有限元方法与工程应用

第一篇 有限元法基础理论
第1章 弹性力学简介
1.1弹性力学中基本物理量的定义
1.1.1外力
1.1.2应力
1.1.3应变
1.1.4位移
1.2两种平面问题
1.2.1平面应力问题
1.2.2平面应变问题
1.3平面问题的基本方程
1.3.1平衡微分方程
1.3.2几何方程
1.3.3物理方程
1.4基本方程式的综合与矩阵表示
1.5边界条件
1.5.1位移边界条件
1.5.2应力边界条件
第2章 有限元法的基本概念
2.1有限元法的产生及应用
2.2有限元法采用的变分原理
2.3单元与离散化模型
2.3.1一维单元
2.3.2二维单元
2.3.3三维单元
2.4刚度矩阵和柔度矩阵
2.5有限元法的解题思路及特点
第3章 一维问题有限元法
3.1杆单元
3.2连接二杆结构的有限元分析
3.3总刚矩阵的特点
3.3.1有限元法的分析步骤
3.3.2总刚矩阵的特点
第4章 二维问题有限元法
4.1概述
4.2虚功原理
4.2.1虚位移概念
4.2.2虚功和实功
4.2.3外力虚功和虚应变能
4.2.4虚功原理
4.3基本方程的推导
4.3.1位移函数（单元位移场）及解答的收敛性
4.3.2应力与应变
4.3.3节点力与节点位移、载荷的关系
4.3.4建立以节点位移为未知数的线性方程组
4.4形函数的性质和面积坐标
4.4.1形函数的性质
4.4.2面积坐标
4.5轴对称问题
4.5.1轴对称问题概述
4.5.2轴对称结构单元划分及位移函数
4.5.3应力应变与节点位移的关系
第5章 插值函数和等参数单元
5.1单元分析概述
5.2插值函数
5.3边点族单元形函数的表达式
5.3.1平面单元族的形函数表达式
5.3.2三维立体单元形函数表达式
5.4四节点四边形等参数单元
第二篇 有限元法常用分析软件
第1章 有限元法分析软件介绍
1.1有限元法分析软件概述
1.2有限元软件的选择依据
1.3 ANSYS软件主要功能
1.4 LS-DYNA软件的主要特点及应用
1.5 HyperWorks软件功能
1.5.1 HyperWorks软件的主要模块
1.5.2 HyperWorks软件的优化工具
第2章 ANSYS软件应用基础
2.1 ANSYS软件使用的几个问题
2.1.1 ANSYS软件启动与退出
2.1.2 ANSYS菜单结构
2.1.3 ANSYS软件求解步骤
2.1.4执行分析前的准备工作
2.1.5 ANSYS软件单位制
2.2定义单元属性
2.2.1定义单元类型
2.2.2定义单元实常数
2.2.3定义材料特性
2.3建立实体模型
2.3.1两种实体模型构建方法
2.3.2坐标系和工作平面
2.3.3基本图元创建方法
2.3.4常用图形操作工具
2.3.5图元的选择与显示
2.4实体模型导入ANSYS的方法
2.5布尔运算及操作
2.5.1布尔运算
2.5.2布尔运算失败时采取的措施
2.6网格划分工具
2.6.1单元属性控制
2.6.2智能网格划分控制
2.6.3单元尺寸控制
2.6.4单元形状控制
2.6.5网格类型控制
2.6.6网格划分及清除
2.6.7网格局部细化
2.6.8网格拖拉与扫掠
2.7加载及求解
2.7.1载荷的种类
2.7.2施加载荷的方法
2.7.3求解
2.8后处理
2.8.1通用后处理器（POST1）
2.8.2时间 历程后处理器（POST26）
2.9 ANSYS实例——角支架结构静力分析
2.9.1问题描述
2.9.2角支架结构静力分析具体步骤
第3章 ANSYS／LS-DYNA软件应用基础
3.1 ANSYS／LS-DYNA软件的求解步骤
3.2单元类型及选择
3.3材料模型及状态方程
3.3.1材料模型及定义
3.3.2状态方程
3.4 PART的概念及使用
3.5接触算法
3.5.1目标面与接触面的概念
3.5.2接触算法及类型
3.5.3接触的定义
3.6加载、求解及控制
3.6.1数组的定义
3.6.2施加约束
3.6.3施加载荷
3.6.4初始条件
3.6.5求解控制及选项
3.7结果后处理
3.8修改关键字
第4章 LS-PREPOST后处理软件应用
4.1 LS-PREPOST后处理概述
4.2 LS-PREPOST后处理主要菜单及功能
第三篇 有限元法工程应用
第1章 火箭弹稳定装置静力分析
1.1问题描述
1.2计算条件及要求
1.3火箭弹稳定装置分析求解步骤
1.3.1 ANSYS分析前准备工作
1.3.2导入CAD创建的实体模型
1.3.3定义单元属性
1.3.4划分自由网格
1.3.5施加约束和载荷
1.3.6求解
1.3.7查看分析结果
1.3.8退出ANSYS
第2章 火箭弹模态分析
2.1问题描述
2.2计算条件及要求
2.3火箭弹模态分析求解步骤
2.3.1分析前准备工作
2.3.2建立实体模型
2.3.3定义单元属性
2.3.4划分自由网格
2.3.5求解设置模态
2.3.6求解
2.3.7查看分析结果
2.3.8退出ANSYS
第3章 铜弹冲击刚性壁非线性分析
3.1问题描述
3.2铜弹冲击刚性壁求解步骤
3.2.1定义工作文件名及工作标题
3.2.2定义单元属性
3.2.3生成有限元模型
3.2.4定义分析类型和选项
3.2.5施加载荷并求解
3.2.6检查计算结果
3.2.7退出ANSYS
第4章 高速弹丸侵彻混凝土靶板
4.1问题描述
4.2高速弹丸侵彻混凝土靶板求解步骤
4.2.1设置工作目录和工作文件
4.2.2定义单元属性
4.2.3创建弹丸和混凝土靶板实体模型
4.2.4划分网格
4.2.5创建PART定义接触及算法
4.2.6定义对称面约束和边界约束
4.2.7设置分析求解选项
4.2.8编辑修改K文件
4.2.9求解
4.2.10观察混凝土靶板的开坑和层裂
4.2.11退出ANSYS
第5章 装药爆炸对钢板的破坏效应
5.1问题描述
5.2装药爆炸对钢板的破坏效应求解步骤
5.2.1设置工作目录和工作文件
5.2.2定义单元属性
5.2.3创建实体模型
5.2.4划分映射网格
5.2.5创建PART
5.2.6定义对称约束和厚度方向约束
5.2.7定义PART组
5.2.8设置求解分析相关选项
5.2.9编辑修改K文件
5.2.10求解
5.2.11查看结果
5.2.12退出ANSYS
第6章 爆炸成型弹丸形成过程
6.1问题描述
6.2爆炸成型弹丸形成过程求解步骤
6.2.1设置工作目录和工作文件名
6.2.2定义单元属性
6.2.3创建实体模型
6.2.4划分映射网格
6.2.5创建PART
6.2.6移动药型罩面
6.2.7设定分析求解选项
6.2.8编辑修改K文件
6.2.9求解
6.2.10查看结果
6.2.11退出ANSYS
参考文献