第一篇有限元基礎理論
第1章緒論（3）
1 1引言（3）
1 2物理問題、數(shù)學模型和數(shù)值
求解（3）
1 2 1物理問題的數(shù)學模型
建立（3）
1 2 2數(shù)學模型的數(shù)值求解
方法（5）
1 3有限元方法的基本思想及
特點（6）
1 3 1有限元方法基本思想（6）
1 3 2有限元方法發(fā)展歷程（7）
1 3 3有限元方法的特點及
應用（8）
1 4典型例題（9）
拓展閱讀（12）
第2章彈性力學基礎及有限元基本
原理（14）
2 1彈性力學問題的基本描述（14）
2 1 1基本假設（14）
2 1 2基本變量（14）
2 2彈性力學的基本方程（17）
2 2 1平衡方程（17）
2 2 2幾何方程（17）
2 2 3物理方程（18）
2 2 4邊界條件（19）
2 3彈性力學問題的能量原理（20）
2 3 1能量表示（20）
2 3 2虛位移原理（21）
2 3 3最小勢能原理（22）
2 4彈性力學問題的有限元分析
過程（23）
2 4 1有限元分析實例（23）
2 4 2有限元方法基本
步驟（29）
2 5有限元解的收斂性準則（33）
2 5 1誤差原因分析（33）
2 5 2收斂性準則（33）
2 5 3有限元解的下限性（34）
2 6典型例題（34）
拓展閱讀（39）
第3章彈性力學連續(xù)體有限元
方法（41）
3 1彈性力學平面問題（41）
3 1 1平面問題概述（41）
3 1 2基本方程及邊界
條件（43）
3 1 3平面三角形單元（44）
3 1 4單元性質特征、等效節(jié)點
載荷及求解后處理（48）
3 1 5平面矩形單元（60）
3 1 6平面單元特征分析（62）
3 2軸對稱問題及其單元構造（63）
3 2 1軸對稱問題的有限元
方法（63）
3 2 2軸對稱問題的基本
方程（64）
3 2 33節(jié)點三角形軸對稱
單元（65）
3 2 4矩形4節(jié)點軸對稱
單元（67）
3 3空間問題及其單元構造（68）
3 3 14節(jié)點四面體單元（69）
3 3 28節(jié)點正六面體
單元（72）
3 3 3空間單元特征分析（73）
3 4典型例題（73）
拓展閱讀（86）
第4章等參單元和數(shù)值積分（88）
4 1等參單元的基本概念（88）
4 1 1等參數(shù)單元坐標系的
變換（88）
4 1 2等參數(shù)變換的存在
條件（92）
4 1 3參數(shù)單元的類型（93）
4 2平面4節(jié)點等參單元（94）
4 2 1位移函數(shù)（94）
4 2 2應變矩陣和剛度矩陣
計算（95）
4 2 3等效節(jié)點載荷計算（96）
4 3空間六面體等參單元（96）
4 3 1坐標變換（96）
4 3 2位移模式（97）
4 3 3剛度矩陣計算（98）
4 3 4等效節(jié)點載荷（99）
4 4數(shù)值積分（99）
4 4 1高斯積分方法（100）
4 4 2積分階次的選擇（101）
4 4 3剪切鎖定問題（102）
4 5高階單元簡介（104）
4 5 1平面問題高階單元（104）
4 5 2空間問題高階單元（106）
4 6典型例題（107）
拓展閱讀（117）
第5章桿梁結構有限元方法（119）
5 1概述（119）
5 2局部坐標系下桿件單元有限元
方程（120）
5 2 1拉壓桿單元（120）
5 2 2扭轉桿單元（122）
5 3任意桿件單元的剛度矩陣（122）
5 3 1平面坐標變換（122）
5 3 2空間桿單元坐標
變換（124）
5 4平面梁單元的有限元
方程（125）
5 4 1平面彎曲梁單元（125）
5 4 2平面一般梁單元（129）
5 4 3平面梁單元的坐標
轉換（129）
5 5空間梁單元（130）
5 5 1單元位移函數(shù)（131）
5 5 2單元應變、應力（131）
5 5 3單元剛度矩陣（132）
5 5 4坐標轉換（134）
5 6典型例題（135）
拓展閱讀（145）
第6章薄板彎曲問題有限元
方法（147）
6 1薄板彎曲概述（147）
6 2薄板彎曲的基本方程（148）
6 2 1薄板變形和幾何
方程（148）
6 2 2薄板內力和物理
方程（149）
6 2 3薄板的平衡方程（151）
6 2 4板的邊界條件（152）
6 3矩形薄板單元分析（153）
6 3 1單元位移插值函數(shù)（153）
6 3 2非協(xié)調元的收斂性
準則（155）
6 3 3單元剛度矩陣（157）
6 3 4等效節(jié)點載荷（159）
6 4三角形薄板單元分析（160）
6 4 1單元位移函數(shù)（161）
6 4 2單元剛度矩陣（162）
6 4 3等效節(jié)點載荷（164）
6 5典型例題（164）
拓展閱讀（166）
第7章結構動力學分析有限元
方法（168）
7 1有限元動力學方程建立（168）
7 1 1有限元動力學方程
推導（168）
7 1 2質量矩陣和阻尼
矩陣（170）
