ANSYS 7.0分析实例与工程应用

出版者:机械工业出版社

作者:邢静忠

页数:0

出版时间:2004-05-01

价格:56.0

isbn号码:9781111374693

具体描述

本书以命令行方式通过大量教学实例和工程应用实例，介绍了建立模型、求解和结果后处理的全过程，内容覆盖杆系、梁系、板壳和实体结构的静力分析和动力学分析。以实例讲解为主线，辅助以理论分析和计算结果比较评价，使读者在学习ANSYS命令行操作的同时，不断提高评价计算结果的能力和理论修养，全书算例注重问题的力学模型分析和结果分析。

本书最大的特点是，用命令行方式结合实例讲解常用命令和求解过程，所选择

目录信息

前言
第1篇 教学实例篇
第1章 简单拉压杆结构
第2章 梁的弯曲问题
第3章 杆系稳定性计算
第4章 实体模型应力分析
第5章 膜和薄壳问题
第6章 板的弯曲和壳体计算
第7章 简单振动系统
第8章 梁的振动分析
第9章 膜板和实体振动
第10章 平面建模分析和三维实体建模
第11章 最优化设计
第12章 层合板和断裂力学
第2篇 工程应用篇
第13章 用APDL
· · · · · · (收起)

用户评价

本书在优化设计方面的介绍，让我感到有些碎片化，缺乏一个系统性的框架。虽然 ANSYS 7.0 具备一定的优化功能，可以基于参数来调整模型，并寻找最优解，但书中对这一功能的展示，更多的是一种“演示”，而不是一种“教学”。例如，如果我有一个翼型，我希望通过调整翼型参数来获得最佳的升阻比，那么我应该如何定义我的优化目标，如何设置设计变量，以及如何选择优化算法？书中似乎并没有提供这样的流程指导。更多的是，看到书中有一个实例，是关于某个零件的尺寸优化，然后直接展示了优化后的结果。我希望作者能更深入地讲解优化设计的基本原理，包括响应面法、遗传算法等常用优化算法的适用场景，以及如何有效地设置优化参数和约束条件。优化设计是提升工程效率和产品性能的重要手段，一个好的教科书应该能够引导读者掌握这一技能，而不是仅仅展示其存在。

尽管《ANSYS 7.0分析实例与工程应用》这本书提供了大量工程实例，然而在实际应用过程中，我发现其中关于模型简化策略的讨论显得较为单薄。在许多实际工程问题中，由于模型的复杂性，往往需要进行适当的简化才能有效地进行分析。这本书虽然展示了如何构建模型并进行分析，但对于“何时可以简化”、“如何判断简化是否合理”、“不同简化方式对结果精度的影响”等关键问题，并没有给出系统的指导。例如，在进行轴承座的静力分析时，书中直接构建了完整的实体模型，并施加了载荷和约束。然而，对于这个模型，是否存在可以将其视为壳体或梁单元来近似分析的可能？如果存在，这种近似的精度如何？书中对此缺乏深入的探讨。此外，对于网格划分策略，虽然列举了不同的网格类型和划分方法，但对于如何根据不同的工程问题选择最优的网格密度和类型，以及网格质量对计算结果的影响，也只是点到为止。在某些高应力区域，我期望能看到关于自适应网格划分的介绍，或者至少是手动加密网格的详细说明和其效果对比。这本书更侧重于“如何做”，而对于“为什么这么做”以及“做完后如何评估”的思考，则相对欠缺。

对于振动分析和模态分析，这本书提供的案例虽然可以展示基本的操作流程，但我总觉得缺少了一些对工程意义的深入挖掘。例如，在进行一个结构的模态分析后，得到了前几个固有频率和对应的振型。但是，如何根据这些结果来判断结构的动力学稳定性？如何判断哪些频率是需要特别关注的，因为它们可能与外部激励频率发生共振？书中似乎只是简单地展示了振型图，而没有深入分析这些振型在实际工程中的含义，以及如何通过改变结构设计来避免潜在的共振风险。例如，在一个桥梁设计的案例中，了解其固有频率对于防止风致振动或者地震响应至关重要。如果书中能结合一些工程实例，讲解如何通过改变质量分布、刚度分布来调整固有频率，从而规避危险频率，那将极大地提升本书的实用价值。目前来看，这本书更多的是教授如何“跑”模态分析，而对于如何“用”模态分析，解读其结果并指导设计，则略显不足。

