目錄
第1章 常用計算方法 1
1.1矩陣及其運算 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 彈性力學基礎 74
4.1彈性力學的幾個基本概念74
4.1.1彈性力學及其基本假設 74
4.1.2外力與內(nèi)力 75
4.1.3應力 76
4.1.4應變 77
4.2應力狀態(tài)的描述 78
4.2.1任意截面上的應力分解 78
4.2.2主應力及其求解方法 80
4.3應力平衡微分方程 82
4.4凡何方程 84
4.5應變狀態(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線彈性結構的物理方程 90
4.8邊界條件 92
4.8.1應力邊界條件 92
4.8.2位移邊界條件 93
4.9彈性力學平面問題 93
4.10彈性力學空間軸對稱問題 95
4.11彈性力學板殼問題 97
4.12彈性力學問題的一般解法100
4.12.1位移法 101
4.12.2應力法 102
4.12.3用應力函數(shù)求解平面問題 103
4.13彈性力學分析的能量法 105
4.13.1能量法的基本原理 106
4.13.2彈性力學問題的虛位移原理 108
4.14機械結構的強度失效準則109
4.14.1材料的失效應力 109
4.14.2最大主應力準則 110
4.14.3最大剪應力準則 110
4.14.4最大變形能準則 111
第5章 有限元法基礎 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 112
5.1.2利用平面三角形單元進行結構的整體分析 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)點矩形等參元分析舉例 147
5.4機械結構的動力有限元法 155
5.4.1單元動力學方程的建立 155
5.4.2機械結構整體動力學方程的建立 158
5.4.3機械結構的動態(tài)有限元分析 159
5.4.4應用舉例 167
第6章 多體系統(tǒng)動力學基礎 171
6.1多體系統(tǒng)運動學原理 171
6 I.I多體系統(tǒng)的運動描述方法 171
6.1.2正向運動學分析 174
6.1.3機械臂運動學分析的逆問題 175
6.2多體系統(tǒng)動力學原理 178
6.2.1牛頓 歐拉方法179
6.2.2拉格朗日方法 180
6.2.3機械臂多剛體系統(tǒng)動力學方程的一般形式 180
6.3兩自由度機械臂動力學分析 181
6.3.1基于牛頓 歐拉方法的兩自由度機械臂功力學分析181
6.3.2基于拉格朗日方法的兩自由度機械臂動力學分析183
6.3.3平面兩自由度機械臂動力學數(shù)值仿真 185
第7章 機械振動基礎 187
7.1機械振動學的基本概念 187
7.1.1動力學系統(tǒng)的自由度187
7.1.2單自由度系統(tǒng)的動力學分析 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桿的強迫振動 200
第8章 有限元分析軟件ANSYS 202
8.1桿件結構力學分析 202
8.1.1桁架結構 203
8.1.2梁結構 207
8.2平面結構力學分析 209
8.2.1平面應力問題 210
8.2.2平面應變問題 215
8.2.3軸對稱問題 219
8.3三維實體結構力學分析 222
8.4薄殼結構力學分析 226
8.5結構動力學分析 235
8.6其他常用單元介紹 238
8.6.1MPC184單元 238
8.6.2MASS21結構質(zhì)量單元 242
8.6.3COMBIN14彈簧 阻尼器單元 242
第9章 機械動力學仿真分析軟件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舉升機構的建模與仿真 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)化設計與優(yōu)化計算 282
9.4.1爹數(shù)化設計與優(yōu)化分析的基本步驟 283
9.4.2參數(shù)化設計與優(yōu)化分析實例 284
第10章 集成優(yōu)化計算平臺lsight及應用 303
10.1 Isight簡介 303
10.2 Isight組件 303
10.3DOE實驗技術 308
10.3.1拉丁超立方體技術 309
10.3.2中央組合設計技術 309
10.3.3實例說明 309
10.4近似逼近技術 314
10.4.1克里格模型 314
10.4.2切比雪夫／正交多項式模型 315
10.4.3Ⅱ向應曲面模型 318
10.4.4實例說明 320
10.5蒙特卡羅模擬仿真 325
10.5.1采樣技術 325
10.5.2方差減少技術 326
10.5.3實例說明 327
10.6優(yōu)化技術 331
10.6.1多島遺傳算法 331
10.6.2多島遺傳算法計算實例 332
10.6.3自適應模擬退火技術 334
10.6.4自適應模擬退火算例 335
第11章 基于ANSYS的起重機結構力學分析 339
11.1屐帶式起重機的有限元模型建立 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臂架計算工況及邊界條件 344
11.2.2轉(zhuǎn)臺、車架、履帶架計算工況及約束條件 345
11.3履帶式起重機關鍵部件結構力學計算分析 346
11.3.1臂架結構分析 346
11.3.2轉(zhuǎn)臺結構分析 351
11.3.3車架結構分析 353
11.3.4履帶架結構分析 355
11.3.5計算結果分析 356
第12章 旋轉(zhuǎn)機械動力學計算與分析 358
12.1葉片動力學的計算與分析 358
12 I.I薄板力學基本理論 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輪盤動力學計算與分析 370
12.2.1薄盤動力學特性 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)動力學計算與分析 376
12.3.1轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的渦動運動特性 377
12.3.2不平衡激勵下的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)振動響應 378
12.3.3阻尼對轉(zhuǎn)子系統(tǒng)不平衡振動響應的影響 380
12.3.4轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學分析的有限元法 382
12.3.5二支點轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學解析分析案例 386
12.3.6基于ANSYS的二支點轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學分析案例 393
12.3.7基于ADAMS的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學分析算例 397
參考文獻 400