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目录1

第一章　有限元法概论1

第一节　有限元的基本概念1

第二节　弹性力学有限元法5

一、弹性力学基本方程5

二、单元列式6

三、总体刚度矩阵与求解10

第三节 ANSYS有限元分析软件简介10

一、ANSYS的组成10

二、ANSYS的技术特点12

三、ANSYS的基本功能12

四、ANSYS的高级功能13

五、ANSYS的操作界面14

第四节 ALGOR有限元分析软件简介15

一、ALGOR软件的发展历史15

二、ALGOR软件的分析功能16

三、ALGOR软件的结构17

第五节　其他有限元分析软件19

参考文献21

第二章　分析模型与求解22

第一节　概述22

第二节　模型策划22

一、环境分离22

二、对称性研究23

三、重点考察部位的选取25

四、细节结构的考虑与舍弃25

五、工况分析26

六、材料数据与材料分组26

七、单元选择26

八、解题规模预测27

九、文献资料检索27

十、不连续结构的处理方法29

第三节　分析模型的建立和改进29

一、单位制30

二、建模方法31

三、网格划分32

四、载荷考虑与施加35

五、约束条件37

六、模型检查40

七、模型求解41

八、试算结果考察46

第四节 网格划分与结果的收敛性47

第五节　尖角问题的处理49

一、圆筒平盖问题50

二、错边问题51

三、开孔接管问题51

第六节　结果分析53

四、热点应力53

五、大型模型中尖角位置的应力求取方法53

一、变形观察54

二、应力等值显示55

三、应变观察56

四、支承反力（约束反力）57

五、路径操作58

六、彩色图像输出62

七、黑白图像输出64

八、结果文本列表67

二、定义工作文件名和工作标题68

一、问题描述68

第七节　ANSYS求解线弹性问题示例68

三、定义单元类型和材料属性69

四、创建几何模型70

五、生成有限元网格70

六、施加载荷并求解71

七、浏览计算结果74

八、以扩展方式显示计算结果75

九、以曲线形式显示孔边应力强度分布77

十、网格局部细化并重新计算79

一、问题描述83

二、建立模型的几何文件83

第八节 ALGOR求解线弹性问题示例83

三、将SuperdrawⅢ文件转化为有限元模型87

四、用Superview检查模型90

五、计算并观察结果90

六、网格细化并重新计算92

参考文献94

第三章　强度评定与分析报告96

第一节　强度与强度条件96

第二节　强度理论97

一、强度理论的概念97

二、材料的两种破坏形式97

三、四个基本的强度理论98

第三节　应力分类与强度评定100

一、一次应力（primary stress）101

二、二次应力（secondary stress）102

三、峰值应力（peak stress）103

四、分类应力的强度评定103

第四节　应力沿路径的线性化104

一、应力线性化的一般公式104

二、线性化显式表达式105

三、商用软件中的线性化原理106

四、路径上分段点应力计算方法108

二、报告正文109

第五节　分析报告109

一、分析报告封面109

三、报告附件、附录111

参考文献111

第四章　开孔接管分析112

第一节　概述112

第二节　建立分析模型的一般考虑113

第三节　模型收敛性分析114

第四节　法兰的影响116

第五节　接管外伸长度影响117

第六节　贴板补强处理方法119

第七节　密封垫片处理120

第八节　算例（一）——汽包翻边下降管结构分析121

一、分析模型121

二、分析结果与评定122

第九节　算例（二）——集汽集箱蒸汽出口应力分析124

一、分析模型124

二、分析结果与评定126

第十节　算例（三）——椭圆人孔应力分析127

一、分析模型127

二、分析结果与评定129

三、讨论130

参考文献131

第五章　管板应力分析132

第一节　管板的结构和承载特点132

第二节　管板理论与研究概况133

一、当量实心板理论133

二、光板弯曲理论136

第三节　管子对管板的作用138

一、管子的弹性支撑作用138

二、管子的开孔补强作用139

三、管壳热膨胀差的考虑方法141

第四节　管板有限元分析模型与对比141

一、分析模型1142

二、分析模型2143

三、分析模型3144

四、分析模型4144

五、模型对比与分析145

六、温差载荷作用下的分析与对比150

七、工程应用中的其他问题151

参考文献152

第六章　结构的屈曲分析153

第一节　屈曲的基本概念153

一、失稳形式153

二、临界压力计算154

一、线性屈曲分析简例155

第二节　屈曲分析的有限元法155

二、屈曲有限元分析的类型156

三、屈曲问题有限元分析的一般步骤158

第三节　炉胆屈曲的有限元分析160

一、特征值计算结果及对比分析160

二、几何非线性计算结果162

三、几何／材料非线性计算结果163

四、结果讨论与对比163

附：炉胆屈曲分析命令流文件清单165

第四节　椭圆度对炉胆屈曲临界载荷的影响初步分析167

参考文献168

第五节　工程应用中应注意的问题168

第七章　热传导与热应力分析170

第一节 引言170

第二节　热量传递的三种方式170

一、热传导170

二、对流171

三、热辐射171

第三节　热传导问题的基本方程173

第四节　热传导问题有限元法175

一、稳态热传导有限元的一般格式175

二、瞬态热传导有限元的一般格式177

第五节　热应力分析的有限元方法179

二、热载荷的种类180

第六节　热传导／热应力有限元分析中的若干问题180

一、热分析中的其他材料性质180

三、热分析的种类及一般步骤181

四、热应力分析的几种方法182

五、ANSYS软件中的热分析及热分析／热应力耦合单元182

第七节　锅炉给水管的温度场与热应力分析184

一、数据准备184

二、连续给水时的温度场和热应力场185

三、20min间断给水时的温度场和热应力场186

附：瞬态分析命令流文件190

参考文献195

一、锅炉结构和参数196

二、有限元分析模型196

第八章　综合应用案例196

第一节　一台进口异型锅炉的强度分析196

三、计算结果与分析198

四、结论201

第二节　T形接头的强度分析与疲劳寿命预测201

一、分析模型204

二、分析结果及准确性考察205

三、静强度校核207

四、疲劳寿命预测208

参考文献210