有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉を用いて

有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉を用いて pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

圖書標籤:
  • 有限要素法
  • FEMAP
  • NX Nastran
  • 結構分析
  • 工程仿真
  • 數值計算
  • 力學
  • 軟件應用
  • 案例分析
  • 入門教程
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齣版社: 丸善齣版
ISBN:9784621086476
商品編碼:19869065

具體描述


有限元法:理論基石與工程應用 本書旨在為讀者提供一套係統而深入的有限元法(Finite Element Method, FEM)理論基礎與實踐操作指南。我們將從數學原理齣發,層層剖析有限元法的核心思想,並結閤實際工程問題,展示如何運用這一強大的數值分析工具解決復雜的設計與仿真挑戰。 第一部分:理論基石——理解有限元法的數學靈魂 在這一部分,我們將循序漸進地建立讀者對有限元法的深刻理解。 引言:為何需要有限元法? 從經典解析方法的局限性齣發,引齣現代工程中復雜幾何形狀、復雜邊界條件及非綫性材料行為對傳統解析方法提齣的挑戰。 介紹數值方法的必要性,以及有限元法作為一種強大的幾何離散化技術,如何有效剋服這些難題,實現對連續體問題的近似求解。 簡要概述有限元法的基本思想:將復雜的連續體劃分為一係列相互連接的、簡單的離散單元,並在這些單元上建立近似解。 一維問題:萬丈高樓平地起 從最簡單的梁、杆件等一維問題入手,詳細介紹有限元法的基本步驟。 變分原理與能量法: 介紹最小勢能原理等變分原理,闡述其在推導有限元方程中的核心作用。 單元離散與節點: 講解如何將一維求解域離散為若乾個具有特定形狀(如綫段單元)的小單元,並定義單元節點。 形函數(插值函數): 深入探討形函數的概念、性質及其在單元內插值中的作用。介紹綫性、二次等不同階次的形函數,並討論其對解的精度的影響。 單元剛度矩陣的建立: 基於能量原理或微分方程,推導一維單元的剛度矩陣。詳細展示不同單元(如等參單元)的剛度矩陣推導過程,以及形函數與剛度矩陣之間的內在聯係。 整體剛度矩陣的組裝: 講解如何將各個單元的剛度矩陣按照節點連接關係,組裝成全局的整體剛度矩陣。介紹節點編號、單元連接錶等概念。 邊界條件的處理: 詳細介紹強製邊界條件(位移邊界條件)和自然邊界條件(力邊界條件)的施加方法,以及如何在有限元方程中體現這些條件。 求解綫性方程組: 介紹求解大型稀疏綫性方程組的常用方法,如高斯消元法、LU分解法、迭代法等,並討論其在有限元分析中的應用。 單元應力與應變計算: 在獲得節點位移後,如何根據形函數計算單元內的應力與應變。 二維問題:嚮更復雜的領域邁進 將理論基礎擴展到二維問題,如平麵應力、平麵應變、薄闆彎麯等。 二維單元的介紹: 介紹三角形單元、四邊形單元等二維單元的幾何形狀。 二維形函數: 探討二維單元的形函數,包括綫性插值(例如,常應變三角形單元)和高次插值(例如,等參單元)。 二維單元剛度矩陣的推導: 詳細推導二維單元的剛度矩陣,引入雅可比矩陣的概念,以及在數值積分(高斯積分)中求解高維積分的方法。 應力應變關係: 介紹二維應力應變關係的本構方程(如鬍剋定律),以及如何將其應用於剛度矩陣的推導。 更復雜的邊界條件: 討論二維問題中更復雜的邊界條件處理,如載荷分布、壓力等。 三維問題:觸及現實世界的復雜性 進一步擴展到三維問題,如實體結構分析。 三維單元的介紹: 介紹四麵體單元、六麵體單元等三維單元。 三維形函數與剛度矩陣: 簡要介紹三維單元的形函數和剛度矩陣推導的基本原理,強調其復雜性與計算量。 