ANSYS 11.0基础与典型范例PDF电子书下载

第1篇　操作基础篇 3

第1章 ANSYS概述 3

1.1　CAE软件简介 4

1.2　有限元法简介 5

1.2.1　有限元法的基本思想 5

1.2.2　有限元法的特点 6

1.3 ANSYS简介 6

1.3.1 ANSYS的发展 7

1.3.2 ANSYS的功能 7

1.4 ANSYS 11.0特点 8

1.4.1 ANSYS 11.0版本的新特点 8

1.4.2 ANSYS 11.0运行环境配置 11

1.5　程序结构 12

1.5.1　处理器 12

1.5.2　文件格式 12

1.5.3　输入方式 12

1.5.4　输出文件类型 13

1.6 ANSYS分析的基本过程 13

1.6.1 前处理 13

1.6.2　加载并求解 14

1.6.3　后处理 14

1.6.4　实例导航 14

1.7　本章小结 16

第2章　几何建模 17

2.1　几何建模概论 18

2.1.1 自底向上创建几何模型 18

2.1.2 自顶向下创建几何模型 18

2.1.3　布尔运算操作 19

2.1.4　拖拉和旋转 19

2.1.5　移动和复制 19

2.1.6　修改模型（清除和删除） 20

2.1.7　从IGES文件几何模型导入到ANSYS 20

2.2　坐标系简介 20

2.2.1　总体和局部坐标系 21

2.2.2　显示坐标系 23

2.2.3 节点坐标系 23

2.2.4单元坐标系 24

2.2.5　结果坐标系 24

2.3　工作平面的使用 25

2.3.1　定义一个新的工作平面 25

2.3.2　控制工作平面的显示和样式 26

2.3.3　移动工作平面 26

2.3.4旋转工作平面 26

2.3.5　还原一个已定义的工作平面 27

2.3.6　工作平面的高级用途 27

2.4 自底向上创建几何模型 29

2.4.1　关键点 29

2.4.2　硬点 30

2.4.3　线 31

2.4.4　面 33

2.4.5　体 34

2.5 自顶向下创建几何模型（体素） 35

2.5.1　创建面体素 35

2.5.2　创建实体体素 36

2.6　使用布尔操作来修正几何模型 37

2.6.1 布尔运算的设置 37

2.6.2　布尔运算之后的图元编号 38

2.6.3 交运算 38

2.6.4 两两相交 39

2.6.5　相加 40

2.6.6　相减 40

2.6.7　利用工作平面进行减运算 41

2.6.8　搭接 41

2.6.9　分割 42

2.6.10　粘接（合并） 42

2.7　移动、复制和缩放几何模型 42

2.7.1　按照样本生成图元 43

2.7.2 由对称映像生成图元 43

2.7.3　将样本图元转换坐标系 43

2.7.4 实体模型图元的缩放 44

2.8　从IGES文件中将几何模型导入到ANSYS 44

2.8.1　使用SMOOTH选项 45

2.8.2　使用FACETED选项 45

2.9　实例导航 46

2.9.1 自底向上建立药柱模型 46

2.9.2　布尔操作建立药柱模型 51

2.9.3　导入SolidWorks中创建的药柱模型 53

2.10　本章小结 55

第3章　划分网格 57

3.1　有限元网格概论 58

3.2　设定单元属性 58

3.2.1　生成单元属性表 59

3.2.2　在划分网格之前分配单元属性 59

3.3　网格划分的控制 61

3.3.1　ANSYS网格划分工具（MeshTool） 61

3.3.2　单元形状 62

3.3.3　选择自由或映射网格划分 62

3.3.4　控制单元边中节点的位置 63

3.3.5　划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 63

3.3.6　映射网格划分中单元的默认尺寸 64

3.3.7　局部网格划分控制 65

3.3.8　内部网格划分控制 65

3.3.9　生成过渡棱锥单元 67

3.3.10　将退化的四面体单元转化为非退化的形式 67

3.3.11　执行层网格划分 68

3.4 自由网格划分和映射网格划分控制 69

3.4.1 自由网格划分 69

3.4.2　映射网格划分 70

3.5　给实体模型划分有限元网格 74

3.5.1 用xMESH命令生成网格 74

3.5.2　生成带方向节点的梁单元网格 75

3.5.3　在分界线或分界面处生成单位厚度的界面单元 76

3.6　延伸和扫略生成有限元模型 77

3.6.1　延伸（Extrude）生成网格 77

3.6.2　扫略（VSWEEP）生成网格 79

3.7　修正有限元模型 81

3.7.1　局部细化网格 82

3.7.2　移动和复制节点和单元 84

3.7.3　控制面、线和单元的法向 85

3.7.4修改单元属性 86

3.8　直接通过节点和单元生成有限元模型 87

3.8.1　节点 87

3.8.2　单元 88

3.9　编号控制 90

3.9.1　合并重复项 90

3.9.2　编号压缩 91

3.9.3　设定起始编号 92

3.9.4　编号偏差 92

3.10　实例导航 93

3.10.1 采用智能分网 94

3.10.2　采用扫略分网 95

3.10.3　采用延伸分网 99

