机电系统性能分析技术
作　者： 宋瑞银，陈俊华 编
出版时间： 2015
内容简介
　　《机电系统性能分析技术》内容包括机电系统性能分析概述、机电系统优化设计的理论基础、机电系统优化设计中常用的优化方法、机电系统优化设计实例及MATLAB优化工具箱介绍、液压系统的优化设计、弹性力学基础理论、有限元法理论基础、ANSYS分析基础、注塑机合模系统有限元分析。本门教材主要突出有限元仿真与优化设计及分析，面向对象主要为机械类学生和机械行业从业人员。
目录
前言
绪论
第1章机电系统性能分析概述
1 1机电系统优化设计概述
1 1 1优化设计问题的引例
1 1 2优化设计的数学模型
1 1 3优化设计问题的分类
1 1 4优化设计的一般步骤
1 1 5常用的优化方法及其特点
1 2机电系统有限元法分析概述
1 2 1有限元法引例
1 2 2有限元法的计算步骤
第2章机电系统优化设计的理论
基础
2 1函数的某些基本概念及性质
2 1 1函数的等值面(线)
2 1 2函数的方向导数与梯度
2 1 3函数的泰勒展开式
2 1 4函数的凸性
2 2无约束优化问题的极值条件
2 3有约束优化问题的极值条件
2 4优化问题的数值计算迭代法
2 4 1数值计算迭代法的基本思想及其
格式
2 4 2迭代计算的终止准则
第3章机电系统优化设计中常用的优化
方法
3 1一维搜索的优化方法
3 1 1概述
3 1 2搜索区间的确定
3 1 3黄金分割法
3 1 4二次插值法
3 2无约束优化方法
3 2 1坐标轮换法
3 2 2鲍威尔法
3 2 3梯度法
3 2 4牛顿法
3 2 5变尺度法
3 3线性规划问题优化方法
3 3 1线性规划的标准形式与基本
性质
3 3 2单纯形法
3 4约束优化方法
3 4 1随机方向搜索法
3 4 2复合形法
3 4 3惩罚函数法
3 5多目标及离散变量优化方法
3 5 1多目标优化概述
3 5 2统一目标函数法
3 5 3离散变量优化问题
第4章机电系统优化设计实例及
MATLAB优化工具箱介绍
4 1汽车转向梯形的优化设计
4 2螺栓组联接的优化设计
4 3圆柱齿轮减速器的优化设计
4 4注塑机合模系统的优化设计
4 5起重机工作机构的优化设计
4 6MATLAB优化工具箱
4 6 1MATLAB介绍
4 6 2MATLAB的优化工具箱
4 6 3线性规划问题
4 6 4非线性规划问题
4 6 5其他问题介绍
第5章液压系统的建模与仿真
5 1液压系统计算机仿真的重要性
5 2计算机仿真的基本概念
5 3系统数学模型的建立
5 4系统模型的求解
5 5四阶龙格-库塔法
5 6液压系统仿真实例
5 7运用MATLAB编写程序求解
5 8运用Simulink搭建仿真模型求解
5 8 1Simulink的功能
5 8 2Simulink的特点
5 8 3基于Simulink 建模方法
第6章弹性力学基础理论
6 1引言
6 2弹簧系统的刚度矩阵
6 2 1单个弹簧系统的分解与合成
6 2 2组合弹簧的刚度矩阵
6 2 3方程求解（约束条件的引入）
6 2 4实例分析
6 3杆系结构的有限元法简介
6 3 1离散化
6 3 2单元分析
6 3 3整体分析
6 3 4支撑条件的引入
6 4弹性力学的基本知识
6 4 1材料力学与弹性力学的关系
6 4 2弹性力学的假设
6 4 3应力的基本概念
6 4 4虚功原理
6 4 5弹性力学的三个基本方程
6 4 6弹性力学的平面问题
第7章有限元法理论基础
7 1结构静力学问题的有限元法
7 1 1平面问题的有限元模型
7 1 2轴对称问题的有限元法
7 1 3空间问题有限元法
7 1 4等参数有限元法简介
7 1 5单元与整体分析简介
7 2结构动力学问题的有限元法
7 2 1运动方程
7 2 2质量方程
7 2 3阻尼矩阵简介
7 2 4结构自振频率与振型
7 2 5振型叠加法求解结构的受迫
振动
7 3结构非线性有限元法简介
7 3 1塑性力学问题
7 3 2大位移问题
第8章ANSYS分析基础
8 1初步接触ANSYS
8 1 1平面刚架静力分析
8 1 2工字悬臂梁应力分析
8 2ANSYS分析的基本步骤
8 3文件管理
8 3 1文件说明
8 3 2ANSYS数据库中存储的数据
8 4有限元模型的创建
8 4 1实体建模的概念
8 4 2坐标系
8 4 3工作平面
8 4 42D体素
8 4 5图元的绘制、编号及删除
8 4 6布尔操作
8 4 7单元属性
8 4 8网格划分
8 4 9模型修正
8 5加载、求解、结果后处理
8 5 1载荷分类
8 5 2加载
8 5 3求解
8 5 4结果后处理
8 6结构静力分析过程与步骤
8 6 1建立模型
8 6 2施加载荷并求解
8 6 3检查结果
8 7标准光盘处于高速运行时的应力实例
分析
8 7 1建立模型
8 7 2盘面的网格划分
8 7 3定义边界条件
8 7 4求解
8 7 5查看结果
8 8薄壁圆筒受力分析
8 9轴类零件受拉分析
8 10三角托架静力分析实例
8 11齿轮泵应力分析
8 12动力学分析的过程与步骤
8 12 1模态分析
8 12 2谐响应分析
8 12 3瞬态动力学分析
8 13带孔法兰模态分析
8 14机翼模态分析
8 15钢架支撑集中质量的瞬态动力学
分析
8 16非线性简要分析
8 17非线性分析的过程与步骤
8 17 1建模
8 17 2加载求解
8 17 3查看结果
8 18金属圆盘弹塑性分析实例
第9章注塑机合模系统有限元分析
9 1概述
9 1 1ANSYS优化设计的概念
9 1 2ANSYS优化设计的步骤
9 2问题描述
9 3分析步骤
9 3 1改变工作名
9 3 2定义参量初始值
9 3 3创建单元类型
9 3 4定义实常数
9 3 5定义材料特性
9 3 6创建关键点
9 3 7显示关键点号
9 3 8创建直线
9 3 9划分单元
9 3 10显示点、线、单元
9 3 11施加位移载荷
9 3 12施加力载荷
9 3 13求解
9 3 14定义单元表
9 3 15计算单元总体积
9 3 16提取单元总体积
9 3 17提取挠度最大值
9 3 18获得挠度最大值
9 3 19生成优化分析文件
9 3 20进入优化处理器并指定分析
文件
9 3 21定义优化设计变量
9 3 22定义状态变量
9 3 23指定总体积为目标函数
9 3 24存储优化数据库
9 3 25指定优化方法
9 3 26运行优化程序
9 3 27列表显示得到的所有设计
方案
参考文献