简介
本书采用GUI界面操作与APDL命令相互对照的方式，从基础知识、专题技术2个层面详细地阐述有限元软件ANSYS 16.0的使用方法和技巧。本书自始至终采用实例描述方式安排内容，系统完整且每章又相对独立，是一本简明的ANSYS参考书。 全书分为两部分共22章。基础知识部分（第1～7章），讲解了使用ANSYS进行有限元分析的基本流程与方法、ANSYS建模、网格划分、边界条件定义、求解、后处理等知识；专题技术部分（第8～22章），根据工程应用的实际经验，介绍大量高级应用知识，包括ANSYS结构静力学分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析、谱分析、稳态热分析、瞬态热分析、电磁场分析、多物理场耦合分析、几何非线性分析、接触分析、生死单元技术、复合材料分析、薄膜结构分析、参数化与优化设计等。
目录
第一部分 基础知识
第1章 绪论 1
1.1 有限元法概述 1
1.1.1 有限元法分析过程 1
1.1.2 有限元的方法和理论手段 3
1.2 ANSYS 16.0简介 4
1.2.1 ANSYS启动与退出 4
1.2.2 ANSYS操作界面 4
1.2.3 ANSYS文件管理 7
1.2.4 ANSYS分析流程 8
1.2.5 分析实例入门 9
1.3 本章小结 14
第2章 APDL基础应用 15
2.1 APDL参数 15
2.1.1 参数的概念与类型 15
2.1.2 参数命名规则 16
2.1.3 参数的定义与复制操作 16
2.1.4 参数的删除操作 17
2.1.5 数组参数 17
2.2 APDL的流程控制 18
2.2.1 *GO分支语句 19
2.2.2 *IF分支语句 19
2.2.3 *DO循环语句 19
2.2.4 *DOWHILE循环语句 19
2.3 宏文件 20
2.3.1 创建宏文件 20
2.3.2 调用宏文件 21
2.4 运算符、函数与函数编辑器 21
2.5 本章小结 22
第3章 实体建模 23
3.1 实体建模操作概述 23
3.2 用自下向上的方法建模 24
3.3 自顶向下法 29
3.4 外部程序导入模型 32
3.5 常用建模命令汇总 35
3.6 实体模型的建立 37
3.7 本章小结 44
第4章 划分网格 45
4.1 定义单元属性 45
4.2 设置网格划分控制 49
4.2.1 智能网格划分 49
4.2.2 全局单元尺寸控制 50
4.2.3 默认单元尺寸控制 51
4.2.4 关键点尺寸控制 52
4.2.5 线尺寸控制 52
4.2.6 面尺寸控制 54
4.2.7 单元尺寸定义命令的优先顺序 54
4.2.8 完成划分 55
4.3 网格的修改 56
4.3.1 清除网格 56
4.3.2 网格的局部细化 56
4.3.3 层状网格划分 58
4.4 高级网格划分技术 59
4.4.1 单元选择 59
4.4.2 映射网格 61
4.4.3 扫掠网格 62
4.4.4 拉伸网格 62
4.5 划分网格命令汇总 62
4.6 本章小结 65
第5章 加载 66
5.1 载荷与载荷步 66
5.1.1 载荷 66
5.1.2 载荷步 67
5.2 加载方式 68
5.2.1 实体加载的特点 68
5.2.2 有限元模型的加载特点 68
5.3 施加载荷 69
5.4 齿轮泵模型的加载 81
5.5 耦合与约束方程 83
5.5.1 耦合 83
5.5.2 约束方程 84
5.6 本章小结 86
第6章 求解 87
6.1 求解综述 87
6.2 例题 90
6.3 求解命令汇总 91
6.4 本章小结 92
第7章 后处理 93
7.1 通用后处理器 93
7.1.1 结果文件 93
7.1.2 结果输出 96
7.1.3 结果处理 110
7.1.4 结果查看器 112
7.2 时间历程后处理器 114
7.2.1 时间历程变量浏览器 114
7.2.2 定义变量 116
7.2.3 显示变量 118
7.3 本章小结 118
第二部分 专题技术
第8章 结构静力分析 120
8.1 结构分析概述 120
8.1.1 结构分析的定义 120
8.1.2 静力学分析的基本概念 121
8.1.3 结构静力学分析的方法 121
8.2 开孔平板静力分析 124
8.2.1 问题描述 124
8.2.2 设置分析环境 124
8.2.3 定义单元与材料属性 125
8.2.4 建立模型 127
8.2.5 划分网格 129
8.2.6 施加边界条件 130
8.2.7 求解 134
8.2.8 显示变形图 135
8.2.9 显示结果云图 135
8.2.10 查看矢量图 139
8.2.11 查看约束反力 140
8.2.12 查询危险点坐标 140
