ANSYS 11.0结构与热力学有限元分析实例指导教程PDF电子书下载

第1章　ANSYS 11.0入门 1

1.1　ANSYS11.0的用户界面 1

1.2　ANSYS文件系统 3

1.2.1　文件类型 3

1.2.2　文件管理 4

1.3　ANSYS分析过程 7

1.3.1　建立模型 8

1.3.2　加载并求解 8

1.3.3　后处理 9

1.4　实例入门 9

1.4.1　分析实例描述 9

1.4.2　建立模型 9

1.4.3　加载求解 19

1.4.4　查看计算结果 22

1.5　本章小结 24

第2章　几何建模 25

2.1　坐标系简介 25

2.1.1　总体和局部坐标系 26

2.1.2　显示坐标系 28

2.1.3　节点坐标系 29

2.1.4　单元坐标系 30

2.1.5　结果坐标系 30

2.2　工作平面的使用 31

2.2.1　定义一个新的工作平面 31

2.2.2　控制工作平面的显示和样式 32

2.2.3　移动工作平面 32

2.2.4　旋转工作平面 32

2.2.5　还原一个已定义的工作平面 33

2.3　布尔操作 33

2.3.1　布尔运算的设置 34

2.3.2　交运算 34

2.3.3　两两相交 36

2.3.4　相加 37

2.3.5　相减 37

2.3.6　利用工作平面做减运算 38

2.3.7　搭接 39

2.3.8　分割 39

2.3.9　粘接（或合并） 40

2.4　编辑几何模型 40

2.4.1　按照样本生成图元 41

2.4.2　由对称映像生成图元 41

2.4.3　将样本图元转换坐标系 42

2.4.4　实体模型图元的缩放 42

2.5　自底向上创建几何模型 43

2.5.1　关键点 44

2.5.2　硬点 46

2.5.3　线 47

2.5.4　面 49

2.5.5　体 50

2.6　实例——储液罐的实体建模 52

2.6.1　GUI方式 52

2.6.2　命令流方式 58

2.7　自顶向下创建几何模型（体素） 60

2.7.1　创建面体素 60

2.7.2　创建实体体素 61

2.8　实例——轴承座的实体建模 62

2.8.1　GUI方式 63

2.8.2　命令流方式 72

2.9　从IGES文件中将几何模型导入到ANSYS 73

2.9.1　使用SMOOTH选项 74

2.9.2　使用FACETED选项 75

2.10　本章小结 75

第3章　划分网格 77

3.1　有限元网格概论 77

3.2　设定单元属性 78

3.2.1　生成单元属性表 78

3.2.2　在划分网格之前分配单元属性 79

3.3　网格划分的控制 81

3.3.1　ANSYS网格划分工具（MeshTool） 81

3.3.2　单元形状 82

3.3.3　选择自由或映射网格划分 83

3.3.4　控制单元边中节点的位置 83

3.3.5　划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 84

3.3.6　映射网格划分中单元的默认尺寸 84

3.3.7　局部网格划分控制 86

3.3.8　内部网格划分控制 87

3.3.9　生成过渡棱锥单元 89

3.3.10　将退化的四面体单元转化为非退化的形式 90

3.3.11　执行层网格划分 90

3.4　自由网格划分和映射网格划分控制 91

3.4.1　自由网格划分 91

3.4.2　映射网格划分 92

3.5　给实体模型划分有限元网格 98

3.5.1　用xMESH命令生成网格 98

3.5.2　生成带方向节点的梁单元网格 99

3.5.3　在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元 101

3.6　实例——储液罐的网格划分 102

3.6.1　GUI方式 102

3.6.2　命令流方式 106

3.7　延伸和扫略生成有限元模型 107

3.7.1　延伸（Extrude）生成网格 107

3.7.2　扫略（VSWEEP）生成网格 110

3.8　修正有限元模型 113

3.8.1　局部细化网格 113

3.8.2　移动和复制节点和单元 116

3.8.3　控制面、线和单元的法向 117

3.8.4　修改单元属性 119

3.9　直接通过节点和单元生成有限元模型 119

3.9.1　节点 120

3.9.2　单元 122

3.10　编号控制 124

3.10.1　合并重复项 124

3.10.2　编号压缩 125

3.10.3　设定起始编号 126

3.10.4　编号偏差 127

3.11　实例——轴承座的网格划分 127

3.11.1　GUI方式 127

3.11.2　命令流方式 134

