简介
本书从实例分析与计算入手详细介绍了ANSYS 12.0有限元软件的功能与
技巧，全书根据不同的学科及工程应用分为9章，主要内容包括ANSYS 12.0
简介、ANSYS 12.0建模与网格划分、ANSYS 12.0结构静力学分析、ANSYS
12.0非线性分析、ANSYS 12.0动力学分析、ANSYS 12.0复合材料结构分析、
ANSYS 12.0结构疲劳分析、ANSYS 12.0结构断裂分析、ANSYS 12.0结构优化
设计。本书内容新颖丰富、涉及领域广泛，使读者在掌握ANSYS 12.0软件的
同时能够掌握到实际工程问题的分析思路、方法和经验，并轻松解决本领域
所出现的问题。
本书适合理工院校相关专业的硕士研究生、博士研究生及教师使用，可
以作为高等院校学生及科研院所研究人员学习ANSYS 12.0有限元软件的教材
，也可以作为从事相关领域科学技术研究的工程技术人员使用ANSYS 12.0软
件的参考书。
目录
出版说明
前言
第1章概述 1
1.1ansys 12.0简介 1
1.1.1ansys 12.0发展过程 1
1.1.2ansys 12.0技术特点 1
1.1.3ansys 12.0使用环境 2
1.1.4ansys 12.0软件功能 2
1.1.5ansys 12.0创新之处 5
1.1.6ansys 12.0文件系统 8
1.2ansys 12.0基本操作 8
1.2.1ansys 12.0启动与设置 8
1.2.2ansys 12.0用户界面 10
1.2.3退出ansys 12.0 10
1.3ansys 12.0结构分析 11
1.3.1ansys 12.0结构分析概述 11
1.3.2ansys 12.0结构分析过程 12
1.4ansys 12.0使用技巧 13
1.4.1几何模型修正技巧—布尔操作 13
1.4.2图形显示设置技巧—字体设置与窗口显示 31
.1.4.3结果文件输出技巧—图形复制与输出 34
1.4.4生成动画文件技巧—动画文件的生成与存储 36
第2章ansys 12.0模型建立及实例详解 37
2.1模型建立基本过程 37
2.1.1概述 37
2.1.2模型建立方法 37
2.1.3ansys坐标系与工作平面 38
2.1.4实体建模 43
2.1.5网格划分 55
2.2直接法实体建模实例详解 62
2.2.1问题描述 62
2.2.2问题分析 62
2.2.3求解步骤 62
2.2.4命令流 70
2.3自底向上建模方法实例详解 71
2.3.1问题描述 71
2.3.2问题分析 72
2.3.3求解步骤 72
2.3.4命令流 79
2.4自顶向下建模方法实例详解 81
2.4.1问题描述 81
2.4.2问题分析 82
2.4.3求解步骤 82
2.4.4命令流 92
第3章ansys 12.0结构线性静力分析及实例详解 95
3.1结构线性静力分析基本过程 95
3.1.1结构静力分析概述 95
3.1.2结构线性静力分析基本步骤 95
3.2平面应力问题分析实例详解—带孔薄板两端承受均布载荷 98
3.2.1问题描述 98
3.2.2问题分析 99
3.2.3求解步骤 99
3.2.4命令流 107
3.3平面应变问题分析实例详解—输气管道受力分析 108
3.3.1问题描述 108
3.3.2问题分析 108
3.3.3求解步骤 108
3.3.4命令流 115
3.4轴对称问题分析实例详解—轴类零件受拉分析 116
3.4.1问题描述 116
3.4.2问题分析 116
3.4.3求解步骤 116
3.4.4命令流 122
3.5梁分析实例详解—工字梁端面受力分析 123
3.5.1问题描述 123
3.5.2问题分析 123
3.5.3求解步骤 123
3.5.4命令流 128
3.6桁架分析实例详解—三角桁架受力分析 129
3.6.1问题描述 129
3.6.2问题分析 129
3.6.3求解步骤 129
3.6.4命令流 134
3.7壳分析实例详解—薄壁圆筒受力分析 136
3.7.1问题描述 136
3.7.2问题分析 136
3.7.3求解步骤 136
3.7.4命令流 143
3.8接触分析实例详解—钢球和刚性平面接触分析 145
