本書介紹了有限元法的基礎原理、ANSYS軟件操作、建模方法、結果分析及工程應用，堅持理論與實踐的結合，強調實用性和可操作性。全書分為三部分，第一部分由第1～4章組成，介紹有限元法的基本原理和分析過程；第二部分由第5～9章組成，介紹ANSYS軟件的基本操作；第三部分由第10～11章組成，介紹有限元分析的工程應用。為了兼顧缺乏彈性力學知識的讀者，在第1章對有限元法中涉及的彈性力學基本知識做了簡要介紹。
王新榮，佳木斯大學教授，畢業于哈爾濱工程大學機械設計及理論專業，佳木斯大學重點學科（機械工程）帶頭人，黑龍江省省級精品課程負責人，佳木斯大學教學名師。曾獲黑龍江省自然科學技術學術成果二等獎，黑龍江省第十屆自然科學技術學術成果獎二等獎，黑龍江省機械工業廳科學技術進步二等獎等榮譽稱號。
第1章 有限元法簡介
1.1 有限元法的產生
1.1.1 有限元法的發展過程
1.1.2 有限元法的基本思想
1.1.3 有限元法的分類
1.2 有限元法的步驟
1.2.1 有限元法基本步驟
1.2.2 有限元解的誤差及產生原因
1.2.3 有限元法的特點
1.3 有限元法的應用
1.3.1 有限元法的應用領域
1.3.2 有限元法在工程中的應用
1.3.3 有限元法在產品開發中的作用
1.4 彈性力學基本知識
1.4.1 彈性力學的基本假設
1.4.2 彈性力學的基本變量
1.4.3 彈性力學的基本方程
1.4.4 彈性問題的能量原理
1.4.5 彈性力學的平面問題
習題
第2章 平面問題的有限元法
2.1 結構的離散化
2.2 單元分析
2.2.1 位移函數
2.2.2 單元應變
2.2.3 單元應力
2.2.4 單元剛度矩陣
2.3 單元等效節點力
2.4 整體分析
2.5 有限元法解題過程與算例
2.6 邊界條件的處理
2.7 計算結果的整理
2.8 矩形單元
2.8.1 位移函數
2.8.2 單元應變
2.8.3 單元應力
2.8.4 單元剛度矩陣
2.8.5 單元等效節點力
2.8.6 整體平衡方程
2.8.7 矩形單元與三角形單元比較
2.8.8 解答的收斂性
習題
第3章 空間問題和軸對稱問題有限元法
3.1 空間問題的特點
3.2 采用四面體單元解一般空間問題
3.2.1 結構離散化
3.2.2 單元位移函數
3.2.3 單元的應變與應力
3.2.4 單元剛度矩陣
3.2.5 單元等效節點力
3.3 軸對稱問題的有限元法
3.3.1 軸對稱問題定義
3.3.2 基本變量和基本方程
3.3.3 軸對稱問題的網格劃分
3.3.4 軸對稱問題的單元分析
習題
第4章 等參數單元與數值積分
4.1 等參數單元的基本概念
4.2 平面8節點四邊形等參數單元
4.2.1 單元位移函數
4.2.2 單元應變
4.2.3 單元應力
4.2.4 單元剛度矩陣
4.3 空間20節點六面體等參數單元
4.3.1 單元位移函數
4.3.2 單元應變
4.3.3 單元應力
4.3.4 單元剛度矩陣
4.3.5 單元等效節點力
4.4 高斯求積法
習題
第5章 ANSYS軟件簡介
5.1 ANSYS概述
5.1.1 ANSYS簡介
5.1.2 ANSYS啟動、退出與GUI環境
5.2 ANSYS常用菜單與對話框操作
5.2.1 主菜單
5.2.2 工具菜單
5.2.3 輸入窗口
5.2.4 快捷功能圖標按鈕
5.2.5 工具條按鈕
5.2.6 可見/隱藏按鈕
5.2.7 對話框執行按鈕
5.2.8 圖形變換對話框
5.2.9 圖形拾取
5.3 ANSYS的坐標系
5.3.1 總體坐標系
5.3.2 局部坐標系
5.3.3 工作平面
5.3.4 激活坐標系（當前坐標系）
5.4 ANSYS有限元分析過程及實例入門
5.4.1 ANSYS有限元分析的基本步驟
5.4.2 ANSYS分析實例入門
習題
第6章 實體建模技術
6.1 實體建模概述
6.1.1 ANSYS實體建模的方法
6.1.2 ANSYS實體建模菜單系統
6.2 創建基本幾何對象
6.2.1 關鍵點的創建
6.2.2 線的創建
6.2.3 面的創建
6.2.4 體的創建
6.3 布爾運算
6.4 拖拉
6.5 編輯功能
6.5.1 縮放
6.5.2 移動
6.5.3 復制
6.5.4 鏡像
6.5.5 編輯操作綜合訓練
6.6 合并重合幾何對象
6.7 刪除幾何對象
6.8 軸承座實體建模實例
習題
第7章 網格劃分與創建有限元模型技術
7.1 創建有限元模型概述
7.1.1 ANSYS創建有限元模型的方法
7.1.2 創建有限元模型的基本過程
7.2 定義單元屬性
7.2.1 定義單元類型
7.2.2 定義實常數
7.2.3 定義材料屬性
7.3 直接法創建有限元模型實例
7.4 網格劃分控制
7.4.1 網格劃分工具
7.4.2 設置單元屬性
7.4.3 網格密度控制
7.4.4 單元尺寸控制
7.4.5 單元形狀控制
7.4.6 網格劃分器選擇
7.4.7 網格加密操作
