本书主要介绍常用的现代机械设计方法的基本原理及解题步骤，并以软件ANSYS Workbench 2021为工具，从有限元分析、优化设计和可靠性分析三个方面，结合典型工程应用实例着重介绍这些方法求解实际工程问题的步骤。
本书可作为高等工科院校机械类专业的高年级本科生、研究生的教材和教学参考书，亦可供从事产品设计、仿真和优化的工程技术人员及广大CAE爱好者阅读与参考。

第1章 绪论
1.1 概述
1.2 现代设计方法特点
1.3 常用现代设计方法简介
1.3.1 计算机辅助设计
1.3.2 有限元分析
1.3.3 优化设计
1.3.4 可靠性设计
1.3.5 绿色设计
1.3.6 虚拟设计
1.3.7 并行设计
1.3.8 智能设计
1.3.9 创新设计
1.3.10 模糊设计
1.3.11 模块化设计
1.3.12 动态分析设计
习题
有限元分析篇
第2章 有限元法理论简介
2.1 有限元方法基本思想
2.2 有限元模型基本构成
2.3 有限元分析基本步骤
2.4 有限元分析解题步骤实例——梯形板
2.4.1 提出问题
2.4.2 预处理阶段
2.4.3 求解阶段
2.4.4 后处理阶段
2.4.5 精确解析解与有限元数值法近似解的比较
习题
第3章 ANSYS Workbench分析流程
3.1 ANSYS Workbench分析流程
3.2 项目管理与文件管理
3.2.1 项目管理
3.2.2 操作界面
3.2.3 文件管理
3.3 选择或定义材料
3.3.1 选择材料
3.3.2 新建材料
3.4 建立几何模型
3.4.1 DM建模
3.4.2 导入外部CAD建模
3.4.3 DM三维建模——支座
3.5 网格划分
3.5.1 网格划分步骤
3.5.2 分析类型的选择
3.5.3 网格形状的控制
3.5.4 网格大小的控制
3.6 施加边界条件
3.6.1 载荷类型
3.6.2 结构支撑
3.7 求解及结果
3.7.1 常用结果
3.7.2 四大强度理论
3.7.3 应力工具
3.8 ANSYS Workbench解题步骤——支座
3.8.1 问题描述
3.8.2 有限元分析过程
习题
第4章 三维空间问题
4.1 三维实体单元类型
4.2 空间问题实例——汽车连杆
4.2.1 问题描述
4.2.2 有限元分析过程
习题
第5章 平面问题
5.1 平面应力与平面应变
5.2 平面单元类型
5.3 平面应力问题实例——带孔矩形板
5.3.1 问题描述
5.3.2 有限元分析过程
习题
第6章 对称问题
6.1 对称问题
6.1.1 对称与反对称
6.1.2 对称类型
6.2 实例1：平面对称问题实例——带孔矩形板
6.2.1 问题描述
6.2.2 有限元分析过程
6.3 实例2：三维对称问题实例——汽车连杆
6.3.1 问题描述
6.3.2 有限元分析过程
6.4 实例3：轴对称问题实例——油缸
6.4.1 问题描述
6.4.2 有限元分析过程
6.5 实例4：圆周循环对称问题实例——带孔飞轮
6.5.1 问题描述
6.5.2 有限元分析过程
习题
第7章 梁单元分析问题
7.1 梁单元类型
7.2 实例1——悬臂梁
7.2.1 问题描述
7.2.2 有限元分析过程
7.3 实例2——简支梁
7.3.1 问题描述
7.3.2 有限元分析过程
习题
第8章 薄板、壳问题
8.1 壳单元类型
8.2 壳模型的建立——抽中面操作
8.3 壳单元应用实例——挂钩
8.3.1 问题描述
8.3.2 有限元分析过程
习题
第9章 装配体接触问题
9.1 接触类型
9.2 接触问题实例——螺栓连接
9.2.1 问题描述
9.2.2 有限元分析过程
习题
第10章 动力学问题
10.1 动力学分析概述
10.2 模态分析
10.2.1 模态分析理论基础
10.2.2 Workbench模态分析步骤
10.3 模态分析实例——飞机机翼
10.3.1 实例1：不带预应力的模态分析
10.3.2 实例2：带预应力的模态分析
10.4 谐响应分析
10.4.1 谐响应分析理论基础
10.4.2 谐响应分析步骤
10.5 谐响应分析实例——飞机机翼
习题
第11章 电-热-力耦合问题
11.1 传热学基础
11.1.1 传热学经典理论
11.1.2 热传递方式
11.1.3 温度场
11.1.4 传热学在工程领域中的应用
11.2 热应力耦合分析
11.2.1 热分析过程
11.2.2 热应力分析过程
11.3 实例1：热应力耦合分析——冷却栅管
11.3.1 问题描述
11.3.2 冷却栅管稳态热分析
11.3.3 冷却栅管热应力分析
11.4 实例2：电热耦合分析——平板式汽车氧传感器
11.4.1 问题描述
11.4.2 氧传感器电热耦合分析
习题
优化设计篇
第12章 优化设计理论简介
12.1 概述
12.1.1 优化设计与传统设计方法的比较
12.1.2 优化设计一般过程
12.2 优化设计的数学模型
12.2.1 设计变量与设计空间
12.2.2 约束
12.2.3 目标函数
12.2.4 数学模型
12.2.5 应用实例
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