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《機電系統(tǒng)性能分析技術(shù)》內(nèi)容包括機電系統(tǒng)性能分析概述、機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的理論基礎(chǔ)、機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中常用的優(yōu)化方法、機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計實例及MATLAB優(yōu)化工具箱介紹、液壓系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、彈性力學(xué)基礎(chǔ)理論、有限元法理論基礎(chǔ)、ANSYS分析基礎(chǔ)、注塑機合模系統(tǒng)有限元分析。本門教材主要突出有限元仿真與優(yōu)化設(shè)計及分析，面向?qū)ο笾饕獮闄C械類學(xué)生和機械行業(yè)從業(yè)人員。

前言優(yōu)化設(shè)計是一種現(xiàn)代設(shè)計方法，其基本思想是：根據(jù)一般的設(shè)計理論、設(shè)計方法，遵循設(shè)計規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)等，把工程設(shè)計問題按實際需要轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)模型，然后應(yīng)用優(yōu)化技術(shù)和計算機技術(shù)從眾多可用設(shè)計方案中找出最優(yōu)的設(shè)計方案或盡可能完善的設(shè)計結(jié)果。
有限元法是計算機誕生以來，在計算數(shù)學(xué)、計算力學(xué)和計算工程科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)誕生的最有效的計算方法。
目前，有關(guān)優(yōu)化設(shè)計和有限元分析的優(yōu)秀教材有許多，但一般講授起點比較高，尤其是有限元分析應(yīng)用，大多數(shù)需要讀者按照有限元原理編寫程序，使讀者很難在短時間內(nèi)掌握有限元分析方法。本書從實際工程應(yīng)用出發(fā)，按照從理論到實踐的原則將兩者有機地結(jié)合。前面幾章系統(tǒng)地介紹了機械優(yōu)化設(shè)計的理論和方法，為了進一步提高大家對機械優(yōu)化設(shè)計的認(rèn)識，通過大量的案例來說明解決一個工程實際問題的一般步驟和方法，并介紹了在機械優(yōu)化設(shè)計中應(yīng)用比較廣泛的MATLAB優(yōu)化工具箱，列舉了優(yōu)化工具箱中幾種最常用的優(yōu)化函數(shù)的編程方法及應(yīng)用場合。后面幾章重點介紹了分析軟件ANSYS的應(yīng)用，以一些淺顯易懂的問題為例，簡明扼要地講述了相關(guān)問題的理論基礎(chǔ)，然后，再結(jié)合具體的工程應(yīng)用實例，以循序漸進的方式，通過利用分析軟件ANSYS進行分析，加深對有限元原理的理解，并掌握ANSYS的分析過程，使讀者很容易掌握優(yōu)化設(shè)計與有限元應(yīng)用。
有限元仿真與優(yōu)化分析在機械及機電系統(tǒng)中的應(yīng)用，顯著提高了產(chǎn)品的設(shè)計性能，縮短了設(shè)計周期，極大地增強了產(chǎn)品的市場競爭能力，取得了較明顯的技術(shù)和經(jīng)濟效果，越來越受到工程技術(shù)人員的重視。

前言
緒論
第1章機電系統(tǒng)性能分析概述
11機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計概述
111優(yōu)化設(shè)計問題的引例
112優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學(xué)模型
113優(yōu)化設(shè)計問題的分類
114優(yōu)化設(shè)計的一般步驟
115常用的優(yōu)化方法及其特點
12機電系統(tǒng)有限元法分析概述
121有限元法引例
122有限元法的計算步驟
第2章機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的理論
基礎(chǔ)
21函數(shù)的某些基本概念及性質(zhì)
211函數(shù)的等值面(線) 
212函數(shù)的方向?qū)?shù)與梯度 
213函數(shù)的泰勒展開式 
214函數(shù)的凸性 
22無約束優(yōu)化問題的極值條件
23有約束優(yōu)化問題的極值條件
24優(yōu)化問題的數(shù)值計算迭代法
241數(shù)值計算迭代法的基本思想及其
格式
242迭代計算的終止準(zhǔn)則 
第3章機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中常用的優(yōu)化
方法
31一維搜索的優(yōu)化方法
311概述
312搜索區(qū)間的確定
313黃金分割法
314二次插值法
32無約束優(yōu)化方法
321坐標(biāo)輪換法
322鮑威爾法
323梯度法
324牛頓法
325變尺度法
33線性規(guī)劃問題優(yōu)化方法
331線性規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)形式與基本
性質(zhì)
332單純形法
34約束優(yōu)化方法
341隨機方向搜索法
342復(fù)合形法
343懲罰函數(shù)法
35多目標(biāo)及離散變量優(yōu)化方法