3.11　本章小结 102

第4章　施加载荷 103

4.1 载荷概论 104

4.1.1　什么是载荷 104

4.1.2　载荷步、子步和平衡迭代 104

4.1.3 时间参数 105

4.1.4　阶跃载荷与坡道载荷 106

4.2　施加载荷 107

4.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 107

4.2.2　施加载荷 107

4.2.3　轴对称载荷与反作用力 112

4.2.4　利用表格来施加载荷 113

4.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件 115

4.3　设定载荷步选项 117

4.3.1　通用选项 117

4.3.2　动力学分析选项 120

4.3.3 非线性选项 120

4.3.4　输出控制 121

4.3.5　Biot-Savart选项 122

4.3.6　谱分析选项 122

4.3.7　创建多载荷步文件 122

4.4　实例导航 123

4.4.1　单载荷步的施加 124

4.4.2　多载荷步的施加 126

4.4.3　表格及函数载荷的施加 129

4.5　本章小结 130

第5章　求解 131

5.1　求解概论 132

5.1.1　使用直接求解法 132

5.1.2　使用稀疏矩阵直接解法求解器 133

5.1.3　使用雅克比共轭梯度法求解器 133

5.1.4　使用不完全分解共轭梯度法求解器 133

5.1.5　使用预条件共轭梯度法求解器 134

5.1.6　使用自动迭代解法选项 134

5.1.7　获得解答 135

5.2　利用特定的求解控制器来指定求解类型 135

5.2.1　使用【Abridged Solution】菜单选项 136

5.2.2　使用求解控制对话框 136

5.3　多载荷步求解 137

5.3.1　多重求解法 137

5.3.2　使用载荷步文件法 138

5.3.3　使用数组参数法（矩阵参数法） 138

5.4　重新启动分析 140

5.4.1 重新启动一个分析 140

5.4.2　多载荷步文件的重启动分析 143

5.5　预测求解时间和估计文件大小 145

5.5.1　估计运算时间 145

5.5.2　估计文件的大小 146

5.5.3　估计内存需求 146

5.6　实例导航 146

5.6.1　单载荷步求解 146

5.6.2　多载荷步求解 146

5.7　本章小结 147

第6章　后处理 149

6.1　后处理概述 150

6.1.1　什么是后处理 150

6.1.2　结果文件 150

6.1.3　后处理可用的数据类型 151

6.2　通用后处理器（POST1） 151

6.2.1　将数据结果读入数据库 151

6.2.2　图像显示结果 157

6.2.3　列表显示结果 162

6.2.4　表面操作 168

6.2.5　映射结果到某一路径上 171

6.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示 175

6.3　时间历程后处理（POST26） 177

6.3.1　定义和储存POST26变量 177

6.3.2　检查变量 179

6.3.3　POST26后处理器的其他功能 181

6.4　实例导航 182

6.4.1　通用后处理器 182

6.4.2　时间历程处理器 190

6.5　本章小结 192

第2篇　专题实例篇 195

第7章　静力学分析 195

7.1　静力学概论 196

7.2　静力学分析的基本步骤 196

7.2.1　建立模型 196

7.2.2　设置求解控制选项 197

7.2.3　设置其他求解选项 200

7.2.4　施加载荷 203

7.2.5　求解 204

7.2.6　检查结果 205

7.3　平面问题静力分析实例 206

7.3.1　分析问题 207

7.3.2　建立模型 207

7.3.3　定义边界条件并求解 219

7.3.4　查看结果 221

7.4　周期对称结构的静力分析实例 224

7.4.1　分析问题 224

7.4.2　建立模型 225

7.4.3　定义边界条件并求解 232

7.4.4　查看结果 234

7.5　本章小结 238

第8章　模态分析 239

8.1　模态分析概论 240

8.2　模态分析的基本步骤 240

8.2.1　建模 240

8.2.2　加载及求解 240

8.2.3　扩展模态 243

8.2.4　观察结果和后处理 245

8.3　齿轮的模态分析实例 246

8.3.1 分析问题 246

8.3.2　建立模型 246

8.3.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 252

8.3.4　查看结果 255

8.4　本章小结 257

第9章　谐响应分析 259

9.1　谐响应分析概论 260

9.1.1 完全法（Full Method） 260

9.1.2　减缩方法（Reduced Method） 261

9.1.3　模态叠加法（Mode Superposition Method） 261

9.1.4 3种方法的共同局限性 261