7.5 清除實體模型上的網格
習題
第8章 施加載荷與求解
8.1 求解概述
8.2 單載荷步求解過程
8.2.1 選擇分析類型
8.2.2 設置分析類型選項
8.2.3 載荷及其分類
8.2.4 載荷步與載荷子步
8.2.5 設置載荷步選項
8.2.6 求解控制對話框
8.3 多載荷步求解
8.4 定義載荷
8.4.1 施加載荷的途徑
8.4.2 定義載荷菜單系統
8.4.3 載荷顯示
8.5 施加結構載荷
8.5.1 施加位移約束
8.5.2 施加集中力載荷
8.5.3 施加壓力載荷
8.5.4 施加體載荷
8.5.5 施加慣性載荷
8.5.6 施加特殊載荷
8.6 進行求解
8.6.1 模型檢查
8.6.2 選擇合適的求解器
8.6.3 求解的實施
8.6.4 中斷和重新啟動
習題
第9章 后處理技術
9.1 后處理概述
9.1.1 后處理器
9.1.2 結果文件
9.1.3 結果數據
9.2 通用后處理技術
9.2.1 通用后處理的一般步驟
9.2.2 選擇結果文件與結果數據
9.2.3 查看結果文件包含的結果序列
9.2.4 讀入用于后處理的結果序列
9.2.5 結果輸出方式控制
9.2.6 圖形顯示結果
9.2.7 列表顯示結果信息
9.2.8 查詢節點及單元結果
9.2.9 抓取結果顯示圖片
9.2.10 動畫顯示結果
9.3 時間歷程后處理技術
9.3.1 定義和存儲變量
9.3.2 變量的操作
9.3.3 查看變量
9.3.4 動畫技術
習題
第10章 靜力分析
10.1 結構靜力分析簡介
10.2 鋼支架的平面問題分析
10.3 聯軸器的三維結構分析
10.4 轉輪的軸對稱結構分析
10.5 輪子的周期對稱結構分析
10.6 懸臂梁的幾何非線性分析
習題
第11章 動力學分析
11.1 ANSYS動力分析簡介
11.1.1 動力分析的概念
11.1.2 動力分析的類型
11.1.3 動力分析的基本步驟
11.2 飛機機翼的模態分析
11.3 彈簧質量系統的諧響應分析
11.4 鋼梁的瞬態動力學分析
習題
參考文獻
前 言
“有限元法”是伴隨著電子計算機技術的普及應用而迅速發展起來的一種非常有效的數值計算方法，在當今工程分析中獲得了最為廣泛的應用。目前有限元法已經成為工程設計和科研領域不可或缺的一項重要技術和分析手段，解決了大量的實際問題，為國民經濟建設做出了巨大貢獻。
本書全面、系統地介紹了有限元法的基本原理、ANSYS軟件操作、結果分析及工程應用。在兼顧基礎知識的同時，強調實用性和可操作性。讓讀者不僅對有限元原理及方法有較全面的了解，更重要的是學會如何使用有限元法解決實際問題。
讀者可以跟隨本書所介紹的分析步驟和過程快速入門，在比較短的時間內，使讀者既能知其然，又能知其所以然，真正掌握ANSYS有限元分析方法，并能靈活地應用于實際問題中。本書堅持理論與實踐緊密結合的原則，將有限元理論與ANSYS操作揉合在一起，以期有助于促進有限元理論與ANSYS軟件的學習、應用、推廣與普及。
本書分為三部分，第一部分由第1～4章組成，介紹了有限元法的基本原理及方法；第二部分由第5～9章組成，介紹了ANSYS軟件的操作；第三部分由第10～11章組成，介紹了ANSYS有限元分析的工程應用。具體內容為：第1章介紹了有限元法的基本思想及基本步驟，并通過彈性力學問題來介紹有限元法的基本理論；第2章以彈性力學平面問題為對象，詳細介紹和討論了有限元法的基本原理和過程；第3章介紹了空間問題和軸對稱問題的有限元法；第4章講述了有限元法中的等參數單元；第5章主要介紹了ANSYS軟件的基本知識、各種常用菜單與對話框的基本操作方法，該部分內容是熟練使用ANSYS軟件的基礎；第6章從實體模型的基本概念講起，詳細介紹了ANSYS實體建模的思路及方法，包括自底向上建模、自頂向下建模、布爾運算、編輯圖元等；第7章介紹了網格劃分與創建有限元模型技術；第8章介紹了ANSYS施載與求解技術，包括求解器的菜單系統、基本求解步驟、載荷施加以及載荷步設置、求解控制等內容；第9章介紹了后處理技術，包括通用后處理技術和時間歷程后處理技術，其中包括讀取結果數據、結果輸出方式控制、圖形顯示結果以及抓圖、動畫顯示結果，變量的定義和存儲、變量的數學運算、變量數據的顯示和變形過程的動畫顯示等內容；第10章介紹了靜力分析，包括結構靜力分析簡介及分析實例；第11章介紹了動力學分析，包括動力分析概念、類型、步驟以及動力學分析實例。
本書第2、10、11章由佳木斯大學的王新榮編寫；第７～9章由佳木斯大學的初旭宏編寫；第3、5章由黑龍江大學的劉國華編寫；第1、4章由廣東省心血管病研究所的李珊編寫；第6章由哈爾濱工程大學的劉賀平編寫。王俊發教授對全書進行了仔細審閱。
在本書編寫過程中，參考了大量的教材、專著和論文等文獻資料，在此表示感謝。
由于時間倉促，加之編者水平有限，書中難免存在疏漏和不足之處，懇請專家和廣大讀者批評指正。
2015年1月
新書資訊