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第1章 绪论1

1.1数值模拟技术1

1.1.1引言1

1.1.2数值分析方法2

1.2科学与工程数据可视化3

1.2.1科学与工程数据可视化的意义3

1.2.2数据可视化的特点4

1.2.3数据可视化的发展4

1.2.4数据可视化的过程6

1.2.5数据可视化的应用7

1.3数值模拟软件8

1.3.1数值模拟软件呈现的趋势特征8

1.3.2大型数值模拟软件10

第2章 软件工程基础13

2.1概述13

2.1.1软件与软件的组成13

2.1.2软件工程及其发展15

2.2需求分析及可行性分析16

2.2.1需求分析16

2.2.2可行性分析19

2.3软件设计基础20

2.3.1软件设计阶段的任务21

2.3.2软件总体结构设计22

2.3.3数据结构设计22

2.3.4软件过程设计22

2.3.5过程设计技术和工具22

2.3.6软件设计过程23

第3章 程序语言28

3.1程序与程序员29

3.2程序语言简史29

3.3程序语言评价标准32

3.3.1可读性32

3.3.2可写性35

3.3.3可靠性36

3.3.4代价37

3.4影响语言设计的因素及语言分类38

3.5程序实现方法38

3.5.1编译39

3.5.2单纯解释39

3.5.3混合实现系统结果39

3.5.4预处理器40

3.6程序设计环境40

3.7 Fortran语言40

3.8 C语言42

3.9 Java语言44

第4章MATLAB软件及其应用48

4.1 MATLAB及其特点48

4.2桌面工具与开发环境49

4.2.1主菜单51

4.2.2工具栏53

4.2.3当前路径54

4.2.4工作区间54

4.2.5命令窗54

4.2.6历史命令记录54

4.3 MATLAB通用命令55

4.3.1帮助命令55

4.3.2工作空间管理55

4.3.3路径管理55

4.3.4操作系统指令56

4.4 MATLAB变量与赋值56

4.4.1变量名规则56

4.4.2预定义变量57

4.4.3数据显示格式57

4.4.4复数57

4.4.5直接赋值语句57

4.4.6函数调用语句58

4.5 MATLAB基本运算58

4.5.1算术运算58

4.5.2关系运算58

4.5.3逻辑操作59

4.5.4特殊运算符59

4.5.5基本数学函数59

4.6 MATLAB向量和矩阵运算60

4.6.1创建向量60

4.6.2矩阵输入61

4.6.3矩阵运算63

4.7 MATLAB语言编程65

4.7.1语言流程控制66

4.7.2文本M文件68

4.7.3函数M文件68

4.8 MATLAB绘图68

4.8.1常用作图命令和函数69

4.8.2坐标控制69

4.8.3图形窗口的分割70

4.8.4二维绘图70

4.8.5三维绘图74

4.8.6动画生成77

4.9 MATLAB有限元数值计算78

4.9.1有限元法求解平面桁架结构78

4.9.2弹性力学平面问题有限元求解82

4.9.3一维传热问题有限元求解87

4.10 MATLAB界面制作示例90

4.10.1新建图形用户界面90

4.10.2图形用户界面GUI设计界面91

4.10.3天线多目标优化程序操作选择窗口91

4.10.4数据文件输入方式操作界面92

4.10.5参数输入方式操作界面93

4.10.6界面运行结果及以文本方式打开的数据结果文件95

4.10.7界面设计部分程序说明95

4.11基于MATLAB的地震信号处理98

第5章 有限元数值模拟方法的计算机实现103

5.1有限元法的实施过程103

5.2有限元分析前处理104

5.2.1几何建模104

5.2.2网格生成105

5.2.3物理建模107

5.2.4网格测试108

5.2.5计算结果的评价与误差分析108

5.2.6自适应与缩减网格有限元法109

5.3线性代数方程组的求解110

5.3.1直接解法111

5.3.2迭代解法114

5.4后处理程序115

第6章 有限元分析软件ANSYS及其应用117

6.1 ANSYS软件介绍117

6.2槽形截面梁分析119

6.2.1问题描述119

6.2.2详细操作步骤120