在阅读《ANSYS 7.0分析实例与工程应用》时，我注意到书中在网格收敛性研究方面的探讨几乎是空白的。在有限元分析中，网格的质量和密度直接影响到计算结果的精度，而进行网格收敛性研究是评估结果可靠性的重要步骤。这本书虽然在介绍实例时会提及网格的划分，但并没有引导读者去系统地进行不同网格密度下的分析，并通过对比结果来判断是否达到了收敛。例如，在一个静态结构分析的实例中，我可能会对某个高应力区域进行网格加密，然后再次运行分析，看看应力值是否会发生显著变化。如果变化不大，则可以认为结果已经收敛。但书中并没有提供这样的步骤指导，也没有解释为什么要进行网格收敛性研究，以及如何量化“收敛”。这对于希望得到严谨分析结果的用户来说，是一个明显的短板。一个好的工程分析，不仅仅是得到一个结果，更重要的是要证明这个结果是可靠的。缺乏对网格收敛性研究的介绍，使得本书提供的实例分析，在严谨性上有所欠缺，读者难以对其结果的精度有一个清晰的认识。

在接触《ANSYS 7.0分析实例与工程应用》这本书的过程中，我发现其在后处理分析和结果解释方面，给我留下了许多疑问。书中展示了各种云图和曲线图，例如应力分布图、位移云图等，这些可视化结果固然直观，但如何解读这些结果，如何从中提取有用的工程信息，书中并没有深入阐述。例如，在看到某个区域的应力很高时，除了直观地认为该区域存在潜在失效风险外，书中并没有引导读者去分析应力集中的原因（如几何突变、载荷施加方式等），也没有提供相应的评估标准（如屈服强度、许用应力等）。对于更复杂的分析，例如模态分析，书中展示了振型图，但如何根据振型和固有频率来评估结构的动力学特性，如何避免共振，这些关键的工程判断，书中几乎没有涉及。我期待的是，在展示分析结果后，能有针对性的讲解，例如，如何通过对比不同工况下的位移结果来评估结构的刚度，如何通过检查应力集中区域的网格密度来判断结果的可靠性，以及如何使用 ANSYS 的内置工具来提取关键点的数值结果，并与其他工程规范或设计标准进行比对。这本书更像是展示“做什么”和“怎么做”，而对于“这些结果意味着什么”以及“接下来该如何做”的指导，则显得不足。

对于热分析和热应力分析的结合，这本书提供了一些基础的案例，但我认为其在传热机理的深入探讨上有所欠缺。在实际工程中，热量传递的方式多种多样，包括传导、对流和辐射。书中虽然可以施加温度载荷，或者通过边界条件来模拟对流，但对于辐射传热的建模，或者复杂对流边界条件的精确定义，并没有给出足够详细的说明。例如，在一个发动机部件的热分析中，除了缸体内部的燃烧产物对流传热外，还有与周围空气的自然对流和辐射换热。如果这些因素都未能准确模拟，最终的热应力结果可能会有较大的偏差。我期望书中能更详细地讲解如何根据实际情况选择合适的传热模型，如何定义辐射系数和环境温度，以及如何处理不同传热机制之间的耦合。此外，对于瞬态热分析，即温度随时间变化的分析，书中似乎也没有提供足够的案例，而瞬态分析在许多工程问题中至关重要，例如启动或关闭过程中的温度变化。

我发现这本书在非线性分析的介绍上，着实让人有些意犹未尽。虽然书中列举了一些涉及非线性的工程问题，例如材料非线性（塑性）或者大变形，但对于非线性分析的求解器设置、收敛准则的理解，以及如何处理可能出现的收敛问题，书中并没有给出足够的指导。很多时候，非线性分析比线性分析要复杂得多，需要用户对求解过程有更深入的理解。例如，当材料屈服后，其应力-应变关系会发生变化，这需要求解器迭代计算才能得到最终结果。书中仅仅是展示了如何设置材料的非线性本构关系，而对于求解器在迭代过程中如何更新刚度矩阵，如何判断是否达到收敛，以及当求解不收敛时，有哪些常见的解决方法，比如调整荷载增量步、改变求解器选项等，这些关键信息却付之阙如。对于初学者而言，一旦遇到非线性分析中的收敛问题，很容易感到束手无策。我希望作者能在后续版本中，增加专门的章节，详细讲解各类非线性分析的特点，以及求解器的工作原理和常用的调试技巧。

