本书深入浅出地介绍了工程中常用的数值模拟方法，即有限单元法的基本原理，在此基础上通过大量的实例，全面、系统地介绍了国际上流行的集结构分析、热分析、流体分析等于一体的大型通用数值模拟软件ANSYS的使用方法。内容包括结构静力分析、动力学分析、非线性结构分析、热分析、计算流体力学分析、耦合场分析、优化设计、可靠性分析等ANSYS高级分析技术及ANSYS的基本使用方法等。

有限元法是计算机诞生以来，在计算数学、计算力学和计算工程科学领域内诞生的最有效的计算方法。它不但可以解决结构分析问题，而且，也成功地解决了其他领域的问题。目前，许多通用的有限元计算软件将有限元分析、计算机图形学及优化设计相结合，形成了完整的计算机辅助分析系统，显著地提高了产品的设计性能，大幅度地缩短了设计周期，极大地增强了产品的市场竞争能力。

目前，在有限元理论方面的优秀教材一般讲授的起点都比较高，主要讲解有限元的理论思想，且大多数需要读者自己按照有限元原理编写程序，使读者很难在短期内掌握有限元分析方法。另外，现有的许多介绍ANSYS等大型通用有限元软件的书籍又大都是从软件应用的角度出发，只介绍软件命令的操作规则，很少介绍工程背景知识和有限元相关的概念，这又使得有限元知识欠缺的读者，只知仿照书中提供的例题进行类似问题的分析，即只知其然，而不知其所以然，因而限制了读者对有限元分析方法的拓展使用能力的提高。为此，本书从有限元法的实际工程应用出发，按照从理论到实践的原则将两者相结合。在介绍每种类型的有限元分析时，先以一些浅显易懂的问题为例，简明扼要地讲述相关问题的理论基础。然后，再结合具体的工程应用实例，以循序渐进的方式，通过利用大型通用有限元分析软件ANSYS进行分析，加深对有限元原理的理解，并掌握ANSYS的分析过程。从而使读者能在相对较短的时间内，既知其然，又知其所以然，真正掌握有限元分析方法，并在工程实际中灵活运用。

本书共分为9章。第1章介绍了数值模拟技术的工程应用及有限单元法基本思想，并通过一个完整的例子介绍了ANSYS软件的特点及使用方法；第2章介绍了杆系结构、二维平面问题、三维空间问题及疲劳等结构静力分析的原理和步骤，并对实际结构的载荷和约束的处理方法进行了论述；第3章介绍了模态分析、谐响应分析、瞬态分析和谱分析等动力学分析的原理及分析步骤；第4章介绍了非线性问题分析步骤；第5章介绍稳态和瞬态热分析的原理与步骤；第6章介绍了流体动力学中的流动分析、热分析和换热器多组分问题分析的原理和步骤；第7章介绍了ANSYS耦合场分析的步骤；第8章介绍了优化设计的原理和步骤；第9章介绍了拓扑优化、可靠性分析和单元生死等ANsYS高级分析功能的应用。此外，附录中详细介绍了ANSYS的主要功能及一些特殊约束与载荷的处理技巧，并给出了一些ANSYS操作命令的训练例子。

本书编写分工如下：商跃进编写第8章、第9章和附录，并负责全书的统稿和审阅工作，王红编写第1章和第2章，丁旺才编写第3章和第4章，曹茹编写第5章、第6章和第7章。

兰州交通大学孟广浦教授仔细审阅了书稿，提出了许多宝贵的意见和建议。另外，在本书编写过程中还得到了一些网友和兰州交通大学老师的关心和支持，在此一并表示衷心的感谢。

由于编者水平有限，加之时间仓促，书中难免存在缺点和错误，敬请广大读者批评指正。

编 者

2005年1月于兰州