有限元分析与CAE技术基础

有限元分析与CAE技术基础
作 者: 张洪武
出版社: 清华大学出版社
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标 签: 有限元方法
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内容简介

本书较为系统地介绍了有限元方法及与CAE技术有关的基本知识,内容涉及有限元方法理论基础、算法技术、网格剖分技术、图形后处理技术及CAE软件应用中的若干技术问题等,并对国内外部分重要的CAE软件进行了简要的介绍。本书可供从事力学、工程结构分析、计算数学与CAE软件工程的研究与开发人员及相关领域的工程技术人员使用和参考,也司‘作为高等院校相关专业的教材或教学参考书。

图书目录

第1章 绪论

1. 1 CAE的基本概念

1. 2 CAE发展历史

1. 3 CAE分析过程及内容

1. 4 CAE产品的关键技术指标

1. 5 CAE软件中的有限元网格剖分

1. 6 CAE软件的后处理系统

第2章 有限元分析的基础理论与方法

2. 1 引言

2. 2 有限元分析的弹性力学理论基础

2. 2. 1 弹性力学的基本控制方程

2. 2. 2 有限元分析的变分原理基础

2. 2. 3 位移模式有限元法的单元位移模式和形函数

2. 2. 4 单元矩阵与向量具体表达形式举例

2. 3 动力学分析有限元法

2. 3. 1 动力有限元分析的基本方程

2. 3. 2 动力学分析的质量矩阵与阻尼矩阵

2. 3. 3 动力特征值问题

2. 3. 4 基于频域的动力学问题分析

2. 3. 5 减缩动力系统自由度的方法

2. 4 非线性有限元分析

2. 4. 1 材料非线性有限元分析

2. 4. 2 与时间相关的材料非线性问题分析

2. 4. 3 几何非线性问题的有限元分析

2. 4. 4 结构屈曲稳定性分析

2. 4. 5 接触问题有限元分析

2. 5 热传导问题有限元分析方法

2. 5. 1 热传导分析的基本方程

2. 5. 2 热传导方程求解的有限元法

2. 5. 3 非线性热传导分析的有限元法

2. 5. 4 相变热传导问题分析的有限元法

2. 6 电磁问题有限元分析

2. 6. 1 电磁问题分析的基本控制方程

2. 6. 2 电磁场分析的有限元方程

2. 6. 3 二维静态电磁场的有限元分析

2. 6. 4 二维瞬态涡流场的有限元分析

2. 6. 5 三维瞬态涡流场方程的有限元方程

2. 6. 6 电磁储能计算

2. 6. 7 电磁力计算

2. 7 一般场问题的有限元分析方法

第3章 有限元法实施中的若干方法与关键技术

3. 1 矩阵组装与总体方程的形成

3. 1. 1 单元刚度矩阵的坐标变换

3. 1. 2 总体平衡方程的形成与矩阵组装

3. 1. 3 节点编号的优化处理

3. 2 边界条件的处理与总方程求解

3. 2. 1 边界条件的处理

3. 2. 2 总体方程的求解

3. 3 有限元分析中的常用单元

3. 3. 1 空间桁架单元

3. 3. 2 空间梁单元

3. 3. 3 平面三节点三角形单元

3. 3. 4 轴对称问题分析的环单元

3. 3. 5 平面矩形单元

3. 3. 6 空间四面体单元

3. 3. 7 平面等参单元

3. 3. 8 空间等参单元

3. 3. 9 矩形薄板单元

3. 3. 10 三角形薄板单元

3. 3. 11 矩形平板壳单元

3. 3. 12 4节点厚壳单元

3. 4 动力学问题的若干求解方法

3. 4. 1 特征值问题的求解方法

3. 4. 2 求解振动响应的振型叠加法

3. 4. 3 求解振动响应的时域积分方法

3. 5 热传导分析的若干求解技术

3. 5. 1 热传导分析的单元构造