8.3 平面应力分析 142
8.3.1 问题描述 142
8.3.2 设置分析环境 142
8.3.3 定义几何参数 143
8.3.4 选择单元 144
8.3.5 定义实常数 145
8.3.6 定义材料属性 146
8.3.7 创建实体模型 147
8.3.8 设定网格尺寸并划分网格 149
8.3.9 施加载荷并求解 150
8.3.10 求解 153
8.3.11 查看分析结果 153
8.3.12 命令流 157
8.4 本章小结 158
第9章 模态分析 159
9.1 模态分析的基本假设 159
9.2 模态分析方法 159
9.3 立体桁架结构模态分析 164
9.3.1 问题描述 164
9.3.2 分析 165
9.3.3 设置环境变量 165
9.3.4 设置材料属性 166
9.3.5 创建几何模型 167
9.3.6 划分网格 170
9.3.7 施加约束 171
9.3.8 设置分析类型 171
9.3.9 设置分析选项 172
9.3.10 求解 173
9.3.11 观察固有频率结果 173
9.3.12 读入数据结果 173
9.3.13 观察振型等值线结果。 174
9.3.14 命令流 176
9.4 本章小结 178
第10章 谐响应分析 179
10.1 谐响应分析应用 179
10.2 两自由度系统谐响应分析 184
10.2.1 问题描述 184
10.2.2 设置环境变量 184
10.2.3 设置材料属性 185
10.2.4 建立模型 186
10.2.5 划分网格 187
10.2.6 加载 188
10.2.7 求解 189
10.2.8 后处理 189
10.2.9 命令流 190
10.3 本章小结 191
第11章 瞬态动力学分析 192
11.1 概述 192
11.2 斜拉悬臂梁结构瞬态响应分析 198
11.2.1 问题描述 198
11.2.2 设置环境变量 198
11.2.3 设置材料属性 199
11.2.4 建立模型 200
11.2.5 划分网格 201
11.2.6 施加载荷 202
11.2.7 求解 204
11.2.8 后处理 204
11.3 本章小结 205
第12章 谱分析 206
12.1 ANSYS谱分析概述 206
12.2 三角平台结构地震响应分析 211
12.2.1 问题描述 211
12.2.2 分析 212
12.2.3 设置环境变量 212
12.2.4 设置材料属性 213
12.2.5 建立模型 215
12.2.6 划分网格 216
12.2.7 施加载荷 217
12.2.8 求解 217
12.2.9 观察结果 220
12.3 本章小结 221
第13章 热分析 222
13.1 热分析介绍 222
13.1.1 热分析的类型 222
13.1.2 热分析的基本过程 222
13.2 热—应力耦合分析实例 224
13.2.1 问题描述 224
13.2.2 设置环境变量 225
13.2.3 设置材料属性 226
13.2.4 建模 228
13.2.5 网格划分 228
13.2.6 加载 230
13.2.7 求解 231
13.2.8 后处理 233
13.3 本章小结 234
第14章 电磁场分析 235
14.1 磁场分析 235
14.2 电场分析 237
14.3 屏蔽带状传输线静电场分析 238
14.3.1 问题描述 238
14.3.2 设置环境变量 238
14.3.3 设置材料属性 239
14.3.4 建模 240
14.3.5 划分网格 241
14.3.6 加载 242
14.3.7 求解 244
14.3.8 后处理 244
14.4 本章小结 247
第15章 多物理场耦合分析 248
15.1 概述 248
15.1.1 顺序耦合 248
15.1.2 直接耦合分析 249
15.2 双层金属簧片耦合场分析 249
15.2.1 问题描述 249
15.2.2 设置环境变量 250
15.2.3 设置材料属性 250
15.2.4 建模 252
15.2.5 划分网格 253
15.2.6 加载 253
15.2.7 求解 254
15.2.8 后处理 255
15.3 本章小结 257
第16章 非线性静力分析 258
16.1 概述 258
16.1.1 非线性问题的分类 258
16.1.2 牛顿-拉森方法 260
16.1.3 非线性求解的组织级别 261
16.1.4 非线性瞬态过程的分析 264
16.2 实例分析一 273
16.2.1 问题描述 273
16.2.2 分析 273
16.2.3 设置环境变量 274
16.2.4 设置属性 274
16.2.5 建模 275
16.2.6 划分网格 276
