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第1章 绪论 1

1.1 有限元法概述 1

1.1.1 有限元法的发展及基本思想 1

1.1.2 有限元法的基本步骤 2

1.2 有限元法的工程应用 5

1.3 弹性力学基本知识 6

1.3.1 关于外力、应力、应变与位移的定义 6

1.3.2 弹性力学的基本方程 10

1.3.3 变分原理介绍 16

1.3.4 虚位移原理 19

1.3.5 平面问题 20

习题 24

第2章 平面问题的有限元法 25

2.1 结构的离散化 25

2.2 单元分析 27

2.2.1 位移模式 27

2.2.2 单元应变 33

2.2.3 单元应力 34

2.2.4 单元平衡方程 35

2.2.5 单元刚度矩阵 38

2.3 整体分析 41

2.4 等效节点力计算 49

2.4.1 单元自重 49

2.4.2 均布面力 50

2.4.3 线性分布面力 50

2.5 约束条件的处理 51

2.6 计算结果的整理 53

2.7 矩形单元 54

2.7.1 位移模式 55

2.7.2 单元应变 56

2.7.3 单元应力 56

2.7.4 单元刚度矩阵 57

2.7.5 单元等效节点力 58

2.7.6 整体平衡方程 58

2.7.7 矩形单元与三角形单元比较 58

2.7.8 解答的收敛性 59

2.8 解题步骤与例题 59

习题 65

第3章 空间问题和轴对称问题有限元法 69

3.1 采用四面体单元解一般空间问题 69

3.1.1 单元的位移函数 69

3.1.2 单元的应变与应力 71

3.1.3 刚度矩阵 73

3.1.4 等效节点力计算 74

3.2 轴对称问题的有限元法 75

3.2.1 概述 75

3.2.2 三角形截面环单元 76

3.2.3 单元刚度矩阵 79

3.2.4 等效节点力计算 81

习题 84

第4章 等参数单元 87

4.1 等参数单元概念 87

4.2 平面8节点等参单元 90

4.2.1 单元位移模式 90

4.2.2 单元应变矩阵 92

4.2.3 单元应力矩阵 94

4.2.4 单元刚度矩阵 94

4.2.5 单元等效节点力列阵 96

4.3 空间20节点等参单元 98

4.3.1 单元位移模式 99

4.3.2 单元应变矩阵 100

4.3.3 单元应力矩阵 102

4.3.4 单元刚度矩阵 102

4.3.5 单元等效节点力列阵 104

4.4 高斯求积法 107

习题 109

第5章 动力学问题的有限元法简述 111

5.1 动力学方程、质量矩阵及阻尼矩阵 111

5.2 特征值问题 115

5.3 动力响应和逐步积分法 116

5.3.1 动力响应问题 116

5.3.2 逐步积分法 116

5.3.3 结构动力分析算例 121

习题 124

第6章 ANSYS程序概述 126

6.1 ANSYS启动、退出与GUI环境 126

6.1.1 ANSYS启动 126

6.1.2 ANSYS交互运行界面环境组成 126

6.1.3 退出ANSYS程序 127

6.2 ANSYS常用菜单与对话框操作 128

6.2.1 主菜单用法 128

6.2.2 工具菜单用法 129

6.2.3 绘图菜单用法 130

6.2.4 输入窗口交互操作 131

6.2.5 快捷功能图标按钮用法 131

6.2.6 工具条按钮用法 132

6.2.7 可见／隐藏图标用法 132

6.2.8 对话框执行按钮用法 133

6.2.9 平移、缩放和旋转图形变换对话框用法 133

6.2.10 图形拾取用法 136

6.3 ANSYS文件操作 138

6.3.1 新分析相关文件及其操作 138

6.3.2 ANSYS文件重命名、拷贝与删除 139

6.3.3 导入与导出几何文件 139

第7章 ANSYS标准有限元分析过程 140

7.1 ANSYS有限元求解的基本步骤 140

7.2 执行ANSYS分析的开始准备工作 141

7.2.1 清空数据库并开始一个新分析 142

7.2.2 指定新的工作文件名 142

7.2.3 指定新标题 143

7.2.4 指定新的工作目录 143

7.3 ANSYS标准求解过程实例 143

第8章 ANSYS基本分析过程技术 158

8.1 创建几何模型 158

8.1.1 ANSYS几何实体建模技术简介 158

8.1.2 ANSYS几何建模菜单系统简介 159

8.1.3 ANSYS的坐标系及其操作 160

8.1.4 关键点与硬点及其创建方法 171

8.1.5 线的类型与创建方法 172

8.1.6 延伸线 178

8.1.7 面的类型与创建方法 179

8.1.8 体的类型与创建方法 183

8.1.9 布尔运算 186

8.1.10 拖拉 191

8.1.11 比例缩放 193

8.1.12 移动 194

8.1.13 拷贝 195

8.1.14 镜面映射 197

8.1.15 删除几何实体 198

8.1.16 合并重合几何实体 199

8.2 创建有限元模型与网格划分技术 201

8.2.1 创建有限元模型两种方法 201

8.2.2 ANSYS单元库 203

8.2.3 单元类型（单元表）的定义、设置、编辑和删除 204

8.2.4 单元实常数的定义、编辑和删除 207

8.2.5 使用网格划分工具MeshTool划分有限元网格模型 209

8.2.6 清除几何模型上的网格 210

8.3 施加载荷与求解过程 211

8.3.1 单载荷步求解过程 211

8.3.2 选择分析类型 212

8.3.3 时间、载荷步与载荷子步 212

8.3.4 定义载荷的基本操作方法 213

8.3.5 施加结构载荷 214

8.4 结果后处理过程 218

8.4.1 后处理器环境、结果文件与结果数据 218

8.4.2 通用后处理器（POST1） 219

8.4.3 等值图显示结果 219

8.4.4 抓取结果显示图片 221

8.4.5 动画显示结果 222

第9章 创建几何模型实例 224

9.1 创建圆弧线、直线、切线、法线和交线的实例 224

9.1.1 菜单建模过程 224

9.1.2 点评 228

9.2 WP变换／旋转拷贝／互分实例：具有横隔板的薄壁箱型梁柱模型 229

9.2.1 菜单建模过程 230

9.2.2 点评 235

9.3 从底向上实体建模／样条曲线和拖拉实例：机翼实体模型 235

9.3.1 菜单建模过程 236

9.3.2 点评 238

9.4 自顶向下建模／布尔运算实例：六角圆头螺杆实体模型 238

9.4.1 菜单建模过程 239

9.4.2 点评 241

9.5 局部CS／旋转拖拉／布尔运算实例：椭圆封头的油罐体模型 241

9.5.1 菜单建模过程 242

9.5.2 点评 249

9.6 倒角／旋转体／局部坐标系／旋转拷贝／合并实例：皮带轮 250

9.6.1 菜单建模过程 250

9.6.2 点评 256

习题 256

参考文献 259