目錄
第1章 常用計(jì)算方法 1
1.1矩陣及其運(yùn)算 1
1.1.1矩陣的定義 1
1.1.2數(shù)值矩陣的創(chuàng)建 4
1.1.3特殊矩陣的創(chuàng)建 4
1.1.4矩陣的數(shù)據(jù)處理 7
1.1.5數(shù)值矩陣的運(yùn)算 8
1.1.6單元數(shù)組 11
1.2插值與擬合 12
1.2.1插值與擬合的基本概念 12
1.2.2拉格朗日插值 13
1.2.3牛頓插值 15
1.2.4埃爾米特插值 22
1.2.5 維插值 24
1.2.6二維插值 26
1.2.7三維插值 28
1.2.8三次樣條插值 28
1.2.9 B樣條插值 30
1.2.10曲線擬合的最小二乘法 31
第2章 數(shù)值微分和積分算法 34
2.1函數(shù)的極限 34
2.2函數(shù)的導(dǎo)數(shù) 35
2.3函數(shù)的積分 37
2.4積分變換 39
2.4.1 Fourier變換及其逆變換 39
2.4.2快速Fourier變換 40
2.4.3 Laplace變換 42
2.4.4 Z變換及其逆變換 43
2.5級數(shù)展開與求和 44
2.5.1Taylor級數(shù)展開 44
2.5.2Fourier級數(shù)展開 45
2.5.3級數(shù)求和 46
2.6數(shù)值積分 47
第3章 優(yōu)化算法 51
3.1線性規(guī)劃 51
3.1.1線性規(guī)劃的概念 51
3.1.2線性規(guī)劃的MATLAB實(shí)現(xiàn) 52
3.1.3線性規(guī)劃的單純算法 57
3.2無約束優(yōu)化 62
3.2.1解析解法與圖解法 63
3.2.2數(shù)值解法 64
3.3約束優(yōu)化 65
3.3.1單變量約束優(yōu)化 66
3.3.2多元約束優(yōu)化 67
3.3.3最大最小化問題 70
3.4二次規(guī)劃 72
第4章 彈性力學(xué)基礎(chǔ) 74
4.1彈性力學(xué)的幾個基本概念74
4.1.1彈性力學(xué)及其基本假設(shè) 74
4.1.2外力與內(nèi)力 75
4.1.3應(yīng)力 76
4.1.4應(yīng)變 77
4.2應(yīng)力狀態(tài)的描述 78
4.2.1任意截面上的應(yīng)力分解 78
4.2.2主應(yīng)力及其求解方法 80
4.3應(yīng)力平衡微分方程 82
4.4凡何方程 84
4.5應(yīng)變狀態(tài)的描述 86
4.6相容性條件 88
4.7物理方程 89
4.7.1廣義胡克定律 89
4.7.2線彈性結(jié)構(gòu)的物理方程 90
4.8邊界條件 92
4.8.1應(yīng)力邊界條件 92
4.8.2位移邊界條件 93
4.9彈性力學(xué)平面問題 93
4.10彈性力學(xué)空間軸對稱問題 95
4.11彈性力學(xué)板殼問題 97
4.12彈性力學(xué)問題的一般解法100
4.12.1位移法 101
4.12.2應(yīng)力法 102
4.12.3用應(yīng)力函數(shù)求解平面問題 103
4.13彈性力學(xué)分析的能量法 105
4.13.1能量法的基本原理 106
4.13.2彈性力學(xué)問題的虛位移原理 108
4.14機(jī)械結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度失效準(zhǔn)則109
4.14.1材料的失效應(yīng)力 109
4.14.2最大主應(yīng)力準(zhǔn)則 110
4.14.3最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則 110
4.14.4最大變形能準(zhǔn)則 111
第5章 有限元法基礎(chǔ) 112
5.1平面三角形單元基本理論 112
5.1.1平面三角形單元的單元剛度矩陣推導(dǎo) 112
5.1.2利用平面三角形單元進(jìn)行結(jié)構(gòu)的整體分析 1 17
5.1.3邊界條件的引入119
5.1.4有限元法的求解步驟123
5.1.5平面三角形單元舉例125
5.2梁單元分析 131
5.2.1平面懸臂梁問題的解析分析 131
5.2.2乎面梁單元的分析與求解 133
5.2.3平面梁單元分析舉例 137
5.3等參元理論 140
5.3.1等參元的基本概念 140
5.3.2四節(jié)點(diǎn)四邊形等參元分析 144
5.3.3高斯積分法簡介147
5.3.4四節(jié)點(diǎn)矩形等參元分析舉例 147
5.4機(jī)械結(jié)構(gòu)的動力有限元法 155
5.4.1單元動力學(xué)方程的建立 155
5.4.2機(jī)械結(jié)構(gòu)整體動力學(xué)方程的建立 158
5.4.3機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)有限元分析 159
5.4.4應(yīng)用舉例 167
第6章 多體系統(tǒng)動力學(xué)基礎(chǔ) 171
6.1多體系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)原理 171
6 I.I多體系統(tǒng)的運(yùn)動描述方法 171
6.1.2正向運(yùn)動學(xué)分析 174
6.1.3機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)分析的逆問題 175
6.2多體系統(tǒng)動力學(xué)原理 178
6.2.1牛頓 歐拉方法179
6.2.2拉格朗日方法 180
6.2.3機(jī)械臂多剛體系統(tǒng)動力學(xué)方程的一般形式 180
6.3兩自由度機(jī)械臂動力學(xué)分析 181
6.3.1基于牛頓 歐拉方法的兩自由度機(jī)械臂功力學(xué)分析181
6.3.2基于拉格朗日方法的兩自由度機(jī)械臂動力學(xué)分析183
6.3.3平面兩自由度機(jī)械臂動力學(xué)數(shù)值仿真 185
第7章 機(jī)械振動基礎(chǔ) 187
7.1機(jī)械振動學(xué)的基本概念 187
7.1.1動力學(xué)系統(tǒng)的自由度187
7.1.2單自由度系統(tǒng)的動力學(xué)分析 187
7.2多自由度振動系統(tǒng)分析 190
7.2.1多自由度振動系統(tǒng)的運(yùn)動方程 190
7.2.2固有頻率、主振型和方程解耦 191
7.2.3多自由度系統(tǒng)的受迫振動 193
7.2.4多自由度振動系統(tǒng)分析舉例 194
7.3連續(xù)體的振動分析 197
7.3.1桿的自由振動 197
7.3.2桿的強(qiáng)迫振動 200
