- 工程有限元法及数值分析(石油和化工行业十四五规划教材普通高等教育一流本科专业建设成果教材)
- - 作者：编者:王维民//李启行//张娅|责编:丁文璇
  - 出版社：化学工业
  - ISBN：9787122465597
  - 出版日期：2025/05/01
  - 页数：233
- 售价：23.6

内容大纲
有限元数值分析方法是动力机械、流体机械和化工过程机械等机械装备设计和优化中必不可少的工具。压力容器等化工过程机械的共性问题是复杂结构的应力分析、强度判定和蠕变及疲劳问题。对于透平压缩机和火箭涡轮泵等动力装备，其共性问题是盘/轴类零件的强度与疲劳、轴/叶盘/叶片的动力学、盘轴的可靠连接。本教材梳理这些装备的共性问题，又结合有限元法的二维平面问题、三维问题、杆-梁问题以及传热问题等展开论述，并融入了本领域新的科研成果。
本书可以作为过程装备与控制工程、能源与动力机械相关专业的本科生和研究生教材，也可以作为相关领域工程技术人员的参考书。
作者介绍
目录
第1章  用有限元方法解决工程问题案例
  1.1  旋转圆盘应力分析
    1.1.1  问题描述
    1.1.2  弹性力学分析
    1.1.3  平面应力法
    1.1.4  平面应变法
    1.1.5  实体单元法
    1.1.6  对称法
    1.1.7  壳单元法
  1.2  计算结果对比
  习题
第2章  数值分析及其编程实现
  2.1  数值计算中的误差
    2.1.1  基本概念
    2.1.2  误差来源
    2.1.3  总体误差分析
    2.1.4  数值误差小结
  2.2  数值微分与数值积分
    2.2.1  数值微分
    2.2.2  数值积分
  2.3  插值方法
    2.3.1  插值的概念及分类
    2.3.2  拉格朗日插值
    2.3.3  样条插值
  2.4  方程的解
    2.4.1  方程的求解思路
    2.4.2  基本方法介绍
    2.4.3  交叉法
    2.4.4  开型法
    2.4.5  牛顿迭代法
  2.5  矩阵线性方程的求解方法
    2.5.1  用矩阵形式表示线性方程
    2.5.2  线性方程组通用求解方法
    2.5.3  矩阵运算的程序编制
  习题
第3章  平面问题有限元分析
  3.1  两类弹性力学平面问题
    3.1.1  平面应力问题
    3.1.2  平面应变问题
    3.1.3  弹性力学平面问题的数学描述
  3.2  弹性力学平面问题有限元法
    3.2.1  结构离散化
    3.2.2  单元分析
    3.2.3  建立有限元方程
    3.2.4  施加位移约束
    3.2.5  有限元方程求解
  3.3  其他平面单元类型
    3.3.1  面积坐标
    3.3.2  高次三角形单元
    3.3.3  四结点矩形单元

    3.3.4  四边形等参单元
  习题
第4章  空间轴对称问题有限元分析
  4.1  空间轴对称问题数学描述
    4.1.1  柱坐标系
    4.1.2  空间轴对称问题变量描述
    4.1.3  空间轴对称问题的数学方程
  4.2  空间轴对称问题有限元法分析
    4.2.1  三结点三角形环状单元位移模式和形函数
    4.2.2  单元应变
    4.2.3  单元应力
    4.2.4  单元结点平衡方程
    4.2.5  单元刚度矩阵
    4.2.6  单元等效结点力
  4.3  实际问题建模与边界条件施加
    4.3.1  承受内压的空心圆柱体
    4.3.2  承受外压的无限长圆柱体
    4.3.3  刚性轴的压装配合
    4.3.4  弹性轴的压装配合
  习题
第5章  空间问题有限元分析
  5.1  空间问题数学和有限元描述
    5.1.1  基本变量
    5.1.2  基本方程
    5.1.3  边界条件
    5.1.4  有限元方程
  5.2  四结点四面体单元
    5.2.1  位移模式与形函数
    5.2.2  单元应变
    5.2.3  单元应力
    5.2.4  单元的刚度矩阵
    5.2.5  单元的等效结点力
  5.3  四面体的体积坐标
  5.4  其他三维单元
    5.4.1  高次四面体单元
    5.4.2  长方体单元
    5.4.3  六面体等参元
  习题
第6章  传热问题有限元分析
  6.1  伽辽金方法基本介绍
  6.2  二维稳态热传导有限元一般格式
    6.2.1  二维稳态热传导微分方程
    6.2.2  有限元法单元分析一般格式
    6.2.3  三结点三角形单元和四结点等参元
  6.3  案例分析：IGBT芯片热疲劳问题
  习题
第7章  动力学问题有限元分析
  7.1  动力学基本公式
    7.1.1  双自由度系统
    7.1.2  具有分布质量的连续体系统

  7.2  单元质量矩阵
    7.2.1  局部坐标系中的一维杆单元
    7.2.2  平面桁架单元
    7.2.3  常应变三角形（CST）单元
    7.2.4  轴对称三结点三角形单元
    7.2.5  四结点四边形单元
    7.2.6  局部坐标系中的梁单元
    7.2.7  平面梁单元
    7.2.8  四结点四面体单元
  7.3  特征值与特征向量
    7.3.1  特征向量的特性
    7.3.2  求解特征值与特征向量
  7.4  Guyan缩减
  7.5  工程案例分析
  习题
第8章  非线性问题有限元分析
  8.1  离心压缩机轴与叶轮接触强度分析
    8.1.1  接触强度的计算过程
    8.1.2  过盈量对接触强度的影响
    8.1.3  最优过盈量的选取
  8.2  材料非线性
    8.2.1  线弹性本构关系
    8.2.2  非线性弹性本构关系
    8.2.3  弹塑性本构关系
  8.3  几何非线性
  习题
第9章  杆件结构有限元分析
  9.1  杆单元的有限元分析
    9.1.1  杆单元
    9.1.2  扭转杆单元
    9.1.3  弯曲梁单元
    9.1.4  考虑剪切的弯曲梁单元
  9.2  桁架结构的有限元分析
    9.2.1  平面桁架结构杆单元的坐标变换
    9.2.2  空间桁架结构杆单元的坐标变换
  9.3  刚架结构的有限元分析
    9.3.1  平面刚架结构有限元分析
    9.3.2  空间刚架结构有限元分析
  习题
第10章  工程案例分析
  10.1  气流激振下叶片振动及动应力分析
    10.1.1  概述
    10.1.2  气流激振下叶片动应力求解流程
    10.1.3  叶片结构及流体建模
    10.1.4  叶片的气动阻尼计算
  10.2  转子轴系的动力学分析
    10.2.1  轴-齿轮-轴承耦合动力学模型
    10.2.2  静载荷计算
    10.2.3  高速轴轴承动态特性参数计算
    10.2.4  齿轮耦合轴系多模态特征研究

  10.3  基于干气密封流-热-固耦合的可靠性分析
    10.3.1  干气密封系统流场-温度场耦合分析
    10.3.2  干气密封系统流-热-固耦合研究
  习题
参考文献

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