7 2結構的固有振動特性分析（171）
7 2 1廣義特征值問題（171）
7 2 2特征值和特征向量（172）
7 3結構動力響應分析（173）
7 3 1振型疊加法（173）
7 3 2直接積分法（174）
7 4典型例題（176）
拓展閱讀（179）
第二篇工程軟件應用
第8章ANSYS軟件（183）
8 1ANSYS軟件簡介（183）
8 2經典ANSYS簡介（183）
8 2 1經典ANSYS程序的
啟動（183）
8 2 2經典ANSYS工作界面
介紹（184）
8 2 3ANSYS文件類型（185）
8 2 4常用基本操作（186）
8 3ANSYS Workbench平臺
簡介（187）
8 3 1Workbench啟動
方式（187）
8 3 2Workbench工作
界面（188）
8 3 3Workbench文件
管理（190）
8 3 4單位系統(tǒng)（190）
8 4ANSYS中常用單元介紹（191）
8 4 1梁單元（191）
8 4 2連續(xù)體單元（192）
8 4 3殼單元（193）
8 5ANSYS分析流程（193）
8 5 1基本分析流程（193）
8 5 2Workbench�睤esign Modeler
建模組件（194）
8 5 3Workbench Mechanical
仿真環(huán)境（195）
第9章經典ANSYS結構力學
分析（196）
9 1懸臂梁受力分析（196）
9 1 1摘要（196）
9 1 2問題描述（196）
9 1 3技術路線（196）
9 1 4操作步驟（196）
9 1 5結果與討論（201）
9 2角支架平板受力分析（204）
9 2 1摘要（204）
9 2 2問題描述（204）
9 2 3技術路線（205）
9 2 4操作步驟（205）
9 2 5結果與討論（211）
9 3軸承座建模及分析（214）
9 3 1摘要（214）
9 3 2問題描述（214）
9 3 3技術路線（214）
9 3 4操作步驟（214）
9 3 5結果與討論（225）
拓展閱讀（228）
第10章Workbench靜力學分析（230）
10 1平面剛架受力分析（230）
10 1 1摘要（230）
10 1 2問題描述（230）
10 1 3技術路線（230）
10 1 4操作步驟（231）
10 1 5結果與討論（236）
10 2車軸結構靜強度校核（238）
10 2 1摘要（238）
10 2 2問題描述（238）
10 2 3技術路線（239）
10 2 4操作步驟（239）
10 2 5結果與討論（242）
10 3車輪旋轉時應力分析（244）
10 3 1摘要（244）
10 3 2問題描述（244）
10 3 3技術路線（244）
10 3 4操作步驟（244）
10 3 5結果與討論（248）
拓展閱讀（249）
第11章Workbench接觸分析（252）
11 1葉輪泵體的靜力學分析（252）
11 1 1摘要（252）
11 1 2問題描述（252）
11 1 3技術路線（253）
11 1 4操作步驟（253）
11 1 5結果與討論（257）
11 2曲軸連桿活塞裝配體受力
分析（258）
11 2 1摘要（258）
11 2 2問題描述（258）
11 2 3技術路線（258）
11 2 4操作步驟（259）
11 2 5結果與討論（262）
11 3基于平面應力模型的齒輪
齒條傳動分析（262）
11 3 1摘要（262）
11 3 2問題描述（263）
11 3 3技術路線（263）
11 3 4操作步驟（263）
11 3 5結果與討論（268）
11 4螺栓連接分析（268）
11 4 1摘要（268）
11 4 2問題描述（268）
11 4 3技術路線（268）
11 4 4操作步驟（269）
11 4 5結果與討論（274）
拓展閱讀（275）
第12章Workbench動力學
分析（277）
12 1機翼有預應力模態(tài)
分析（277）
12 1 1摘要（277）
12 1 2問題描述（277）
12 1 3技術路線（277）
12 1 4操作步驟（277）
12 1 5結果與討論（281）
12 2車架諧響應分析（281）
12 2 1摘要（281）
12 2 2問題描述（281）
12 2 3技術路線（281）
12 2 4操作步驟（282）
12 2 5模態(tài)分析結果（284）
12 2 6諧響應分析設置（285）
12 2 7諧響應結果（286）
12 3壓縮機曲軸的瞬態(tài)分析（289）
12 3 1摘要（289）
12 3 2問題描述（289）
12 3 3技術路線（289）
12 3 4操作步驟（290）
12 3 5結果與討論（296）
12 4鑄輪受沖擊瞬態(tài)響應
分析（296）
12 4 1摘要（296）
12 4 2問題描述（296）
12 4 3技術路線（296）
12 4 4操作步驟（296）
12 4 5結果與討論（300）
拓展閱讀（301）
參考文獻（303）