第8章 有限元分析軟件ANSYS 202
8.1桿件結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 202
8.1.1桁架結(jié)構(gòu) 203
8.1.2梁結(jié)構(gòu) 207
8.2平面結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 209
8.2.1平面應(yīng)力問題 210
8.2.2平面應(yīng)變問題 215
8.2.3軸對稱問題 219
8.3三維實(shí)體結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 222
8.4薄殼結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 226
8.5結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析 235
8.6其他常用單元介紹 238
8.6.1MPC184單元 238
8.6.2MASS21結(jié)構(gòu)質(zhì)量單元 242
8.6.3COMBIN14彈簧 阻尼器單元 242
第9章 機(jī)械動力學(xué)仿真分析軟件ADAMS 244
9.1ADAMS軟件簡介 244
9.1.1ADAMS軟件的操作流程 244
9.1.2ADAMS軟件的主要功能模塊 245
9.2 ADAMS建模方法 246
9.2.1ADAMS模型創(chuàng)建與仿真的基本步驟 246
9.2.2舉升機(jī)構(gòu)的建模與仿真 255
9.3柔性體建模 266
9.3.1離散柔性連接件 267
9.3.2剛體轉(zhuǎn)換成柔性體方式建模 270
9.3.3ADAMS/Flex柔性分析模塊 274
9.3.4ADAMS/Line分析模塊 279
9.4參數(shù)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化計(jì)算 282
9.4.1爹數(shù)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析的基本步驟 283
9.4.2參數(shù)化設(shè)計(jì)與優(yōu)化分析實(shí)例 284
第10章 集成優(yōu)化計(jì)算平臺lsight及應(yīng)用 303
10.1 Isight簡介 303
10.2 Isight組件 303
10.3DOE實(shí)驗(yàn)技術(shù) 308
10.3.1拉丁超立方體技術(shù) 309
10.3.2中央組合設(shè)計(jì)技術(shù) 309
10.3.3實(shí)例說明 309
10.4近似逼近技術(shù) 314
10.4.1克里格模型 314
10.4.2切比雪夫／正交多項(xiàng)式模型 315
10.4.3Ⅱ向應(yīng)曲面模型 318
10.4.4實(shí)例說明 320
10.5蒙特卡羅模擬仿真 325
10.5.1采樣技術(shù) 325
10.5.2方差減少技術(shù) 326
10.5.3實(shí)例說明 327
10.6優(yōu)化技術(shù) 331
10.6.1多島遺傳算法 331
10.6.2多島遺傳算法計(jì)算實(shí)例 332
10.6.3自適應(yīng)模擬退火技術(shù) 334
10.6.4自適應(yīng)模擬退火算例 335
第11章 基于ANSYS的起重機(jī)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 339
11.1屐帶式起重機(jī)的有限元模型建立 340
II.I.I問題描述 340
11.1.2建模過程 340
11.2有限元分析工況及邊界條件 344
11.2.1臂架計(jì)算工況及邊界條件 344
11.2.2轉(zhuǎn)臺、車架、履帶架計(jì)算工況及約束條件 345
11.3履帶式起重機(jī)關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算分析 346
11.3.1臂架結(jié)構(gòu)分析 346
11.3.2轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)分析 351
11.3.3車架結(jié)構(gòu)分析 353
11.3.4履帶架結(jié)構(gòu)分析 355
11.3.5計(jì)算結(jié)果分析 356
第12章 旋轉(zhuǎn)機(jī)械動力學(xué)計(jì)算與分析 358
12.1葉片動力學(xué)的計(jì)算與分析 358
12 I.I薄板力學(xué)基本理論 358
12.1.2四邊簡支邊界條件下薄板崮有特性 360
12.1.3懸臂邊界條件下薄板的固有特性 362
12.1.4懸臂薄板動力學(xué)分析解析算例 365
12.1.5懸臂薄板模態(tài)分析有限元算例 367
12.1.6葉片模態(tài)分析有限元算例 369
12.2輪盤動力學(xué)計(jì)算與分析 370
12.2.1薄盤動力學(xué)特性 370
12.2.2圓盤振動的行波現(xiàn)象 372
12.2.3薄盤振動的數(shù)值分析算例 374
12.2.4輪盤模態(tài)分析的有限元算例 374
12.3轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)計(jì)算與分析 376
12.3.1轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的渦動運(yùn)動特性 377
12.3.2不平衡激勵下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應(yīng) 378
12.3.3阻尼對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡振動響應(yīng)的影響 380
12.3.4轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)分析的有限元法 382
12.3.5二支點(diǎn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)解析分析案例 386
12.3.6基于ANSYS的二支點(diǎn)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)分析案例 393
12.3.7基于ADAMS的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)分析算例 397
參考文獻(xiàn) 400