351多目標(biāo)優(yōu)化概述
352統(tǒng)一目標(biāo)函數(shù)法
353離散變量優(yōu)化問題
第4章機電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計實例及
MATLAB優(yōu)化工具箱介紹
41汽車轉(zhuǎn)向梯形的優(yōu)化設(shè)計
42螺栓組聯(lián)接的優(yōu)化設(shè)計
43圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計
44注塑機合模系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計
45起重機工作機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
46MATLAB優(yōu)化工具箱
461MATLAB介紹
462MATLAB的優(yōu)化工具箱
463線性規(guī)劃問題
464非線性規(guī)劃問題
465其他問題介紹
第5章液壓系統(tǒng)的建模與仿真
51液壓系統(tǒng)計算機仿真的重要性
52計算機仿真的基本概念
53系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立
54系統(tǒng)模型的求解
55四階龍格-庫塔法
56液壓系統(tǒng)仿真實例
57運用MATLAB編寫程序求解
58運用Simulink搭建仿真模型求解
581Simulink的功能
582Simulink的特點
583基于Simulink 建模方法
第6章彈性力學(xué)基礎(chǔ)理論
61引言
62彈簧系統(tǒng)的剛度矩陣
621單個彈簧系統(tǒng)的分解與合成
622組合彈簧的剛度矩陣
623方程求解（約束條件的引入）
624實例分析
63桿系結(jié)構(gòu)的有限元法簡介
631離散化
632單元分析
633整體分析
634支撐條件的引入
64彈性力學(xué)的基本知識
641材料力學(xué)與彈性力學(xué)的關(guān)系
642彈性力學(xué)的假設(shè)
643應(yīng)力的基本概念
644虛功原理
645彈性力學(xué)的三個基本方程
646彈性力學(xué)的平面問題
第7章有限元法理論基礎(chǔ)
71結(jié)構(gòu)靜力學(xué)問題的有限元法
711平面問題的有限元模型
712軸對稱問題的有限元法
713空間問題有限元法
714等參數(shù)有限元法簡介
715單元與整體分析簡介
72結(jié)構(gòu)動力學(xué)問題的有限元法
721運動方程
722質(zhì)量方程
723阻尼矩陣簡介
724結(jié)構(gòu)自振頻率與振型
725振型疊加法求解結(jié)構(gòu)的受迫
振動
73結(jié)構(gòu)非線性有限元法簡介
731塑性力學(xué)問題
732大位移問題
第8章ANSYS分析基礎(chǔ)
81初步接觸ANSYS
811平面剛架靜力分析
812工字懸臂梁應(yīng)力分析
82ANSYS分析的基本步驟
83文件管理
831文件說明
832ANSYS數(shù)據(jù)庫中存儲的數(shù)據(jù)
84有限元模型的創(chuàng)建
841實體建模的概念
842坐標(biāo)系
843工作平面
8442D體素
845圖元的繪制、編號及刪除
846布爾操作
847單元屬性
848網(wǎng)格劃分
849模型修正
85加載、求解、結(jié)果后處理
851載荷分類
852加載
853求解
854結(jié)果后處理
86結(jié)構(gòu)靜力分析過程與步驟
861建立模型
862施加載荷并求解
863檢查結(jié)果
87標(biāo)準(zhǔn)光盤處于高速運行時的應(yīng)力實例
分析
871建立模型
872盤面的網(wǎng)格劃分
873定義邊界條件
874求解
875查看結(jié)果
88薄壁圓筒受力分析
89軸類零件受拉分析
810三角托架靜力分析實例
811齒輪泵應(yīng)力分析
812動力學(xué)分析的過程與步驟
8121模態(tài)分析
8122諧響應(yīng)分析
8123瞬態(tài)動力學(xué)分析
813帶孔法蘭模態(tài)分析
814機翼模態(tài)分析
815鋼架支撐集中質(zhì)量的瞬態(tài)動力學(xué)
分析
816非線性簡要分析
817非線性分析的過程與步驟 
8171建模 
8172加載求解 
8173查看結(jié)果 
818金屬圓盤彈塑性分析實例 
第9章注塑機合模系統(tǒng)有限元分析
91概述 
911ANSYS優(yōu)化設(shè)計的概念 
912ANSYS優(yōu)化設(shè)計的步驟 
92問題描述 
93分析步驟 
931改變工作名 
932定義參量初始值 
933創(chuàng)建單元類型 
934定義實常數(shù) 
935定義材料特性 
936創(chuàng)建關(guān)鍵點 
937顯示關(guān)鍵點號 
938創(chuàng)建直線 
939劃分單元 
9310顯示點、線、單元 
9311施加位移載荷 
9312施加力載荷 
9313求解 
9314定義單元表 
9315計算單元總體積 
9316提取單元總體積 
9317提取撓度最大值 
9318獲得撓度最大值 
9319生成優(yōu)化分析文件 
9320進入優(yōu)化處理器并指定分析
文件 
9321定義優(yōu)化設(shè)計變量 
9322定義狀態(tài)變量 
9323指定總體積為目標(biāo)函數(shù) 
9324存儲優(yōu)化數(shù)據(jù)庫 
9325指定優(yōu)化方法 
9326運行優(yōu)化程序 
9327列表顯示得到的所有設(shè)計
方案
參考文獻