本书从力学基础知识和数学基本运算规则出发，系统阐述了有限单元法的基本理论，并以ANSYS Workbench为操作平台，详细讨论了结构线性静力学、非线性静力学、模态分析、谐响应分析及响应谱分析的操作过程。
全书共13章：第1章介绍固体力学与数学基础知识，为理论推导做好前提准备；第2章介绍数学软件MATLAB的基本应用，运用MATLAB软件快速求解数学问题；第3章介绍有限单元法的基本理论；第4章介绍ANSYS Workbench平台中各类建模软件及Mechanical软件的使用方法；第5章介绍线性静力学，以简单的L形梁为切入点，讨论线性静力学分析方法；第6章介绍概念建模、分析及后处理过程；第7章介绍结构线性屈曲及非线性屈曲；第8章介绍材料非线性及常见的强化准则；第9章介绍状态非线性及常用的接触算法：第10章介绍模态分析方法，并讨论模态参数的计算过程：第11章介绍基于模态叠加法的谐响应分析及如何采用瞬态动力学方法计算谐响应；第12章介绍响应谱分析及响应谱计算中各类参数的相互转换方法；第13章介绍瞬态动力学模块。
本书包含大量示例，并且大部分示例同时给出了其理论解答过程及MATLAB代码的实现方法。读者在学习过程中应充分结合理论求解的过程理解软件操作背后的含义。
本书可作为企业结构工程师学习有限单元法和ANSYS的参考书，也可作为高等院校学生的学习参考用书。

汤晖，高级工程师，注册特种设备检验员，长期从事特种设备安装质量检验和结构力学仿真计算，曾担任大型造船门式起重机、通用桥式起重机和门式起重机制造与安装项目经理。致力于传播ANSYS仿真分析与结构力学计算知识。

第1章 固体力学与数学基础知识
1.1 线性代数基本概念
1.1.1 行列式的定义
1.1.2 矩阵的定义
1.1.3 增广矩阵定义
1.1.4 矩阵加法运算法则
1.1.5 矩阵乘法运算法则
1.1.6 一个矩阵的逆矩阵
1.1.7 矩阵转置
1.1.8 特征值与特征向量
1.2 导数、积分的基本概念
1.2.1 导数的含义和计算公式
1.2.2 积分的含义和计算公式
1.3 力学基本概念
1.3.1 力学平衡方程与协调方程
1.3.2 强度理论
1.3.3 胡克定律与刚度理论
1.3.4 稳定性理论
1.3.5 截面特性
1.3.6 结构与单元自由度
1.4 静定结构与超静定结构
第2章 MATLAB软件应用
2.1 线性代数求解
2.1.1 矩阵构造
2.1.2 矩阵的加、减、乘法
2.1.3 矩阵转置、求逆矩阵
2.1.4 行列式求解
2.1.5 线性方程组求解
2.1.6 特征值与特征向量
2.2 导数与积分运算
2.2.1 符号计算
2.2.2 导数与偏导数计算
2.2.3 不定积分与定积分计算
2.2.4 符号常微分方程
第3章 有限单元法理论
3.1 直接法推导杆系结构的刚度矩阵
3.2 能量原理推导杆系结构的刚度矩阵
3.3 非线性问题及其求解方法
3.3.1 材料非线性
3.3.2 几何非线性
3.3.3 状态非线性
3.3.4 非线性方程求解方法
第4章 ANSYS Workbench软件界面及功能简介
4.1 工程材料模块
4.2 SCDM与DesignModeler建模模块
4.2.1 SCDM建模
4.2.2 DesignModeler建模
4.2.3 第三方模型文件格式导入
4.3 Mechanical模块
4.3.1 网格划分
4.3.2 边界条件
4.3.3 分析设置
4.3.4 结果后处理
4.3.5 常用功能
第5章 线性静力学
5.1 支架静力学理论解
5.2 支架有限元分析过程
5.3 支架子模型分析
5.4 收敛工具
5.5 工况组合
第6章 概念建模、分析与后处理
6.1 杆结构分析案例
6.2 梁结构分析案例
6.3 梁与实体单元子模型
6.4 梁单元模拟螺栓连接
6.4.1 刚性梁模拟螺栓
6.4.2 柔性梁模拟螺栓
6.4.3 有螺栓预紧力的结构分析
第7章 结构屈曲分析
7.1 线性屈曲分析
7.2 非线性屈曲分析
第8章 材料非线性
8.1 强化准则
8.1.1 随动强化
8.1.2 等向强化
8.1.3 混合强化
8.1.4 材料模型输入
8.2 包辛格效应
第9章 接触分析
9.1 接触基本概念
9.1.1 接触状态
9.1.2 接触面与目标面
9.1.3 接触算法
9.1.4 不对称接触与对称接触
9.1.5 球形区域
9.1.6 界面处理与几何校正
9.1.7 接触工具
9.2 螺纹装配体接触分析
9.3 基于几何校正的无螺纹装配体分析
第10章 模态分析
10.1 模态分析阐述
10.2 二自由度弹簧振子手动计算解
10.3 二自由度弹簧振子模态分析软件设置
10.4 模态参数计算
10.4.1 振型归一化
10.4.2 模态参数理论计算过程
第11章 谐响应分析
11.1 基于模态叠加法的瞬态动力学谐响应
11.2 模态叠加法求解谐响应手动计算过程
11.3 基于模态叠加法的瞬态动力学分析
11.4 扫频分析
11.5 基于瞬态动力学方法的谐响应分析
第12章 响应谱分析
12.1 影响系数曲线与加速度曲线转换过程
12.2 振型分解法求解结构最大位移
12.3 反应谱生成方法
12.4 响应谱分析与瞬态动力学结果相互验证
第13章 瞬态动力学分析
参考文献