高級理論概念: 等參單元(Isoparametric Elements): 深入講解等參單元的概念,即單元的幾何形狀和場變量(如位移)都使用相同的節點和形函數進行插值。闡述其在處理復雜幾何形狀時的巨大優勢,以及如何通過坐標變換來簡化計算。 網格收斂性與精度分析: 討論隨著網格密度的增加,有限元解如何趨近於真實解。介紹網格劃分策略、單元質量對精度的影響,以及如何進行精度評估。 奇異性與奇點問題: 分析在裂紋尖端等幾何奇異點處,有限元解可能齣現的奇異性,以及應對這些問題的常用方法。 單元選擇與網格劃分策略: 提供關於如何根據具體工程問題選擇閤適的單元類型、如何進行網格劃分以平衡精度與計算效率的指導。 第二部分:工程應用——將理論付諸實踐 在理論基礎夯實之後,本部分將聚焦於如何將有限元法的強大能力應用於解決真實的工程問題。我們將重點介紹如何利用專業的有限元分析軟件實現高效的建模、分析與後處理。 有限元分析軟件概述: 介紹市麵上主流的有限元分析軟件,並說明它們在建模、求解器、後處理等方麵的功能特點。 強調軟件選擇的原則,即根據工程問題的類型、所需的精度、計算資源以及個人熟悉程度進行選擇。 仿真流程詳解: 前處理(Pre-processing): 幾何建模: 講解如何從CAD軟件導入模型,或在軟件內部進行幾何建模。重點介紹幾何清理、簡化等在有限元分析中的重要性。 材料屬性定義: 如何準確定義材料的力學性能,如彈性模量、泊鬆比、密度、屈服強度等。介紹綫彈性、彈塑性、非綫性材料模型等。 網格劃分(Meshing): 詳細介紹網格劃分的策略,包括單元類型選擇、網格密度控製、局部網格細化、網格質量檢查等。強調網格質量對仿真結果準確性的決定性影響。 施加載荷與邊界條件: 如何在模型上精確施加各種載荷(點載荷、麵載荷、體載荷、溫度載荷等)和約束(固定約束、位移約束、對稱約束等)。 求解(Solving): 模型分析類型選擇: 介紹不同類型的分析,如靜力分析、模態分析、瞬態動力學分析、熱分析、屈麯分析、非綫性分析等,並說明它們各自的應用場景。 求解器設置: 介紹求解器的選擇(直接法、迭代法)與參數設置。 執行求解: 啓動仿真計算,並關注計算過程中的提示信息。 後處理(Post-processing): 結果可視化: 介紹如何通過雲圖、變形圖、剖麵圖等方式直觀地展示仿真結果,如位移、應力、應變、溫度分布等。 數據提取與分析: 如何提取關鍵數據,如最大應力、最大位移、固有頻率、應力集中區域等。 結果評估與驗證: 如何根據工程經驗和理論知識評估仿真結果的閤理性,並與其他方法(如實驗數據、解析解)進行對比驗證。 報告生成: 如何整理仿真過程和結果,生成詳細的工程分析報告。 經典工程案例分析(結閤軟件操作): 結構靜力分析: 以常見的橋梁、建築構件、機械零件等為例,展示如何進行靜力分析,預測結構在載荷作用下的變形和應力分布,並進行強度校核。 模態分析: 分析結構的固有頻率和振型,避免結構發生共振,在航空航天、汽車等領域至關重要。 熱應力分析: 模擬物體在溫度變化下産生的應力和變形,例如發動機部件、電子設備散熱等。 梁與闆的彎麯分析: 詳細演示如何使用有限元法分析梁和闆的受力情況。 接觸分析: 模擬兩個或多個零件之間的接觸行為,考慮接觸剛度、摩擦等影響。 疲勞分析初步介紹: 簡要介紹如何結閤應力分析結果進行疲勞壽命預測。 非綫性分析入門: 介紹材料非綫性(如塑性變形)和幾何非綫性(如大變形)的仿真方法。 優化設計與仿真驅動的研發: 探討有限元分析如何在産品設計過程中發揮關鍵作用,通過反復仿真迭代,優化結構設計,提高性能,降低成本。 引入參數化研究和優化算法,實現設計的自動化和智能化。 結論 本書力求將有限元法的理論深度與工程應用的廣度有機結閤。我們不僅會深入剖析其數學根基,更會著重於指導讀者如何實際運用這一強大的工具來解決現實世界中的工程難題。通過對理論概念的清晰闡釋和對實際操作的細緻講解,我們希望能夠幫助讀者建立起紮實的有限元分析能力,從而在各自的工程領域中更加自信地開展設計與仿真工作。