3.8.1问题描述 145
3.8.2问题分析 145
3.8.3求解步骤 145
3.8.4命令流 156
第4章ansys 12.0结构动力学分析及实例详解 159
4.1结构动力学分析基本过程 159
4.1.1模态分析 159
4.1.2谐响应分析 162
4.1.3瞬态动力学分析 165
4.1.4谱分析 169
4.2模态分析实例详解—谐振器模态分析 172
4.2.1问题描述 172
4.2.2问题分析 172
4.2.3求解步骤 172
4.2.4命令流 178
4.3谐响应分析实例详解—弹簧质量系统受谐载荷 179
4.3.1问题描述 179
4.3.2问题分析 179
4.3.3求解步骤 180
4.3.4命令流 186
4.4谐响应分析实例详解—有预应力的吉他弦谐响应分析 187
4.4.1问题描述 187
4.4.2问题分析 187
4.4.3求解步骤 187
4.4.4命令流 193
4.5瞬态动力学分析实例详解—钟摆摆动分析 195
4.5.1问题描述 195
4.5.2问题分析 195
4.5.3求解步骤 195
4.5.4命令流 202
4.6瞬态动力学分析实例详解—滑动摩擦生热分析 203
4.6.1问题描述 203
4.6.2问题分析 204
4.6.3求解步骤 204
4.6.4命令流 214
4.7谱分析实例详解—地震位移谱作用下的板梁结构响应 216
4.7.1问题描述 216
4.7.2问题分析 217
4.7.3求解步骤 217
4.7.4命令流 226
第5章ansys 12.0非线性分析及实例详解 229
5.1非线性分析基本过程 229
5.1.1结构非线性分析 229
5.1.2几何非线性分析 234
5.1.3材料非线性分析 237
5.1.4状态非线性分析 241
5.1.5非线性分析步骤 249
5.2几何非线性实例详解—圆柱壳体受力分析 253
5.2.1问题描述 253
5.2.2问题分析 254
5.2.3求解步骤 254
5.2.4命令流 264
5.3几何非线性实例详解—细长杆屈曲分析 265
5.3.1问题描述 265
5.3.2问题分析 266
5.3.3求解步骤 266
5.3.4命令流 273
5.4几何非线性实例详解—金属圆盘弹塑性分析 274
5.4.1问题描述 274
5.4.2问题分析 275
5.4.3求解步骤 275
5.4.4命令流 287
5.5几何非线性实例详解—膜结构分析 290
5.5.1问题描述 290
5.5.2问题分析 290
5.5.3求解步骤 290
5.5.4命令流 298
5.6材料非线性实例详解—螺栓蠕变松弛分析 300
5.6.1问题描述 300
5.6.2问题分析 300
5.6.3求解步骤 300
5.6.4命令流 307
5.7材料非线性实例详解—橡胶圆筒受压分析 308
5.7.1问题描述 308
5.7.2问题分析 308
5.7.3求解步骤 308
5.7.4命令流 315
5.8材料非线性实例详解—圆盘大应变分析 316
5.8.1问题描述 316
5.8.2问题分析 317
5.8.3求解步骤 317
5.8.4命令流 328
5.9材料非线性实例详解—铁桩插入土壤分析 329
5.9.1问题描述 329
5.9.2问题分析 330
5.9.3求解步骤 330
5.9.4命令流 340
5.10状态非线性实例详解—卡头压进卡座的力学过程分析 342
5.10.1问题描述 342
5.10.2问题分析 342
5.10.3求解步骤 342
5.10.4命令流 361
5.11状态非线性实例详解—铜柱体撞击刚性墙分析 367
5.11.1问题描述 367
5.11.2问题分析 367
5.11.3求解步骤 367
5.11.4命令流 374
5.12状态非线性实例详解—挤压过程分析 375
5.12.1问题描述 375
5.12.2问题分析 376
5.12.3求解步骤 376
5.12.4命令流 386
5.13状态非线性实例详解—ls-dyna程序分析锻压过程 388
5.13.1问题描述 388
5.13.2问题分析 388
5.13.3求解步骤 389