3.12　本章小结 135

第4章　施加载荷 136

4.1　载荷概论 136

4.1.1　什么是载荷 136

4.1.2　载荷步、子步和平衡迭代 137

4.1.3　时间参数 138

4.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 139

4.2 施加载荷 140

4.2.1 施加载荷 140

4.2.2 轴对称载荷与反作用力 146

4.2.3 利用表格来施加载荷 147

4.2.4 利用函数来施加载荷和边界条件 150

4.3 实例——轴承座的载荷和约束施加 152

4.3.1 GUI方式 152

4.3.2 命令流方式 156

4.4 设定载荷步选项 157

4.4.1 通用选项 157

4.4.2 动力学分析选项 160

4.4.3 非线性选项 161

4.4.4 输出控制 161

4.4.5 Biot-Savart选项 163

4.4.6 谱分析选项 163

4.4.7 创建多载荷步文件 163

4.5 实例——储液罐的载荷和约束施加 165

4.5.1 GUI方式 165

4.5.2 命令流方式 170

4.6 本章小结 172

第5章 求解 173

5.1 求解概论 173

5.1.1 使用直接求解法 174

5.1.2 使用其他求解器 175

5.1.3 获得解答 175

5.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 175

5.2.1 使用Abridged Solution菜单选项 176

5.2.2 使用求解控制对话框 176

5.3 多载荷步求解 178

5.3.1 多重求解法 178

5.3.2 使用载荷步文件法 178

5.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 179

5.4 实例——轴承座和储液罐模型求解 181

5.5 本章小结 182

第6章 后处理 183

6.1 后处理概述 183

6.1.1 结果文件 184

6.1.2 后处理可用的数据类型 184

6.2 通用后处理器（POST1） 185

6.2.1 将数据结果读入数据库 185

6.2.2 图像显示结果 192

6.2.3 列表显示结果 199

6.2.4 将结果旋转到不同坐标系中显示 201

6.3 实例——轴承座计算结果后处理 203

6.3.1 GUI方式 203

6.3.2 命令流方式 207

6.4 时间历程后处理（POST26） 208

6.4.1 定义和储存POST26变量 208

6.4.2 检查变量 210

6.4.3 POST26后处理器的其他功能 213

6.5 实例——储液罐计算结果后处理 214

6.5.1 GUI方式 214

6.5.2 命令流方式 217

6.6 本章小结 218

第7章 结构静力分析 219

7.1 结构静力概论 219

7.2 结构静力学分析的基本设置 220

7.2.1 设置求解控制选项 220

7.2.2 设置其他求解选项 224

7.2.3 施加载荷 229

7.3 实例——悬臂梁的横向切应力分析 231

7.3.1 问题的描述 231

7.3.2 GUI路径模式 232

7.3.3 命令流模式 247

7.4 本章小结 247

第8章 模态分析 248

8.1 模态分析概论 248

8.2 模态分析的基本设置 249

8.2.1 加载及求解 249

8.2.2 扩展模态 252

8.3 实例——压电变换器的自振频率分析 253

8.3.1 问题描述 254

8.3.2 GUI模式 255

8.3.3 命令流模式 273

8.4 本章小结 273

第9章 谐响应分析 274

9.1 谐响应分析概论 274

9.1.1 完全法（Full Method） 275

9.1.2 减缩法（Reduced Method） 275

9.1.3 模态叠加法（Mode Superposition Method） 275

9.1.4 3种方法的共同局限性 276

9.2 谐响应分析的基本设置 276

9.2.1 定义分析类型和载荷选项 276

9.2.2 在模型上加载 278

9.2.3 指定载荷步选项 281

9.3 实例——弹簧质子系统的谐响应分析 282

9.3.1 问题描述 283

9.3.2 GUI模式 283

9.3.3 命令流方式 300

9.4 本章小结 300

第10章 瞬态动力学分析 301

10.1 瞬态动力学概论 301

10.1.1 完全法（Full Method） 302

10.1.2 模态叠加法（Mode Superposition Method） 302