用戶評價

評分

《有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉》這個標題,自帶一種嚴謹而實用的氣息,仿佛是為那些渴望掌握先進工程分析工具的實踐者量身定製。我腦海中浮現的,是一條從理論到實踐的清晰路徑。 我對書中“基礎”部分的解析充滿期待,希望它能以一種非凡的清晰度,揭示有限元法那看似深奧的數學物理內涵。我設想,它會用直觀的語言和精煉的公式,解釋離散化如何模擬連續介質,單元如何承載物理行為,以及矩陣方程如何匯聚整體響應。這些基礎知識,對於我理解仿真結果背後的邏輯至關重要。 而“實踐”部分,更是讓我躍躍欲試。Femap,作為一款功能強大的前處理軟件,其在模型構建、網格劃分、材料屬性定義等方麵的精細操作,我相信是本書的重點。我渴望學習如何規避建模中的常見陷阱,如何生成高質量的網格以保證分析精度,以及如何巧妙地設置載荷和邊界條件來精確模擬真實世界的工況。Nx Nastran,作為求解器的核心,其在處理復雜分析問題時的強大能力,同樣令人神往。我希望書中能詳盡介紹如何針對不同的工程場景,例如結構強度、振動特性、熱應力等,來選擇和配置最閤適的分析類型和求解器參數。 “體驗版”的設置,則充分體現瞭作者對讀者的關懷。它提供瞭一個絕佳的機會,讓我在理論學習的同時,能夠親手操作軟件,將抽象的概念轉化為具象的仿真模型,並在實踐中不斷打磨自己的技能。

評分

這本《有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉》的目錄設計,給我的第一印象是邏輯清晰且循序漸進。它似乎從最基礎的理論概念齣發,逐步引導讀者深入到復雜的數值計算和實際應用。我尤其關注書中對於“基礎”部分的闡述,希望它能以一種通俗易懂的方式,講解有限元法背後那些深刻的數學原理,例如虛功原理、變分法等,並將這些理論與實際的物理現象緊密結閤,幫助我建立起對FEA方法論的深刻理解,而不僅僅是停留在操作層麵。而“實踐”部分,更是我所期待的重頭戲。 我設想,書中會提供詳盡的Femap操作指南,從模型導入、網格劃分的各種策略,到載荷和邊界條件的定義,以及各種仿真設置的詳解。Nx Nastran的求解器配置、參數選擇以及後處理分析,也應當是重點講解的內容。我期待書中能夠包含大量不同工程領域的實際案例,例如汽車零部件的應力分析、航空航天的結構穩定性評估,或是電子産品的熱管理仿真等,通過這些鮮活的案例,讓我能夠將理論知識應用到具體問題中,並學習如何根據實際需求選擇閤適的分析方法和模型。 此外,對於“體驗版”的提及,讓我感到非常貼心。這意味著我可以在不必立即投入大量成本的情況下,便有機會親手操作和體驗這本書所教授的內容。這對於初學者來說,無疑是一個巨大的福音,能夠幫助我更好地把握學習的節奏,並在實踐中不斷鞏固和加深理解。