这本书在单元选择和类型上的介绍，给我的感受是比较笼统。虽然 ANSYS 7.0 提供了非常丰富的单元库，但书中针对不同工程问题，究竟应该选择哪种类型的单元，其背后的考量因素是什么，却没有给出明确的指导。举个例子，在进行薄壁结构的分析时，是优先考虑壳单元，还是在某些情况下使用实体单元配合适当的网格细化也是可行的？书中更多的是直接给出一个实例，然后直接选择某个单元类型进行分析，缺乏一种“诊断”式的思维过程。比如，对于一个复杂的曲面零件，如果需要进行热应力分析，选择哪种单元能更好地捕捉温度梯度和变形，以及如何评估不同单元类型对结果精度的影响，书中并没有深入讲解。我希望作者能在介绍具体实例之前，先对该工程问题进行简单的力学建模分析，然后基于此分析结果，给出选择单元类型的理由和依据。例如，如果一个零件主要承受弯曲和拉伸，且厚度远小于其平面尺寸，那么选择壳单元会更加高效和精确。反之，如果零件内部存在复杂的应力集中或三维变形，则需要考虑实体单元。这种“由问题到单元”的逻辑推导，对于提升读者的工程判断能力至关重要。

这本书的标题虽然吸引人，但实际翻开后，我发现它在一些关键的理论深度上略显不足，尤其是在对ANSYS 7.0内部算法的详细解析方面。虽然书中提供了丰富的实例，并且这些实例确实涵盖了工程领域的一些常见问题，但对于初学者而言，如果想深入理解其背后的数学原理和有限元方法的核心概念，这本书可能无法提供足够的支持。我期待的是，在讲解一个结构分析实例时，能有关于节点方程组的构建过程，包括单元刚度矩阵的推导，以及整体刚度矩阵组装的详细步骤。此外，对于边界条件的施加，书中更多地是通过点击操作来呈现，而忽略了其在数学模型中的具体体现，比如如何将约束条件转化为线性方程组，以及载荷的离散化处理。这种“知其然不知其所以然”的讲解方式，虽然便于快速上手，但对于希望建立扎实理论基础的用户来说，未免有些遗憾。尤其是在进行复杂模型分析时，当出现不收敛或结果异常的情况，没有深厚的理论功底，很难定位问题的根源。我希望作者能在后续版本中，适当增加一些理论推导和算法原理的阐述，哪怕是简化的版本，也能极大地提升本书的学术价值和对读者的启发性。这本书更像是一本操作手册，而非一本理论与实践并驾齐驱的教材。

本书对于复杂载荷和边界条件的施加的描述，虽然给予了多种选项，但在实际操作中，我发现其在处理一些特殊情况时，显得不够灵活和全面。例如，书中展示了集中力、均布力、压力等常见的载荷施加方式，也包含了固定约束、位移约束等。然而，在遇到诸如非线性载荷（随时间变化的载荷、温度相关的载荷）或者非常规的约束条件（例如，曲面上的法向约束，或者一个点到另一个点的相对位移约束）时，书中并没有提供足够的指导。以一个连接件的分析为例，其载荷的传递可能涉及到接触面的摩擦力，而摩擦力的性质是依赖于正压力的，这本身就构成了一种非线性关系。书中虽然提及了接触选项，但对于如何准确定义接触类型、摩擦系数，以及其对分析结果的影响，并未深入探讨。此外，对于多体结构的仿真，如果各部件之间存在复杂的运动关系，如何通过约束和连接来精确模拟，书中也缺乏系统性的讲解。我希望作者能在这一部分，增加一些关于多体动力学仿真、接触力学、以及如何施加复杂边界条件的案例和详细的解析，让读者能够更灵活地应对各种工程难题。