位。详细讨论了从传统解析方法到数值分析的演进历程，以及FEA在产品开发周期中的作用。内容涉及线性与非线性分析的范畴划分、静态与动态问题的区别，以及仿真在优化设计和故障排查中的价值。本章会清晰界定有限元方法解决的典型工程问题类型，例如应力集中、变形预测和模态评估。 第二章：材料本构关系与本构模型选择 深入探讨结构分析中材料行为的数学描述。重点讲解了线弹性材料模型的应用前提与局限性，并详细介绍了更复杂的材料模型，如弹塑性（包括Von Mises屈服准则、理想弹塑性及强化模型）、超弹性（用于橡胶等非线性材料）以及粘弹性行为的描述。此外，本章会分析各向异性材料（如复合材料）在FEA中的处理方式，指导读者根据工程需求选择最合适的本构模型。 第三章：基本单元理论与离散化 本章是FEA方法的核心理论基础。详细推导了一维、二维和三维结构单元（如梁单元、板壳单元和实体单元）的形函数（Shape Functions）和刚度矩阵的形成过程。重点讨论了单元选择对计算精度和效率的影响，包括： 一维单元： 杆件和梁单元的剪力和弯矩近似。 二维单元： 三角形、四边形（如四边形等参单元）在平面应力/应变问题中的应用。 三维单元： 楔形、四面体和六面体单元的适用场景。 特别强调了网格划分的质量控制，包括单元畸变、长宽比和雅可比行列式在评估单元质量中的作用。 第四章：求解线性静力学问题 本章专注于平衡方程 $mathbf{F} = mathbf{K} mathbf{U}$ 的建立与求解。详细介绍了边界条件的施加技术（位移约束与力载荷施加），以及全局刚度矩阵 $mathbf{K}$ 的组装过程。求解方法部分，将对比直接求解法（如Cholesky分解）与迭代求解法（如Lanczos方法）的优缺点，并探讨大规模稀疏矩阵的求解策略，确保计算稳定性和效率。 第二部分：高级分析技术与非线性问题 第五章：模态分析与振动响应 介绍结构动力学的基础，特别是特征值问题 $left(mathbf{K} - omega^{2} mathbf{M} ight) oldsymbol{phi} = mathbf{0}$ 的求解。本章细致讲解了自由模态分析（确定结构的固有频率和振型），以及如何利用这些信息进行疲劳寿命的初步评估。此外，会涉及对初始刚度矩阵和质量矩阵的精确定义，并讨论阻尼对系统响应的影响，但主要集中在结构动力学的基本计算方面。 第六章：瞬态动力学分析 探讨时间依赖载荷作用下的结构响应。本章着重于时间积分方法的选择，包括显式积分（适用于冲击和碰撞问题）和隐式积分（适用于准静态或低频动态问题）。详细讨论了惯性效应和阻尼效应在瞬态方程中的体现，并指导读者如何选择合适的时间步长以保证计算的稳定性和准确性。 第七章：几何与材料非线性 这是结构分析中难度较高的部分。本章详细剖析了导致非线性分析的三个主要因素： 1. 几何非线性（大变形效应）： 描述应力状态随几何形状变化而变化的分析方法（如更新拉格朗日描述）。 2. 材料非线性： 回顾弹塑性材料在应力重新分配过程中的行为。 3. 接触非线性： 深入讲解不同接触算法（如罚函数法、增广拉格朗日法）在处理部件间相互作用时的区别和适用性。 本章将重点讲解牛顿-拉夫逊迭代法等非线性求解器的工作流程，以及如何处理收敛困难的问题。 第三部分：特定工程应用的建模与后处理 第八章：壳体结构分析的高效建模 专门针对薄壁结构（如汽车车身、压力容器）进行深入讨论。详细比较了薄壳单元（如四边形、三角形壳单元）的理论基础，包括其对厚度方向应力的近似处理。重点阐述了在进行壳体分析时，如何正确设置内、外表面法线方向以及如何处理分层复合材料在壳单元中的等效刚度计算。 第九章：热-结构耦合分析基础 探讨温度场变化对结构应力与变形的影响。本章讲解了如何建立稳态和瞬态的热传导模型，并将热载荷（温度分布）映射到结构分析的载荷项中。内容包括材料的热膨胀系数、热传导系数的输入，以及如何处理不同材料间的热应力边界。 第十章：仿真结果的工程验证与后处理 强调仿真结果并非终点，而是设计迭代的起点。本章指导读者进行全面的后处理工作： 应力/应变后处理： 如何计算主应力、等效应力，并使用失效准则（如Tresca或Von Mises）来判断结构是否安全。 变形与位移评估： 确保位移在可接受范围内。 误差评估与收敛性检查： 如何通过网格加密或时间步长调整来验证解的准确性。 工程报告撰写规范： 如何清晰、准确地记录分析假设、输入参数和关键结论，以便于工程决策。 本书特色： 本书注重理论与工程实践的紧密结合，通过大量实例演示了从几何清理、装配、施加载荷、网格划分到结果解读的完整工作流程。 虽然不涉及特定商业软件的特定菜单操作，但其阐述的底层原理和建模哲学完全适用于所有主流的有限元分析平台。 读者将学会“思考”有限元模型，而不是仅仅“操作”软件。 目标读者： 机械工程、土木工程、航空航天工程等相关专业的高年级本科生、研究生，以及致力于提升工程仿真能力的一线工程师和技术人员。