9.2　谐响应分析的基本步骤 262

9.2.1 建立模型（前处理） 262

9.2.2　加载和求解 262

9.2.3　观察模型（后处理） 267

9.3 吉他琴弦的谐响应分析实例 269

9.3.1　分析问题 269

9.3.2　建立模型 269

9.3.3 查看结果 281

9.4　本章小结 283

第10章　瞬态动力学分析 285

10.1　瞬态动力学概论 286

10.1.1 完全法（Full Method） 286

10.1.2　模态叠加法（Mode Superposition Method） 286

10.1.3　减缩法（Reduced Method） 287

10.2　瞬态动力学的基本步骤 287

10.2.1　前处理（建模和分网） 287

10.2.2　建立初始条件 288

10.2.3　设定求解控制器 288

10.2.4　设定其他求解选项 290

10.2.5　施加载荷 290

10.2.6　设定多载荷步 291

10.2.7　瞬态求解 292

10.2.8　后处理 292

10.3　阻尼振动系统的自由振动分析实例 294

10.3.1　分析问题 294

10.3.2　建立模型 295

10.3.3　进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解 300

10.3.4　查看结果 304

10.4　本章小结 307

第11章　谱分析 309

11.1　谱分析概论 310

11.1.1　响应谱 310

11.1.2　动力设计分析方法（DDAM） 310

11.1.3　功率谱密度（PSD） 310

11.2　谱分析的基本步骤 311

11.2.1　前处理 311

11.2.2　模态分析 311

11.2.3　谱分析 311

11.2.4　扩展模态 314

11.2.5　合并模态 315

11.2.6　后处理 316

11.3　支撑平板的动力效果分析实例 318

11.3.1 问题描述 318

11.3.2　GUI路径模式 318

11.4　本章小结 339

第12章　非线性分析 341

12.1　非线性分析概论 342

12.1.1 非线性行为的原因 342

12.1.2　非线性分析的基本信息 343

12.1.3 几何非线性 345

12.1.4　材料非线性 346

12.1.5　其他非线性问题 350

12.2　非线性分析的基本步骤 350

12.2.1　前处理（建模和分网） 351

12.2.2　设置求解控制器 351

12.2.3　设定其他求解选项 353

12.2.4　加载 354

12.2.5 求解 355

12.2.6　后处理 355

12.3　材料非线性分析实例 357

12.3.1 分析问题 357

12.3.2　建立模型 358

12.3.3　定义边界条件并求解 363

12.3.4　查看结果 365

12.4　几何非线性分析实例 367

12.4.1　分析问题 368

12.4.2　建立模型 368

12.4.3 定义边界条件并求解 372

12.4.4　查看结果 376

12.5　本章小结 379

第13章　接触问题分析 381

13.1　接触问题概论 382

13.1.1　一般分类 382

13.1.2　接触单元 382

13.2　接触分析的步骤 383

13.2.1　建立模型并划分网格 383

13.2.2　识别接触对 384

13.2.3　定义刚性目标面 384

13.2.4　定义柔性体的接触面 385

13.2.5　设置实常数和单元关键点 387

13.2.6　控制刚性目标的运动 388

13.2.7　给变形体单元施加必要的边界条件 388

13.2.8　定义求解和载荷步选项 388

13.2.9　求解 389

13.2.10　检查结果 390

13.3　齿轮的接触分析实例 391

13.3.1 分析问题 391

13.3.2　建立模型 392

13.3.3 定义边界条件并求解 401

13.3.4　查看结果 403

13.4　本章小结 405

第14章　结构屈曲分析 407

14.1 结构屈曲概论 408

14.2　结构屈曲分析的基本步骤 408

14.2.1 前处理 408

14.2.2　获得静力解 408

14.2.3　获得特征值屈曲解 409

14.2.4　扩展解 410

14.2.5　后处理（观察结果） 412

14.3　桁架结构屈曲分析实例 412

14.3.1 问题描述 413

14.3.2　GUI路径模式 413

14.4　本章小结 426

第15章　优化设计 427

15.1　优化设计概论 428

15.2　优化设计的基本步骤 430

15.2.1　生成分析文件 430

15.2.2　建立优化过程中的参数 433

15.2.3 进入OPT处理器，指定分析文件（OPT） 433

15.2.4　指定优化变量 434

15.2.5　选择优化工具或优化方法 434

15.2.6　指定优化循环控制方式 435

15.2.7　进行优化分析 436

15.2.8　查看设计序列结果 437

15.3　框架结构的优化设计实例 437

15.3.1 问题描述 437

15.3.2　GUI方式 438

15.4本章小结 456