評分

這本《有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉》的標題就吸引瞭我。我一直對工程模擬領域抱有濃厚的興趣,尤其是在有限元分析(FEA)方麵。雖然我還沒有機會深入閱讀這本書,但光從書名就能感受到它所蘊含的深度和廣度。 “基礎與實踐”這兩個詞,預示著這本書不僅會講解有限元法的理論根基,更會提供實際操作的指導,這對於我這樣希望將理論知識轉化為實際技能的學習者來說,無疑是至關重要的。 我對Femap和Nx Nastran這兩個軟件的結閤尤為好奇。Femap作為一款強大的前處理器,其易用性和功能性在業界享有盛譽,而Nx Nastran則是久經考驗的高性能求解器。將這兩者結閤起來進行學習,意味著能夠掌握一套完整且先進的工程分析流程。 我設想,書中會從最基本的概念講起,比如單元類型、節點、邊界條件、載荷等,然後逐步深入到更復雜的分析,如靜態結構分析、動態分析、熱分析甚至疲勞分析。考慮到包含瞭“實踐”二字,我期待書中會有大量的實例,從簡單的梁、闆結構到復雜的裝配體,一步步帶領讀者完成建模、求解、後處理的全過程。 此外,體驗版的使用說明也讓我充滿期待。在實際操作前,能夠通過體驗版熟悉軟件的界麵和基本功能,無疑能大大降低學習門檻,讓我更快地進入到解決實際工程問題的狀態。 我相信,通過這本書的學習,我能夠更清晰地理解有限元法的原理,並熟練掌握Femap和Nx Nastran這兩個軟件的使用技巧,為我未來的工程學習和工作打下堅實的基礎。

評分

初次翻閱這本《有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉》,我便被它沉甸甸的專業感所震撼。標題中“基礎”與“實踐”的並置,似乎在召喚著每一個渴望在工程仿真領域有所建樹的靈魂。我腦海中勾勒齣的畫麵是,在某個寂靜的夜晚,我沉浸在書中,仿佛置身於一個充滿數字與幾何構建的世界。那些抽象的數學公式,在作者的筆下,將幻化為連接現實世界物理現象的橋梁。我特彆期待它能夠深入剖析有限元法的核心思想,比如如何將連續體離散化,如何構建單元剛度矩陣,以及如何通過集閤方程求解整體響應。而“實踐”部分,則是我真正渴望抓住的。我想象它會帶領我一步步熟悉Femap的強大建模能力,從導入CAD模型到定義材料屬性,再到加載約束的精細化設置。Nx Nastran的強大求解能力,更是我所期待的,能夠理解其在不同分析類型下的應用,並學習如何解讀和優化仿真結果。這本書,仿佛是一把金鑰匙,能夠開啓我通往復雜工程問題解析的大門。我堅信,通過它,我將不再對那些龐大而精密的工程結構感到畏懼,而是能夠以一種更專業、更科學的視角去審視它們。

評分

當我看到《有限要素法解析基礎と実踐 Femap With Nx Nastran〈體験版〉》這個書名時,我的思緒立刻飄嚮瞭那些充滿挑戰的工程設計場景。這本書就像一位經驗豐富的導師,它似乎承諾要將復雜的有限元理論“零散化”成易於理解的知識點,然後再將這些知識點“重組”為解決實際工程問題的能力。我期待書中能夠係統地介紹有限元法的基本思想,比如離散化、插值函數、剛度矩陣組裝以及邊界條件處理等一係列核心概念。而且,我希望它不僅僅是理論的堆砌,更能通過大量的圖示和數學推導,幫助我理解這些概念是如何一步步形成的,以及它們在工程分析中的實際意義。 在“實踐”部分,我看到瞭巨大的潛力。Femap強大的預處理功能,如其靈活的建模工具、智能的網格劃分算法,以及豐富的數據接口,必然是書中重點講解的對象。我期望能夠學習到如何高效地構建和優化模型,如何選擇閤適的單元類型,以及如何進行網格收斂性分析,以確保仿真結果的準確性。Nx Nastran作為求解器,其在靜態、動態、非綫性、熱等方麵的強大能力,也同樣令人期待。我希望書中能夠深入講解如何針對不同類型的工程問題,選擇閤適的分析選項,如何設置求解參數,以及如何對仿真結果進行深入的解讀和驗證。 “體驗版”的加入,更是一種貼心的設計,它給瞭像我一樣希望在學習過程中動手實踐的用戶一個絕佳的機會。我設想,通過體驗版,我能夠一邊閱讀理論,一邊對照操作,從而加速學習進程,更快地將書本知識轉化為實際技能。

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