1 简介
1-1 配置系统

2 Sketch(草图)和Extrude(挤压)使用法
2-1 问题描述
2-2 实际操作方法

3 Revolve(旋转)使用法
3-1 问题描述
3-2 实际操作方法

4 sweep(连绵,延伸)使用方法
4-1 问题描述
4-2 实际操作方法

5 Skin/Loft(延伸出)使用方法
5-1 问题描述
5-2 实际操作方法

6 平板施压静态分析
6-1 问题描述
6-2 实际操作方法
 
7 钳子模型及静态分析
7-1 问题描述
7-2 实际操作方法

8 控制盒盖的静态分析
8-1 问题描述
8-2 建立模型

9 网格控制
9-1 问题描述
9-2 实际操作方法

10 帮浦线性静态分析
10-1 问题描述
10-2 建立模型
10-3 结论

11 比较2D和3D结构分析
11-1 问题描述
11-2 问题假设
11-3 2D平面轴对称分析实际操作方法
11-4 3D 90度实体轴对称分析实际操作方法
11-5 两种方式比较情形
11-6 结论

12 无预应力及有预应力的结构振动分析
12-1 问题描述
12-2 实际操作方法

13 静态热应力分析
13-1 问题描述
13-2 实际操作方法
13-3 结论

14 暂态热应力分析
14-1 问题描述
14-2 假设
14-3 实际操作方法

15 结构线性挫曲分析
15-1 问题描述
15-2 实际操作方法
15-3 结论

16 结果进阶分析
16-1 问题描述
16-2 实际操作方法

17 DesignXplorer参数管理
17-1 问题描述
17-2 实际操作方法

18 疲劳寿命分析(应力疲劳曲线)
18-1 问题描述
18-2 建立模型

19 疲劳寿命分析(应变疲劳曲线)
19-1 问题描述
19-2 实际操作方法

20 形状最佳化
20-1 问题描述
20-2 实际操作方法

评分☆☆☆☆☆

对于刚接触FEA的初学者来说，最容易遇到的困难莫过于对整个分析流程的陌生感，以及对各种专业术语的困惑。一本好的入门书籍，应该能够循序渐进地引导读者，从最基础的概念讲起，逐步深入。我希望这本书能够清晰地梳理出ANSYS/Workbench进行FEA分析的完整流程，并且对每一个步骤的目的和关键点进行详细解释，帮助初学者建立起一个完整的知识框架。同时，对于一些专业术语，如果能有简明扼要的解释，或者是在首次出现时就给出定义，会大大降低阅读的门槛。

评分☆☆☆☆☆

工程应用是衡量一本FEA书籍实用性的关键指标。光是学会软件的操作技巧，但如果不知道这些技巧能解决哪些实际问题，那学习起来会感觉很零散，也很难找到动力。这本书的副标题“工程应用”让我眼前一亮，我非常期待它能涵盖不同领域的工程案例，例如机械结构强度分析、热应力分析、流体流动分析，甚至是更前沿的多物理场耦合分析。如果能有详细的案例分析，从问题建模、前处理、求解设置到后处理的完整流程展示，那就太棒了。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我第一个注意到的是它的出版日期。毕竟科技日新月异，软件版本更新的速度更是快得惊人，一本技术类书籍如果出版日期太早，里面的内容可能就有些跟不上时代了。看到是“第二版”，而且又是在近期出版的，这让我感到安心不少。通常来说，第二版意味着作者在第一版的基础上进行了更新和修正，很可能加入了新版本软件的功能介绍，或是针对第一版中读者反馈较多的地方进行了优化。这对于我这种想学习最新技术、希望避免走弯路的用户来说，是非常重要的考量点。