16.2.7 加载 276
16.2.8 求解 278
16.2.9 后处理 279
16.2.10 命令流 282
16.3 实例分析二 283
16.3.1 问题描述 283
16.3.2 环境变量设置 283
16.3.3 设置属性 284
16.3.4 建模 285
16.3.5 网格划分 285
16.3.6 加载 286
1
第1章 绪论 1
1.1 有限元法概述 1
1.1.1 有限元法分析过程 1
1.1.2 有限元的方法和理论手段 3
1.2 ANSYS 16.0简介 4
1.2.1 ANSYS启动与退出 4
1.2.2 ANSYS操作界面 4
1.2.3 ANSYS文件管理 7
1.2.4 ANSYS分析流程 8
1.2.5 分析实例入门 9
1.3 本章小结 14
第2章 APDL基础应用 15
2.1 APDL参数 15
2.1.1 参数的概念与类型 15
2.1.2 参数命名规则 16
2.1.3 参数的定义与复制操作 16
2.1.4 参数的删除操作 17
2.1.5 数组参数 17
2.2 APDL的流程控制 18
2.2.1 *GO分支语句 19
2.2.2 *IF分支语句 19
2.2.3 *DO循环语句 19
2.2.4 *DOWHILE循环语句 19
2.3 宏文件 20
2.3.1 创建宏文件 20
2.3.2 调用宏文件 21
2.4 运算符、函数与函数编辑器 21
2.5 本章小结 22
第3章 实体建模 23
3.1 实体建模操作概述 23
3.2 用自下向上的方法建模 24
3.3 自顶向下法 29
3.4 外部程序导入模型 32
3.5 常用建模命令汇总 35
3.6 实体模型的建立 37
3.7 本章小结 44
第4章 划分网格 45
4.1 定义单元属性 45
4.2 设置网格划分控制 49
4.2.1 智能网格划分 49
4.2.2 全局单元尺寸控制 50
4.2.3 默认单元尺寸控制 51
4.2.4 关键点尺寸控制 52
4.2.5 线尺寸控制 52
4.2.6 面尺寸控制 54
4.2.7 单元尺寸定义命令的优先顺序 54
4.2.8 完成划分 55
4.3 网格的修改 56
4.3.1 清除网格 56
4.3.2 网格的局部细化 56
4.3.3 层状网格划分 58
4.4 高级网格划分技术 59
4.4.1 单元选择 59
4.4.2 映射网格 61
4.4.3 扫掠网格 62
4.4.4 拉伸网格 62
4.5 划分网格命令汇总 62
4.6 本章小结 65
第5章 加载 66
5.1 载荷与载荷步 66
5.1.1 载荷 66
5.1.2 载荷步 67
5.2 加载方式 68
5.2.1 实体加载的特点 68
5.2.2 有限元模型的加载特点 68
5.3 施加载荷 69
5.4 齿轮泵模型的加载 81
5.5 耦合与约束方程 83
5.5.1 耦合 83
5.5.2 约束方程 84
5.6 本章小结 86
第6章 求解 87
6.1 求解综述 87
6.2 例题 90
6.3 求解命令汇总 91
6.4 本章小结 92
第7章 后处理 93
7.1 通用后处理器 93
7.1.1 结果文件 93
7.1.2 结果输出 96
7.1.3 结果处理 110
7.1.4 结果查看器 112
7.2 时间历程后处理器 114
7.2.1 时间历程变量浏览器 114
7.2.2 定义变量 116
7.2.3 显示变量 118
7.3 本章小结 118
第二部分 专题技术
第8章 结构静力分析 120
8.1 结构分析概述 120
8.1.1 结构分析的定义 120
8.1.2 静力学分析的基本概念 121
8.1.3 结构静力学分析的方法 121
8.2 开孔平板静力分析 124
8.2.1 问题描述 124
8.2.2 设置分析环境 124
8.2.3 定义单元与材料属性 125
8.2.4 建立模型 127
8.2.5 划分网格 129
8.2.6 施加边界条件 130
8.2.7 求解 134
8.2.8 显示变形图 135
8.2.9 显示结果云图 135
8.2.10 查看矢量图 139
8.2.11 查看约束反力 140
8.2.12 查询危险点坐标 140
8.3 平面应力分析 142
8.3.1 问题描述 142
8.3.2 设置分析环境 142
8.3.3 定义几何参数 143
8.3.4 选择单元 144
8.3.5 定义实常数 145
8.3.6 定义材料属性 146
8.3.7 创建实体模型 147
8.3.8 设定网格尺寸并划分网格 149
8.3.9 施加载荷并求解 150
8.3.10 求解 153
8.3.11 查看分析结果 153
8.3.12 命令流 157
8.4 本章小结 158
