有限元基础与COMSOL案例分析
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江苏无锡
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作者江帆 温锦锋 谢智铭 叶宇星
出版社人民邮电出版社
ISBN9787115627100
出版时间2024-03
装帧平装
开本16开
定价119.8元
货号1203222079
上书时间2024-10-19
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商品详情
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作者简介
江帆，广州大学机械与电气工程学院教授、研究生导师，长期从事机械创新设计、机械 CAE/CFD 的教学、研究工作；中国人工智能学会可拓学专业委员会副秘书长、可拓创新方法研究中心副主任，中国图学学会制图技术委员会副秘书长。主持或参与科研立项 20 余项，发表论文 70 余篇，授权专利 20 余件，两项成果获广东省科技进步二等奖；已出版《机械原理》《TRIZ 创新应用与创新工程教育研究》《TRIZ
与可拓学比较及融合机制研究》《创新方法与创新设计》等图书。
温锦锋，广州大学机械与电气工程学院研究生，主要研究方向为微流控、CFD，熟练使用 COMSOL、ANSYS 和 ABAQUS 等仿真软件；已发表 COMSOL 相关论文 1 篇，
授权发明专利 7 项。
谢智铭，广州大学硕士研究生，主要 研 究 方 向 为 机 械 CAE/CFD 仿真分析，熟 练使用 COMSOL、ANSYS 和 ABAQUS 等仿真软件。
叶宇星，广州大学硕士研究生，主要研究方向为机械 CAE/CFD 仿真分析，熟练使用 COMSOL、ANSYS和 ADAMS 等仿真软件。
目录
第 1章 有限元理论基础1
1.1 弹性力学与有限元1
1.1.1 弹性力学中的基本概念1
1.1.2 弹性力学的基本方程4
1.1.3 平面问题的基本理论7
1.1.4 弹性力学中的能量原理9
1.1.5 弹性力学有限元法10
1.1.6 平面问题的单元构造15
1.1.7 动力学分析简介25
1.1.8 有限元分析中的若干问题26
1.1.9 减小解题规模的常用措施28
1.2 流体力学基础30
1.3 CFD基本模型34
1.3.1 基本控制方程35
1.3.2 湍流模型36
1.3.3 流动的初始条件和边界条件38
1.4 多相流39
1.4.1 多相流模型的分类39
1.4.2 分离多相流模型40
1.4.3 分散多相流模型41
1.4.4 水平集法43
1.4.5 相场法44
1.4.6 混合物模型45
1.4.7 欧拉-欧拉模型46
1.4.8 气泡流模型47
1.4.9 移动网格模型48
1.5 其他物理场分析模型49
1.5.1 传热模型49
1.5.2 电磁场50
1.5.3 多孔介质52
1.5.4 声学53
1.5.5 化学工程53
1.5.6 电化学54
练习题55
第 2章 COMSOL基本操作56
2.1 COMSOL主界面56
2.2 COMSOL建模流程60
2.2.1 常规建模流程60
2.2.2 建模案例61
2.3 内置的常数、变量与函数66
2.4 自定义参数、变量、函数和材料69
2.5 COMSOL自定义参量的常见错误72
2.6 COMSOL错误处理的技巧73
练习题75
第3章 COMSOL的网格划分76
3.1 网格设置76
3.1.1 常用的网格76
3.1.2 添加网格的方法78
3.1.3 网格的删除、禁用和启用78
3.1.4 网格的自动划分79
3.1.5 网格的尺寸设置80
3.1.6 映射网格83
3.1.7 扫掠网格85
3.1.8 边界层网格87
3.1.9 复制网格90
3.2 不同定型几何的网格90
3.2.1 形成联合体91
3.2.2 形成装配体91
3.3 网格检查91
3.3.1 网格的警告和错误提示92
3.3.2 网格的统计信息93
3.4 网格导入和导出94
3.5 网格划分实例95
3.5.1 球阀二维网格划分95
3.5.2 U形管三维网格划分98
练习题100
第4章 结构力学分析101
4.1 结构静力学分析101
4.1.1 问题描述101
4.1.2 具体计算101
4.2 模态分析111
4.2.1 问题描述111
4.2.2 具体计算112
4.3 谐响应分析116
4.3.1 问题描述116
4.3.2 具体计算117
4.4 瞬态动力学分析123
4.4.1 问题描述123
4.4.2 具体计算123
4.5 屈曲分析146
4.5.1 问题描述146
4.5.2 具体计算146
4.6 声场分析153
4.6.1 问题描述153
4.6.2 具体计算154
4.7 MEMS分析164
4.7.1 问题描述164
4.7.2 具体计算164
练习题177
第5章 流体力学分析180
5.1 COMSOL流体模块介绍180
5.1.1 单相流模块180
5.1.2 多相流模块181
5.1.3 多孔介质模块182
5.1.4 变形网格183
5.2 单相流动分析184
5.2.1 卡门涡街分析184
5.2.2 搅拌中的自由液面分析191
5.3 多相流动分析198
5.3.1 十字交叉形通道中微液滴成形分析198
5.3.2 放射性废树脂颗粒在弯管中的流动分析206
5.4 多孔介质流动分析216
练习题222
第6章 电磁学分析224
6.1 COMSOL求解高频电磁场的物理接口224
6.2 轴承的感应加热分析225
6.3 单模光纤传输分析236
6.4 射频消融、微波烧蚀肿瘤分析246
练习题260
第7章 电化学分析262
7.1 COMSOL求解电化学场的物理接口262
7.1.1 通用接口262
7.1.2 腐蚀与电镀接口262
7.1.3 电池接口263
7.2 母线板腐蚀分析263
7.3 方管电镀分析275
7.4 异型孔的电解加工分析288
7.5 锂离子电池分析297
练习题308
第8章 耦合分析311
8.1 COMSOL中的多物理场耦合311
8.1.1 常见的内置多物理场接口311
8.1.2 自定义多物理场耦合312
8.2 基于温差驱动的微混合分析313
8.3 柔性单向阀流固耦合分析320
8.4 精密过滤器密封盖的可靠性分析325
8.5 振动生热分析332
练习题338
参考文献341
内容摘要
本书主要介绍有限元法基础知识及COMSOL在弹性力学、流体力学、电磁学、电化学、多物理场耦合等方面的应用。全书先介绍有限元法的基础知识，然后介绍COMSOL的界面组成与基本操作和网格划分的方法与实例，最后给出了结构力学分析实例、流体力学分析实例、电磁学分析实例、电化学分析实例和多物理场耦合分析实例，即以实例方式介绍COMSOL各方面应用分析的详细操作过程及一些需要注意的问题，多数案例有明确的工程应用背景，部分案例有实验对比结果，具有较强的实用性。
本书可作为机械、材料、水利、土木、暖通、动力、能源、化工、航空、冶金、环境、交通、电力电子、建筑等领域的科研与工程技术人员使用COMSOL软件进行CAE/CFD分析的参考书，也可作为这些专业的本科生和研究生学习有限元及COMSOL软件的教学用书。
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