10.1.3 减缩法（Reduced Method） 302

10.2 瞬态动力学分析的基本设置 303

10.2.1 建立初始条件 303

10.2.2 设定求解控制器 304

10.2.3 设定其他求解选项 306

10.2.4 施加载荷 306

10.2.5 设定多载荷步 308

10.3 实例——哥伦布阻尼的自由振动分析 308

10.3.1 问题描述 308

10.3.2 GUI模式 309

10.3.3 命令流模式 328

10.4 本章小结 328

第11章 谱分析 329

11.1 谱分析概论 329

11.1.1 响应谱 329

11.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 330

11.1.3 功率谱密度（PSD） 330

11.2 谱分析的基本步骤 330

11.2.1 谱分析 331

11.2.2 扩展模态 333

11.2.3 合并模态 334

11.3 实例——支撑平板的动力效果分析 335

11.3.1 问题描述 336

11.3.2 GUI模式 336

11.3.3 命令流 370

11.4 本章小结 370

第12章 非线性分析 371

12.1 非线性分析概论 371

12.1.1 非线性行为的原因 371

12.1.2 非线性分析的基本信息 372

12.1.3 几何非线性 375

12.1.4 材料非线性 376

12.1.5 其他非线性问题 381

12.2 非线性分析的基本设置 381

12.2.1 设置求解控制器 381

12.2.2 设定其他求解选项 384

12.3 实例——螺栓的蠕变分析 386

12.3.1 问题描述 386

12.3.2 GUI路径模式 386

12.3.3 命令流 397

12.4 本章小结 397

第13章 结构屈曲分析 398

13.1 结构屈曲概论 398

13.2 结构屈曲分析的基本设置 399

13.2.1 获得静力解 399

13.2.2 获得特征值屈曲解 399

13.2.3 扩展解 401

13.3 实例——框架结构的屈曲分析 402

13.3.1 问题描述 402

13.3.2 GUI模式 402

13.3.3 命令流 423

13.4 本章小结 423

第14章 接触问题分析 424

14.1 接触问题概论 424

14.1.1 一般分类 424

14.1.2 接触单元 425

14.2 接触分析的基本设置 426

14.2.1 建立模型，并划分网格 426

14.2.2 识别接触对 426

14.2.3 定义刚性目标面 426

14.2.4 定义柔性接触面 428

14.2.5 设置实常数和单元关键点 430

14.2.6 控制刚性目标面的运动 431

14.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件 432

14.2.8 定义求解选项和载荷步 432

14.3 实例——陶瓷套管的接触分析 433

14.3.1 问题描述 433

14.3.2 GUI方式 434

14.3.3 命令流方式 454

14.4 本章小结 455

第15章 结构优化 456

15.1 结构优化设计概论 456

15.2 优化设计的基本步骤 458

15.2.1 生成分析文件 459

15.2.2 建立优化过程中的参数 462

15.2.3 进入OPT处理器，指定分析文件（OPT） 463

15.2.4 指定优化变量 463

15.2.5 选择优化工具或优化方法 464

15.2.6 指定优化循环控制方式 465

15.2.7 进行优化分析 466

15.2.8 查看设计序列结果 467

15.3 实例——框架结构的优化设计 468

15.3.1 问题描述 468

15.3.2 GUI方式 469

15.3.3 命令流方式 489

15.4 本章小结 488

第16章 热分析 488

16.1 热分析概论 489

16.1.1 热分析的特点 489

16.1.2 热分析单元 490

16.2 热分析的基本过程 491

16.2.1 稳态热分析 491

16.2.2 瞬态热分析 499

16.3 稳态热分析的实例——换热管的热分析 504

16.3.1 GUI分析过程 505

16.3.2 命令流方式 518

16.4 瞬态热分析实例——钢球淬火过程温度分析 518

16.4.1 GUI分析过程 518

16.4.2 命令流方式 531

16.5 热应力分析实例——换热管的热应力分析 531

16.5.1 GUI分析过程 532

16.5.2 命令流方式 538

16.6 本章小结 538