评分☆☆☆☆☆

我个人在工程实践中，经常会遇到一些比较棘手的分析问题，有时候即使按照教科书上的方法操作，得到的结果也常常与实际情况有出入，或者分析收敛困难。这时候，经验丰富的工程师的“诀窍”或者“避坑指南”就显得尤为珍贵。我希望这本书能够包含一些作者在实际应用中积累的宝贵经验，比如在网格划分时的技巧、在边界条件设置上的注意事项、以及如何判断和解决仿真结果的异常情况等等，这些“软性”的内容往往比纯粹的操作步骤更有价值。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，技术书籍的价值不仅仅在于其内容本身，还在于它能否激发读者的学习热情和探索欲。一本优秀的教材，应该能够让读者在学习的过程中，感受到工程分析的魅力，并且愿意主动去钻研更深入的内容。我希望这本书在讲解技术的同时，也能传递一种严谨的科学态度和解决问题的思维方式，让读者在掌握ANSYS/Workbench这款强大的仿真工具的同时，也能提升自己的工程分析能力，为将来的工程实践打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我一直认为，一本好的技术书籍，不应该只是单纯地介绍软件的各种操作指令，更重要的是要能解释清楚“为什么”要这样做，以及“这样做的背后原理”是什么。有限元素分析本身就是一门结合了数学、物理和计算机科学的学科，理解其基本原理对于深入掌握软件的应用至关重要。我非常希望这本书能够在这方面有所着墨，比如在讲解某个分析步骤时，能穿插一些与该步骤相关的理论知识，或是对结果进行解释时，能有清晰的物理意义的阐述。

评分☆☆☆☆☆

我一直对多物理场耦合分析非常感兴趣，因为它更贴近现实世界中复杂的工程问题，比如电子元器件的发热与应力场的耦合、流体与结构的耦合等。ANSYS/Workbench在这方面有着强大的能力，但相关的技术文档和学习资源却相对较少。我非常希望这本书能够在这方面有所突破，能够介绍ANSYS/Workbench在多物理场耦合分析方面的应用，并且提供一些实际的案例，让我能够初步了解如何设置和求解这类复杂的工程问题。

评分☆☆☆☆☆

在现代工程设计中，仿真分析已经成为不可或缺的一环，它能够帮助工程师在设计早期就发现潜在的问题，优化设计方案，从而缩短研发周期，降低制造成本。然而，很多时候，仿真分析的结果如何有效地传达给非技术背景的决策者，却是一大挑战。我期待这本书能够提供一些关于如何进行有效的仿真结果后处理和可视化的指导，比如如何生成清晰易懂的云图、曲线图，以及如何撰写简洁明了的仿真报告，让仿真分析的价值能够被更广泛地理解和应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，那深邃的蓝色调，搭配上俐落的银白色字样，光是第一眼就能感受到一种沉稳而专业的科技感。我一直都很欣赏这种不花俏、直指核心的设计风格，就像是直接告诉你，这本书里头装的是硬梆梆、实用性极高的干货。翻开书的第一感觉，就是纸质相当不错，触感温润，拿在手上很有份量，不像有些书那样轻飘飘的，读起来也比较不容易疲劳。我个人是很喜欢这种有质感的印刷品，毕竟阅读本身就是一种享受，而书的质感绝对是影响这份享受的重要因素之一。

评分☆☆☆☆☆

我第一次接触有限元素分析（FEA）大概是在研究所的时候，那时候接触的软件是比较早期、比较基础的版本，很多操作都得靠指令行，学习曲线相当陡峭，常常搞得我焦头烂额。后来听学长学姐提到 ANSYS/Workbench，说它界面比较友善，操作流程也更直观，但当时可能因为预算或是其他原因，我们学校的资源还没有完全到位。所以，当看到这本《ANSYS/Workbench 有限元素分析及工程应用(第二版)》时，我的心情其实是蛮期待的，很想知道这个号称“友善”的平台，究竟能把复杂的FEA流程变得多简单，又能在哪些工程应用领域发挥它的威力。