北京工业大学研究生创新教育系列教材：数值模拟技术与分析软件

　　目录前言第1章 绪论 11.1 数值模拟技术 11.1.1 引言 11.1.2 数值分析方法 21.2 科学与工程数据可视化 31.2.1 科学与工程数据可视化的意义 31.2.2 数据可视化的特点 41.2.3 数据可视化的发展 41.2.4 数据可视化的过程 61.2.5 数据可视化的应用 71.3 数值模拟软件 81.3.1 数值模拟软件呈现的趋势特征 81.3.2 大型数值模拟软件 10第2章 软件工程基础 132.1 概述 132.1.1 软件与软件的组成 132.1.2 软件工程及其发展 152.2 需求分析及可行性分析 162.2.1 需求分析 162.2.2 可行性分析 192.3 软件设计基础 202.3.1 软件设计阶段的任务 212.3.2 软件总体结构设计 222.3.3 数据结构设计 222.3.4 软件过程设计 222.3.5 过程设计技术和工具 222.3.6 软件设计过程 23第3章 程序语言 283.1 程序与程序员 293.2 程序语言简史 293.3 程序语言评价标准 323.3.1 可读性 323.3.2 可写性 353.3.3 可靠性 363.3.4 代价 373.4 影响语言设计的因素及语言分类 383.5 程序实现方法 383.5.1 编译 393.5.2 单纯解释 393.5.3 混合实现系统结果 393.5.4 预处理器 403.6 程序设计环境 403.7 Fortran语言 403.8 C语言 423.9 Java语言 44第4章 MATLAB软件及其应用 484.1 MATLAB及其特点 484.2 桌面工具与开发环境 494.2.1 主菜单 514.2.2 工具栏 534.2.3 当前路径 544.2.4 工作区间 544.2.5 命令窗 544.2.6 历史命令记录 544.3 MATLAB通用命令 554.3.1 帮助命令 554.3.2 工作空间管理 554.3.3 路径管理 554.3.4 操作系统指令 564.4 MATLAB变量与赋值 564.4.1 变量名规则 564.4.2 预定义变量 574.4.3 数据显示格式 574.4.4 复数 574.4.5 直接赋值语句 574.4.6 函数调用语句 584.5 MATLAB基本运算 584.5.1 算术运算 584.5.2 关系运算 584.5.3 逻辑操作 594.5.4 特殊运算符 594.5.5 基本数学函数 594.6 MATLAB向量和矩阵运算 604.6.1 创建向量 604.6.2 矩阵输入 614.6.3 矩阵运算 634.7 MATLAB语言编程 654.7.1 语言流程控制 664.7.2 文本M 文件 684.7.3 函数M 文件 684.8 MATLAB绘图 684.8.1 常用作图命令和函数 694.8.2 坐标控制 694.8.3 图形窗口的分割 704.8.4 二维绘图 704.8.5 三维绘图 744.8.6 动画生成 774.9 MATLAB有限元数值计算 784.9.1 有限元法求解平面桁架结构 784.9.2 弹性力学平面问题有限元求解 824.9.3 一维传热问题有限元求解 874.10 MATLAB界面制作示例 904.10.1 新建图形用户界面 904.10.2 图形用户界面GUI设计界面 914.10.3 天线多目标优化程序操作选择窗口 914.10.4 数据文件输入方式操作界面 924.10.5 参数输入方式操作界面 934.10.6 界面运行结果及以文本方式打开的数据结果文件 954.10.7 界面设计部分程序说明 954.11 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 1035.1 有限元法的实施过程 1035.2 有限元分析前处理 1045.2.1 几何建模 1045.2.2 网格生成 1055.2.3 物理建模 1075.2.4 网格测试 1085.2.5 计算结果的评价与误差分析 1085.2.6 自适应与缩减网格有限元法 1095.3 线性代数方程组的求解 1105.3.1 直接解法 1115.3.2 迭代解法 1145.4 后处理程序 115第6章 有限元分析软件ANSYS及其应用 1176.1 ANSYS软件介绍 1176.2 槽形截面梁分析 1196.2.1 问题描述 1196.2.2 详细操作步骤 1206.3 复合铺层板分析 1276.3.1 问题描述 1276.3.2 详细操作步骤 1286.3.3 结果分析 1316.4 叠梁弯曲的数值分析 1346.4.1 问题描述 1356.4.2 详细操作步骤 