5.13.4命令流 398
第6章ansys 12.0复合材料结构分析及实例详解 400
6.1复合材料结构分析基本过程 400
6.1.1概述 400
6.1.2建立复合材料模型 400
6.2复合材料结构分析实例详解—复合材料梁弯曲分析 407
6.2.1问题描述 407
6.2.2问题分析 407
6.2.3求解步骤 408
6.2.4命令流 418
6.3复合材料结构分析实例详解—层合板受压分析 420
6.3.1问题描述 420
6.3.2问题分析 421
6.3.3求解步骤 421
6.3.4命令流 435
6.4复合材料结构分析实例详解—长纤维增强复合材料梁热膨胀分析 438
6.4.1问题描述 438
6.4.2问题分析 439
6.4.3求解步骤 439
6.4.4命令流 447
第7章ansys 12.0结构疲劳分析及实例详解 450
7.1结构疲劳分析基本过程 450
7.1.1概述 450
7.1.2疲劳分析步骤 451
7.2结构疲劳分析实例详解—带孔板状构件疲劳分析 453
7.2.1问题描述 453
7.2.2问题分析 454
7.2.3求解步骤 454
7.2.4命令流 468
第8章ansys 12.0结构断裂分析及实例详解 471
8.1结构断裂分析基本过程 471
8.1.1概述 471
8.1.2结构断裂分析过程 472
8.2结构断裂分析实例详解—二维断裂问题 475
8.2.1问题描述 475
8.2.2问题分析 476
8.2.3求解步骤 476
8.2.4命令流 484
8.3结构断裂分析实例详解—具有中心裂纹的板状试样三维断裂分析 485
8.3.1问题描述 485
8.3.2问题分析 486
8.3.3求解步骤 486
8.3.4命令流 502
第9章ansys 12.0结构优化设计及实例详解 509
9.1结构优化设计基本过程 509
9.1.1概述 509
9.1.2结构优化设计基本概念 509
9.1.3结构优化设计分析步骤 511
9.1.4优化设计技术原理 520
9.1.5优化设计注意事项 524
9.1.6拓扑优化 528
9.2结构优化设计实例详解—桁架优化设计 530
9.2.1问题描述 530
9.2.2问题分析 531
9.2.3求解步骤 531
9.2.4命令流 537
9.3拓扑优化实例详解—弹性梁的拓扑优化 539
9.3.1问题描述 539
9.3.2问题分析 539
9.3.3求解步骤 540
9.3.4命令流 545
前言
第1章概述 1
1.1ansys 12.0简介 1
1.1.1ansys 12.0发展过程 1
1.1.2ansys 12.0技术特点 1
1.1.3ansys 12.0使用环境 2
1.1.4ansys 12.0软件功能 2
1.1.5ansys 12.0创新之处 5
1.1.6ansys 12.0文件系统 8
1.2ansys 12.0基本操作 8
1.2.1ansys 12.0启动与设置 8
1.2.2ansys 12.0用户界面 10
1.2.3退出ansys 12.0 10
1.3ansys 12.0结构分析 11
1.3.1ansys 12.0结构分析概述 11
1.3.2ansys 12.0结构分析过程 12
1.4ansys 12.0使用技巧 13
1.4.1几何模型修正技巧—布尔操作 13
1.4.2图形显示设置技巧—字体设置与窗口显示 31
.1.4.3结果文件输出技巧—图形复制与输出 34
1.4.4生成动画文件技巧—动画文件的生成与存储 36
第2章ansys 12.0模型建立及实例详解 37
2.1模型建立基本过程 37
2.1.1概述 37
2.1.2模型建立方法 37
2.1.3ansys坐标系与工作平面 38
2.1.4实体建模 43
2.1.5网格划分 55
2.2直接法实体建模实例详解 62
2.2.1问题描述 62
2.2.2问题分析 62
2.2.3求解步骤 62
2.2.4命令流 70
2.3自底向上建模方法实例详解 71
2.3.1问题描述 71
2.3.2问题分析 72
2.3.3求解步骤 72
2.3.4命令流 79
2.4自顶向下建模方法实例详解 81