6.3复合铺层板分析127

6.3.1问题描述127

6.3.2详细操作步骤128

6.3.3结果分析131

6.4叠梁弯曲的数值分析134

6.4.1问题描述135

6.4.2详细操作步骤135

6.5永磁缓速器磁头的热分析147

6.5.1问题描述147

6.5.2详细操作步骤148

6.5.3结果分析155

6.6薄壁柱壳结构的轴压稳定性分析155

6.6.1光滑薄壁圆柱壳轴压稳定性分析155

6.6.2薄壁加筋圆柱壳轴压稳定性分析162

第7章 有限元软件ABAQUS基础166

7.1 ABAQUS软件简介166

7.1.1单位设定167

7.1.2基本特征167

7.1.3重要文件169

7.2 ABAQUS/CAE操作过程170

7.2.1 PART步创建模型170

7.2.2 PROPERTY步定义属性171

7.2.3 ASSEMBLY步装配实例174

7.2.4 STEP步定义分析步与输出176

7.2.5 INTERACTION步定义接触与相互作用179

7.2.6 LOAD步加载边界条件和载荷180

7.2.7 MESH步划分网格183

7.2.8 JOB步提交管理分析作业185

7.2.9 VISUALIZATION步后处理186

第8章ABAQUS分析实例190

8.1带孔平板的应力集中分析190

8.1.1问题描述190

8.1.2基本理论190

8.1.3详细操作步骤191

8.1.4结果分析199

8.2倒角应力分析199

8.2.1问题描述199

8.2.2详细操作步骤200

8.2.3结果分析204

8.3圆管弯扭联合作用下的应力分析204

8.3.1问题描述205

8.3.2基本理论205

8.3.3详细操作步骤205

8.4实心圆轴与空心圆轴对比分析208

8.4.1详细操作过程209

8.4.2数值解与材力解对比分析213

8.5工字梁三维静力分析215

8.5.1问题描述215

8.5.2分析过程215

8.6热膨胀节的作用分析223

8.6.1问题描述224

8.6.2基本理论224

8.6.3详细操作步骤225

8.6.4结果分析228

8.7管的模态分析230

8.7.1问题描述230

8.7.2建模与分析231

第9章ABAQUS非线性分析实例241

9.1铰链连接接触分析241

9.1.1问题描述242

9.1.2详细操作步骤242

9.2材料非线性超静定梁分析256

9.2.1问题描述256

9.2.2详细操作步骤256

9.3板的大变形分析264

9.3.1问题描述264

9.3.2详细操作步骤265

9.4球与平面接触分析273

9.4.1问题描述273

9.4.2详细操作步骤273

9.5大变形橡胶圈接触分析282

9.5.1问题描述282

9.5.2详细操作步骤283

9.6弹塑性材料、大变形接触分析293

9.6.1问题描述293

9.6.2创建几何模型294

9.6.3定义材料截面属性297

9.6.4装配部件298

9.6.5创建载荷步299

9.6.6划分网格300

9.6.7施加约束和载荷301

9.6.8运行程序计算304

9.6.9结果查看304

9.6.10修改模型进行扭曲分析306

9.7含黏弹阻尼材料工字梁动力分析309

9.7.1目的309

9.7.2建模方式309

9.7.3模型描述310

9.7.4建模及分析过程312

9.7.5查看分析结果321

第10章 优化设计及软件324

10.1最优化概论324

10.1.1最优化源于自然324

10.1.2最优化在工程中得到发展325

10.1.3最优化对社会持续发展的作用326

10.1.4最优化模型327

10.2数学规划327

10.2.1数学规划及其发展概述327

10.2.2线性规划330

10.2.3二次规划334

10.2.4通用近似规划337

10.2.5对偶规划339

10.3数学规划程序介绍340

10.3.1常用数学规划程序340

10.3.2程序功能341

10.3.3线性规划程序说明341

10.3.4二次规划程序说明347

10.3.5对偶二次规划程序说明353

10.3.6近似规划程序说明357

10.4线性规划源程序361

10.5二次规划源程序379

参考文献404