1356.5 永磁缓速器磁头的热分析 1476.5.1 问题描述 1476.5.2 详细操作步骤 1486.5.3 结果分析 1556.6 薄壁柱壳结构的轴压稳定性分析 1556.6.1 光滑薄壁圆柱壳轴压稳定性分析 1556.6.2 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 1667.1 ABAQUS软件简介 1667.1.1 单位设定 1677.1.2 基本特征 1677.1.3 重要文件 1697.2 ABAQUS/CAE操作过程 1707.2.1 PART步创建模型 1707.2.2 PROPERTY步定义属性 1717.2.3 ASSEMBLY步装配实例 1747.2.4 STEP步定义分析步与输出 1767.2.5 INTERACTION步定义接触与相互作用 1797.2.6 LOAD步加载边界条件和载荷 1807.2.7 MESH步划分网格 1837.2.8 JOB步提交管理分析作业 1857.2.9 VISUALIZATION步后处理 186第8章 ABAQUS分析实例 1908.1 带孔平板的应力集中分析 1908.1.1 问题描述 1908.1.2 基本理论 1908.1.3 详细操作步骤 1918.1.4 结果分析 1998.2 倒角应力分析 1998.2.1 问题描述 1998.2.2 详细操作步骤 2008.2.3 结果分析 2048.3 圆管弯扭联合作用下的应力分析 2048.3.1 问题描述 2058.3.2 基本理论 2058.3.3 详细操作步骤 2058.4 实心圆轴与空心圆轴对比分析 2088.4.1 详细操作过程 2098.4.2 数值解与材力解对比分析 2138.5 工字梁三维静力分析 2158.5.1 问题描述 2158.5.2 分析过程 2158.6 热膨胀节的作用分析 2238.6.1 问题描述 2248.6.2 基本理论 2248.6.3 详细操作步骤 2258.6.4 结果分析 2288.7 管的模态分析 2308.7.1 问题描述 2308.7.2 建模与分析 231第9章 ABAQUS非线性分析实例 2419.1 铰链连接接触分析 2419.1.1 问题描述 2429.1.2 详细操作步骤 2429.2 材料非线性超静定梁分析 2569.2.1 问题描述 2569.2.2 详细操作步骤 2569.3 板的大变形分析 2649.3.1 问题描述 2649.3.2 详细操作步骤 2659.4 球与平面接触分析 2739.4.1 问题描述 2739.4.2 详细操作步骤 2739.5 大变形橡胶圈接触分析 2829.5.1 问题描述 2829.5.2 详细操作步骤 2839.6 弹塑性材料、大变形接触分析 2939.6.1 问题描述 2939.6.2 创建几何模型 2949.6.3 定义材料截面属性 2979.6.4 装配部件 2989.6.5 创建载荷步 2999.6.6 划分网格 3009.6.7 施加约束和载荷 3019.6.8 运行程序计算 3049.6.9 结果查看 3049.6.10 修改模型进行扭曲分析 3069.7 含黏弹阻尼材料工字梁动力分析 3099.7.1 目的 3099.7.2 建模方式 3099.7.3 模型描述 3109.7.4 建模及分析过程 3129.7.5 查看分析结果 321第10章 优化设计及软件 32410.1 最优化概论 32410.1.1 最优化源于自然 32410.1.2 最优化在工程中得到发展 32510.1.3 最优化对社会持续发展的作用 32610.1.4 最优化模型 32710.2 数学规划 32710.2.1 数学规划及其发展概述 32710.2.2 线性规划 33010.2.3 二次规划 33410.2.4 通用近似规划 33710.2.5 对偶规划 33910.3 数学规划程序介绍 34010.3.1 常用数学规划程序 34010.3.2 程序功能 34110.3.3 线性规划程序说明 34110.3.4 二次规划程序说明 34710.3.5 对偶二次规划程序说明 35310.3.6 近似规划程序说明 35710.4 线性规划源程序 36110.5 二次规划源程序 379参考文献 404

　　在科学研究和工程设计领域，数值模拟方法是继理论解析方法、实验观测方法之后的又一有力的研究、求解和设计的工具。《数值模拟技术与分析软件》首先介绍数值模拟基础：软件工程基础、程序语言和一种常用开发工具；然后从分析模拟软件中挑选两个应用广的进行介绍，并配以丰富的算例；分析的目的往往是为了确认方案或得到更好的方案，最后对作者所在课题组开发的优化基础软件进行简要介绍。