2.4.1问题描述 81
2.4.2问题分析 82
2.4.3求解步骤 82
2.4.4命令流 92
第3章ansys 12.0结构线性静力分析及实例详解 95
3.1结构线性静力分析基本过程 95
3.1.1结构静力分析概述 95
3.1.2结构线性静力分析基本步骤 95
3.2平面应力问题分析实例详解—带孔薄板两端承受均布载荷 98
3.2.1问题描述 98
3.2.2问题分析 99
3.2.3求解步骤 99
3.2.4命令流 107
3.3平面应变问题分析实例详解—输气管道受力分析 108
3.3.1问题描述 108
3.3.2问题分析 108
3.3.3求解步骤 108
3.3.4命令流 115
3.4轴对称问题分析实例详解—轴类零件受拉分析 116
3.4.1问题描述 116
3.4.2问题分析 116
3.4.3求解步骤 116
3.4.4命令流 122
3.5梁分析实例详解—工字梁端面受力分析 123
3.5.1问题描述 123
3.5.2问题分析 123
3.5.3求解步骤 123
3.5.4命令流 128
3.6桁架分析实例详解—三角桁架受力分析 129
3.6.1问题描述 129
3.6.2问题分析 129
3.6.3求解步骤 129
3.6.4命令流 134
3.7壳分析实例详解—薄壁圆筒受力分析 136
3.7.1问题描述 136
3.7.2问题分析 136
3.7.3求解步骤 136
3.7.4命令流 143
3.8接触分析实例详解—钢球和刚性平面接触分析 145
3.8.1问题描述 145
3.8.2问题分析 145
3.8.3求解步骤 145
3.8.4命令流 156
第4章ansys 12.0结构动力学分析及实例详解 159
4.1结构动力学分析基本过程 159
4.1.1模态分析 159
4.1.2谐响应分析 162
4.1.3瞬态动力学分析 165
4.1.4谱分析 169
4.2模态分析实例详解—谐振器模态分析 172
4.2.1问题描述 172
4.2.2问题分析 172
4.2.3求解步骤 172
4.2.4命令流 178
4.3谐响应分析实例详解—弹簧质量系统受谐载荷 179
4.3.1问题描述 179
4.3.2问题分析 179
4.3.3求解步骤 180
4.3.4命令流 186
4.4谐响应分析实例详解—有预应力的吉他弦谐响应分析 187
4.4.1问题描述 187
4.4.2问题分析 187
4.4.3求解步骤 187
4.4.4命令流 193
4.5瞬态动力学分析实例详解—钟摆摆动分析 195
4.5.1问题描述 195
4.5.2问题分析 195
4.5.3求解步骤 195
4.5.4命令流 202
4.6瞬态动力学分析实例详解—滑动摩擦生热分析 203
4.6.1问题描述 203
4.6.2问题分析 204
4.6.3求解步骤 204
4.6.4命令流 214
4.7谱分析实例详解—地震位移谱作用下的板梁结构响应 216
4.7.1问题描述 216
4.7.2问题分析 217
4.7.3求解步骤 217
4.7.4命令流 226
第5章ansys 12.0非线性分析及实例详解 229
5.1非线性分析基本过程 229
5.1.1结构非线性分析 229
5.1.2几何非线性分析 234
5.1.3材料非线性分析 237
5.1.4状态非线性分析 241
5.1.5非线性分析步骤 249
5.2几何非线性实例详解—圆柱壳体受力分析 253
5.2.1问题描述 253
5.2.2问题分析 254
5.2.3求解步骤 254
5.2.4命令流 264
5.3几何非线性实例详解—细长杆屈曲分析 265
5.3.1问题描述 265
5.3.2问题分析 266
5.3.3求解步骤 266
5.3.4命令流 273
5.4几何非线性实例详解—金属圆盘弹塑性分析 274
5.4.1问题描述 274
5.4.2问题分析 275
5.4.3求解步骤 275
5.4.4命令流 287
5.5几何非线性实例详解—膜结构分析 290
5.5.1问题描述 290
5.5.2问题分析 290
5.5.3求解步骤 290
5.5.4命令流 298
5.6材料非线性实例详解—螺栓蠕变松弛分析 300