第9章 模态分析 159
9.1 模态分析的基本假设 159
9.2 模态分析方法 159
9.3 立体桁架结构模态分析 164
9.3.1 问题描述 164
9.3.2 分析 165
9.3.3 设置环境变量 165
9.3.4 设置材料属性 166
9.3.5 创建几何模型 167
9.3.6 划分网格 170
9.3.7 施加约束 171
9.3.8 设置分析类型 171
9.3.9 设置分析选项 172
9.3.10 求解 173
9.3.11 观察固有频率结果 173
9.3.12 读入数据结果 173
9.3.13 观察振型等值线结果。 174
9.3.14 命令流 176
9.4 本章小结 178
第10章 谐响应分析 179
10.1 谐响应分析应用 179
10.2 两自由度系统谐响应分析 184
10.2.1 问题描述 184
10.2.2 设置环境变量 184
10.2.3 设置材料属性 185
10.2.4 建立模型 186
10.2.5 划分网格 187
10.2.6 加载 188
10.2.7 求解 189
10.2.8 后处理 189
10.2.9 命令流 190
10.3 本章小结 191
第11章 瞬态动力学分析 192
11.1 概述 192
11.2 斜拉悬臂梁结构瞬态响应分析 198
11.2.1 问题描述 198
11.2.2 设置环境变量 198
11.2.3 设置材料属性 199
11.2.4 建立模型 200
11.2.5 划分网格 201
11.2.6 施加载荷 202
11.2.7 求解 204
11.2.8 后处理 204
11.3 本章小结 205
第12章 谱分析 206
12.1 ANSYS谱分析概述 206
12.2 三角平台结构地震响应分析 211
12.2.1 问题描述 211
12.2.2 分析 212
12.2.3 设置环境变量 212
12.2.4 设置材料属性 213
12.2.5 建立模型 215
12.2.6 划分网格 216
12.2.7 施加载荷 217
12.2.8 求解 217
12.2.9 观察结果 220
12.3 本章小结 221
第13章 热分析 222
13.1 热分析介绍 222
13.1.1 热分析的类型 222
13.1.2 热分析的基本过程 222
13.2 热—应力耦合分析实例 224
13.2.1 问题描述 224
13.2.2 设置环境变量 225
13.2.3 设置材料属性 226
13.2.4 建模 228
13.2.5 网格划分 228
13.2.6 加载 230
13.2.7 求解 231
13.2.8 后处理 233
13.3 本章小结 234
第14章 电磁场分析 235
14.1 磁场分析 235
14.2 电场分析 237
14.3 屏蔽带状传输线静电场分析 238
14.3.1 问题描述 238
14.3.2 设置环境变量 238
14.3.3 设置材料属性 239
14.3.4 建模 240
14.3.5 划分网格 241
14.3.6 加载 242
14.3.7 求解 244
14.3.8 后处理 244
14.4 本章小结 247
第15章 多物理场耦合分析 248
15.1 概述 248
15.1.1 顺序耦合 248
15.1.2 直接耦合分析 249
15.2 双层金属簧片耦合场分析 249
15.2.1 问题描述 249
15.2.2 设置环境变量 250
15.2.3 设置材料属性 250
15.2.4 建模 252
15.2.5 划分网格 253
15.2.6 加载 253
15.2.7 求解 254
15.2.8 后处理 255
15.3 本章小结 257
第16章 非线性静力分析 258
16.1 概述 258
16.1.1 非线性问题的分类 258
16.1.2 牛顿-拉森方法 260
16.1.3 非线性求解的组织级别 261
16.1.4 非线性瞬态过程的分析 264
16.2 实例分析一 273
16.2.1 问题描述 273
16.2.2 分析 273
16.2.3 设置环境变量 274
16.2.4 设置属性 274
16.2.5 建模 275
16.2.6 划分网格 276
16.2.7 加载 276
16.2.8 求解 278
16.2.9 后处理 279
16.2.10 命令流 282
16.3 实例分析二 283
16.3.1 问题描述 283
16.3.2 环境变量设置 283
16.3.3 设置属性 284
16.3.4 建模 285
16.3.5 网格划分 285
16.3.6 加载 286
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