3. 5. 2 稳态热传导有限元分析的求解算法

3. 5. 3 非稳态热传导有限元分析的求解算法

3. 6 非线性有限元分析的基本算法

3. 6. 1 直接迭代法

3. 6. 2 Newton-Raphson方法

3. 6. 3 修正的Newton-Raphson方法

3. 6. 4 增量法

3. 6. 5 弧长法

第4章 有限元分析的前处理系统

4. 1 有限元建模

4. 1. 1 有限元模型

4. 1. 2 几何建模

4. 1. 3 网格生成

4. 1. 4 物理建模

4. 2 有限元网格生成方法

4. 2. 1 有限元网格生成方法综述

4. 2. 2 基于AFT方法的任意平面区域的全自动网格剖分

4. 2. 3 Delaunay三角化方法

4. 2. 4 约束Delaunay三角化方法

4. 2. 5 映射法

4. 2. 6 基于改进八叉树法的三维有限元网格自动生成

4. 3 有限元网格生成的几个研究领域

4. 3. 1 复杂三维组合曲面的有限元网格生成方法

4. 3. 2 闭合曲面剖分方法

4. 3. 3 网格质量优化

4. 3. 4 组合曲面网格剖分算例

4. 3. 5 六面体网格生成

4. 3. 6 网格生成并行算法

4. 3. 7 自适应网格生成方法概述

4. 4 AutoCAD二次开发与CAD/CAE集成

4. 4. 1 AutoCAD二次开发的几种常用开发工具比较

4. 4. 2 ADS

4. 4. 3 ObjectARX

4. 4. 4 MCADAPI

4. 4. 5 基于扩展实体数据的CAD/CAE集成方法

4. 4. 6 有限元建模软件AutoFEM

4. 4. 7 AutoFEM系统主要功能与特性

第5章 CAE软件的后处理系统

5. 1 引言

5. 2 有限元后处理系统的主要功能

5. 3 后处理系统的数据管理

5. 3. 1 后处理系统数据管理的特点

5. 3. 2 结构模型数据的管理

5. 3. 3 计算结果数据的管理

5. 4 后处理系统图形引擎的选取

5. 4. 1 OpenGL简介

5. 4. 2 OpenGL的基本概念

5. 4. 3 OpenGL的特征

5. 4. 4 OpenGL的组成

5. 4. 5 OpenGL绘图基础

5. 5 有限元后处理系统的图形处理功能的实现

5. 5. 1 图形几何变换功能的实现

5. 5. 2 网格图的绘制

5. 5. 3 消隐图的绘制

5. 5. 4 彩色云图的绘制

5. 5. 5 等值线图的绘制

5. 5. 6 变形图的绘制

5. 5. 7 动画图形的绘制

5. 5. 8 梁单元相关图形的绘制

5. 5. 9 各种标识的显示

5. 5. 10 体绘制图形介绍

5. 5. 11 基于扫描面的直接体绘制算法

5. 5. 12 体绘制算法流程

5. 5. 13 矢量场图形基本原理

5. 5. 14 矢量场图形数据空间的转换

5. 5. 15 矢量场图形算法流程与要点

第6章 CAE软件的应用

6. 1 CAE软件的选择与使用

6. 1. 1 CAE软件的选择

6. 1. 2 CAE软件的操作过程

6. 2 CAE软件使用中应注意的问题

6. 2. 1 CAE软件进行结构分析的误差来源

6. 2. 2 针对结构的力学性态确定对CAE软件的功能需求

6. 2. 3 结构的模型化应注意的问题

6. 2. 4 结构的模型化中内部连接与边界条件的处理

6. 2. 5 CAE软件的前处理与后处理使用中应注意的问题

6. 3 部分CAE软件介绍

6. 3. 1 国外部分CAE有限元分析软件简介

6. 3. 2 国外部分有限元分析软件分析功能介绍

6. 3. 3 国产结构有限元分析及优化设计软件JIFEX介绍

参考文献