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工程有限元法及數值分析(石油和化工行業十四五規劃教材普通高等教育一流本科專業建設成果教材)

  • 作者:編者:王維民//李啟行//張婭|責編:丁文璇
  • 出版社:化學工業
  • ISBN:9787122465597
  • 出版日期:2025/05/01
  • 裝幀:平裝
  • 頁數:233
人民幣:RMB 59 元      售價:
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內容大鋼
    有限元數值分析方法是動力機械、流體機械和化工過程機械等機械裝備設計和優化中必不可少的工具。壓力容器等化工過程機械的共性問題是複雜結構的應力分析、強度判定和蠕變及疲勞問題。對於透平壓縮機和火箭渦輪泵等動力裝備,其共性問題是盤/軸類零件的強度與疲勞、軸/葉盤/葉片的動力學、盤軸的可靠連接。本教材梳理這些裝備的共性問題,又結合有限元法的二維平面問題、三維問題、桿-梁問題以及傳熱問題等展開論述,並融入了本領域新的科研成果。
    本書可以作為過程裝備與控制工程、能源與動力機械相關專業的本科生和研究生教材,也可以作為相關領域工程技術人員的參考書。

作者介紹
編者:王維民//李啟行//張婭|責編:丁文璇

目錄
第1章  用有限元方法解決工程問題案例
  1.1  旋轉圓盤應力分析
    1.1.1  問題描述
    1.1.2  彈性力學分析
    1.1.3  平面應力法
    1.1.4  平面應變法
    1.1.5  實體單元法
    1.1.6  對稱法
    1.1.7  殼單元法
  1.2  計算結果對比
  習題
第2章  數值分析及其編程實現
  2.1  數值計算中的誤差
    2.1.1  基本概念
    2.1.2  誤差來源
    2.1.3  總體誤差分析
    2.1.4  數值誤差小結
  2.2  數值微分與數值積分
    2.2.1  數值微分
    2.2.2  數值積分
  2.3  插值方法
    2.3.1  插值的概念及分類
    2.3.2  拉格朗日插值
    2.3.3  樣條插值
  2.4  方程的解
    2.4.1  方程的求解思路
    2.4.2  基本方法介紹
    2.4.3  交叉法
    2.4.4  開型法
    2.4.5  牛頓迭代法
  2.5  矩陣線性方程的求解方法
    2.5.1  用矩陣形式表示線性方程
    2.5.2  線性方程組通用求解方法
    2.5.3  矩陣運算的程序編製
  習題
第3章  平面問題有限元分析
  3.1  兩類彈性力學平面問題
    3.1.1  平面應力問題
    3.1.2  平面應變問題
    3.1.3  彈性力學平面問題的數學描述
  3.2  彈性力學平面問題有限元法
    3.2.1  結構離散化
    3.2.2  單元分析
    3.2.3  建立有限元方程
    3.2.4  施加位移約束
    3.2.5  有限元方程求解
  3.3  其他平面單元類型
    3.3.1  面積坐標
    3.3.2  高次三角形單元
    3.3.3  四結點矩形單元

    3.3.4  四邊形等參單元
  習題
第4章  空間軸對稱問題有限元分析
  4.1  空間軸對稱問題數學描述
    4.1.1  柱坐標系
    4.1.2  空間軸對稱問題變數描述
    4.1.3  空間軸對稱問題的數學方程
  4.2  空間軸對稱問題有限元法分析
    4.2.1  三結點三角形環狀單元位移模式和形函數
    4.2.2  單元應變
    4.2.3  單元應力
    4.2.4  單元結點平衡方程
    4.2.5  單元剛度矩陣
    4.2.6  單元等效結點力
  4.3  實際問題建模與邊界條件施加
    4.3.1  承受內壓的空心圓柱體
    4.3.2  承受外壓的無限長圓柱體
    4.3.3  剛性軸的壓裝配合
    4.3.4  彈性軸的壓裝配合
  習題
第5章  空間問題有限元分析
  5.1  空間問題數學和有限元描述
    5.1.1  基本變數
    5.1.2  基本方程
    5.1.3  邊界條件
    5.1.4  有限元方程
  5.2  四結點四面體單元
    5.2.1  位移模式與形函數
    5.2.2  單元應變
    5.2.3  單元應力
    5.2.4  單元的剛度矩陣
    5.2.5  單元的等效結點力
  5.3  四面體的體積坐標
  5.4  其他三維單元
    5.4.1  高次四面體單元
    5.4.2  長方體單元
    5.4.3  六面體等參元
  習題
第6章  傳熱問題有限元分析
  6.1  伽遼金方法基本介紹
  6.2  二維穩態熱傳導有限元一般格式
    6.2.1  二維穩態熱傳導微分方程
    6.2.2  有限元法單元分析一般格式
    6.2.3  三結點三角形單元和四結點等參元
  6.3  案例分析:IGBT晶元熱疲勞問題
  習題
第7章  動力學問題有限元分析
  7.1  動力學基本公式
    7.1.1  雙自由度系統
    7.1.2  具有分佈質量的連續體系統

  7.2  單元質量矩陣
    7.2.1  局部坐標系中的一維桿單元
    7.2.2  平面桁架單元
    7.2.3  常應變三角形(CST)單元
    7.2.4  軸對稱三結點三角形單元
    7.2.5  四結點四邊形單元
    7.2.6  局部坐標系中的梁單元
    7.2.7  平面梁單元
    7.2.8  四結點四面體單元
  7.3  特徵值與特徵向量
    7.3.1  特徵向量的特性
    7.3.2  求解特徵值與特徵向量
  7.4  Guyan縮減
  7.5  工程案例分析
  習題
第8章  非線性問題有限元分析
  8.1  離心壓縮機軸與葉輪接觸強度分析
    8.1.1  接觸強度的計算過程
    8.1.2  過盈量對接觸強度的影響
    8.1.3  最優過盈量的選取
  8.2  材料非線性
    8.2.1  線彈性本構關係
    8.2.2  非線性彈性本構關係
    8.2.3  彈塑性本構關係
  8.3  幾何非線性
  習題
第9章  桿件結構有限元分析
  9.1  桿單元的有限元分析
    9.1.1  桿單元
    9.1.2  扭轉桿單元
    9.1.3  彎曲梁單元
    9.1.4  考慮剪切的彎曲梁單元
  9.2  桁架結構的有限元分析
    9.2.1  平面桁架結構桿單元的坐標變換
    9.2.2  空間桁架結構桿單元的坐標變換
  9.3  剛架結構的有限元分析
    9.3.1  平面剛架結構有限元分析
    9.3.2  空間剛架結構有限元分析
  習題
第10章  工程案例分析
  10.1  氣流激振下葉片振動及動應力分析
    10.1.1  概述
    10.1.2  氣流激振下葉片動應力求解流程
    10.1.3  葉片結構及流體建模
    10.1.4  葉片的氣動阻尼計算
  10.2  轉子軸系的動力學分析
    10.2.1  軸-齒輪-軸承耦合動力學模型
    10.2.2  靜載荷計算
    10.2.3  高速軸軸承動態特性參數計算
    10.2.4  齒輪耦合軸系多模態特徵研究

  10.3  基於干氣密封流-熱-固耦合的可靠性分析
    10.3.1  干氣密封系統流場-溫度場耦合分析
    10.3.2  干氣密封系統流-熱-固耦合研究
  習題
參考文獻

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