5.6.1问题描述 300
5.6.2问题分析 300
5.6.3求解步骤 300
5.6.4命令流 307
5.7材料非线性实例详解—橡胶圆筒受压分析 308
5.7.1问题描述 308
5.7.2问题分析 308
5.7.3求解步骤 308
5.7.4命令流 315
5.8材料非线性实例详解—圆盘大应变分析 316
5.8.1问题描述 316
5.8.2问题分析 317
5.8.3求解步骤 317
5.8.4命令流 328
5.9材料非线性实例详解—铁桩插入土壤分析 329
5.9.1问题描述 329
5.9.2问题分析 330
5.9.3求解步骤 330
5.9.4命令流 340
5.10状态非线性实例详解—卡头压进卡座的力学过程分析 342
5.10.1问题描述 342
5.10.2问题分析 342
5.10.3求解步骤 342
5.10.4命令流 361
5.11状态非线性实例详解—铜柱体撞击刚性墙分析 367
5.11.1问题描述 367
5.11.2问题分析 367
5.11.3求解步骤 367
5.11.4命令流 374
5.12状态非线性实例详解—挤压过程分析 375
5.12.1问题描述 375
5.12.2问题分析 376
5.12.3求解步骤 376
5.12.4命令流 386
5.13状态非线性实例详解—ls-dyna程序分析锻压过程 388
5.13.1问题描述 388
5.13.2问题分析 388
5.13.3求解步骤 389
5.13.4命令流 398
第6章ansys 12.0复合材料结构分析及实例详解 400
6.1复合材料结构分析基本过程 400
6.1.1概述 400
6.1.2建立复合材料模型 400
6.2复合材料结构分析实例详解—复合材料梁弯曲分析 407
6.2.1问题描述 407
6.2.2问题分析 407
6.2.3求解步骤 408
6.2.4命令流 418
6.3复合材料结构分析实例详解—层合板受压分析 420
6.3.1问题描述 420
6.3.2问题分析 421
6.3.3求解步骤 421
6.3.4命令流 435
6.4复合材料结构分析实例详解—长纤维增强复合材料梁热膨胀分析 438
6.4.1问题描述 438
6.4.2问题分析 439
6.4.3求解步骤 439
6.4.4命令流 447
第7章ansys 12.0结构疲劳分析及实例详解 450
7.1结构疲劳分析基本过程 450
7.1.1概述 450
7.1.2疲劳分析步骤 451
7.2结构疲劳分析实例详解—带孔板状构件疲劳分析 453
7.2.1问题描述 453
7.2.2问题分析 454
7.2.3求解步骤 454
7.2.4命令流 468
第8章ansys 12.0结构断裂分析及实例详解 471
8.1结构断裂分析基本过程 471
8.1.1概述 471
8.1.2结构断裂分析过程 472
8.2结构断裂分析实例详解—二维断裂问题 475
8.2.1问题描述 475
8.2.2问题分析 476
8.2.3求解步骤 476
8.2.4命令流 484
8.3结构断裂分析实例详解—具有中心裂纹的板状试样三维断裂分析 485
8.3.1问题描述 485
8.3.2问题分析 486
8.3.3求解步骤 486
8.3.4命令流 502
第9章ansys 12.0结构优化设计及实例详解 509
9.1结构优化设计基本过程 509
9.1.1概述 509
9.1.2结构优化设计基本概念 509
9.1.3结构优化设计分析步骤 511
9.1.4优化设计技术原理 520
9.1.5优化设计注意事项 524
9.1.6拓扑优化 528
9.2结构优化设计实例详解—桁架优化设计 530
9.2.1问题描述 530
9.2.2问题分析 531
9.2.3求解步骤 531
9.2.4命令流 537
9.3拓扑优化实例详解—弹性梁的拓扑优化 539
9.3.1问题描述 539
9.3.2问题分析 539
9.3.3求解步骤 540
9.3.4命令流 545
ANSYS 12.0结构分析工程应用实例解析
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