ANSYS18.0机械与结构有限元分析实例教程PDF电子书下载

第1章 有限元及ANSYS简介 1

1.1 有限元法简介 1

1.1.1 有限元方法的基本思想 1

1.1.2 有限元模型的基本构成 2

1.1.3 有限元分析的基本步骤 3

1.1.4 有限元分析解题步骤实例——梯形板 3

1.2 ANSYS18.0简介 13

1.2.1 ANSYS软件的基本功能 13

1.2.2 ANSYS18.0的新功能 14

1.2.3 ANSYS18.0的基本操作 17

1.3 ANSYS18.0的解题步骤实例——梯形板 20

1.3.1 分析问题 20

1.3.2 定义参数 20

1.3.3 创建几何模型 25

1.3.4 划分网格 26

1.3.5 施加载荷 27

1.3.6 求解 28

1.3.7 结果分析 29

1.3.8 结果比较 30

本章小结 32

练习题 32

第2章 实体建模 33

2.1 ANSYS建模基本方法 33

2.1.1 实体建模方法 33

2.1.2 直接生成法建模 35

2.1.3 从CAD图形中导入实体模型 35

2.1.4 三种建模方法的优缺点 35

2.2 坐标系及其操作 36

2.2.1 总体坐标系及其操作 36

2.2.2 局部坐标系及其操作 37

2.2.3 显示坐标系及其操作 39

2.2.4 节点坐标系及其操作 41

2.2.5 单元坐标系及其操作 42

2.2.6 结果坐标系及其操作 43

2.3 工作平面及使用 43

2.3.1 显示和设置工作平面 43

2.3.2 定义工作平面 45

2.3.3 旋转和平移工作平面 46

2.4 自底向上建模 47

2.4.1 定义及操作关键点 47

2.4.2 选择、查看和删除关键点 49

2.4.3 定义及操作线 50

2.4.4 选择、查看和删除线 53

2.4.5 定义及操作面 53

2.4.6 选择、查看和删除面 55

2.4.7 定义体 56

2.4.8 选择、查看和删除体 56

2.5 自顶向下建模 57

2.5.1 建立矩形面原始对象 58

2.5.2 建立圆或环形面原始对象 58

2.5.3 建立正多边形面原始对象 60

2.5.4 建立长方体原始对象 61

2.5.5 建立柱体原始对象 61

2.5.6 建立多棱柱原始对象 62

2.5.7 建立球体或部分球体原始对象 63

2.5.8 建立锥体或圆台原始对象 63

2.5.9 建立环体或部分环体原始对象 64

2.6 布尔运算 64

2.6.1 交运算 65

2.6.2 加运算 69

2.6.3 减运算 70

2.6.4 切割运算 71

2.6.5 搭接运算 75

2.6.6 分割运算 76

2.6.7 黏结运算 77

2.7 模型修改 77

2.7.1 移动图元 77

2.7.2 复制图元 78

2.7.3 镜像图元 79

2.7.4 缩放图元 79

2.7.5 转换图元坐标系 80

2.8 运用组件 81

2.8.1 组件和部件的操作 81

2.8.2 通过组件和部件选择实体 82

2.9 自顶向下实体建模实例1——轴承座实体建模 82

2.10 自底向上实体建模实例2——汽车连杆实体建模 88

本章小结 94

练习题 94

第3章 网格划分 96

3.1 定义单元属性 96

3.1.1 定义单元类型 96

3.1.2 定义实常数 98

3.1.3 定义材料参数 99

3.1.4 分配单元属性 102

3.2 网格划分控制 103

3.2.1 网格划分工具 104

3.2.2 Smart Size网格划分控制 105

3.2.3 尺寸控制 107

3.2.4 单元形状控制 110

3.2.5 网格划分器选择 110

3.3 实体模型网格划分 114

3.3.1 关键点网格划分 115

3.3.2 线网格划分 115

3.3.3 面网格划分 115

3.3.4 体网格划分 116

3.3.5 网格修改 118

3.4 网格检查 120

3.4.1 设置形状检查选项 120

3.4.2 设置形状限制参数 121

3.4.3 确定网格质量 121

3.5 直接法生成有限元模型 122

3.5.1 节点定义 122

3.5.2 单元定义 127

3.6 网格划分基本原则 131

3.6.1 网格数量 131

3.6.2 网格疏密 131

3.6.3 单元阶次 133

3.6.4 网格质量 134

3.7 自由网格划分实例1——轴承座 134

3.8 映射网格划分实例2——二维飞轮 136

3.9 扫掠网格划分实例3——汽车连杆 142

3.10 混合网格划分实例4——三维带孔飞轮 147

本章小结 153

练习题 154

第4章 施加载荷及求解 155

4.1 加载概述 155

4.1.1 载荷类型 155

4.1.2 载荷施加方式 156

4.1.3 载荷步、子步和平衡迭代 157

4.1.4 载荷步选项 158

4.1.5 载荷的显示 159

4.2 载荷的定义 159

4.2.1 自由度约束 159

4.2.2 集中载荷 163

4.2.3 表面载荷 166

4.2.4 体载荷 174

4.2.5 特殊载荷 176

4.3 求解 177

4.3.1 选择合适的求解器 177

4.3.2 求解多步载荷 179

4.3.3 求解 181

4.4 综合实例1——轴承座模型载荷施加及求解 182

4.5 综合实例2——汽车连杆模型载荷施加及求解 185

本章小结 186

练习题 187

第5章 通用后处理器 188

5.1 通用后处理器概述 188

5.1.1 通用后处理器处理的结果文件 188

5.1.2 结果文件读入通用后处理器 189

5.1.3 浏览结果数据集信息 190

5.1.4 读取结果数据集 190

5.1.5 设置结果输出方式与图形显示方式 193

5.2 图形显示计算结果 193

5.2.1 绘制变形图 193

5.2.2 绘制等值线图 195

5.2.3 绘制矢量图 197

5.2.4 绘制粒子轨迹图 198

5.2.5 绘制破碎图和压碎图 199

5.3 路径操作 200

5.3.1 定义路径 200

5.3.2 观察沿路径的结果 202

5.3.3 进行沿路径的数学运算 203

5.4 单元表 204

5.4.1 创建和修改单元表 204

5.4.2 基于单元表的数学运算 205

5.4.3 根据单元表绘制结果图形 206

5.5 载荷组合及其运算 207

5.5.1 创建载荷工况 208

5.5.2 载荷工况的读写 208

5.5.3 载荷工况数学运算 209

5.6 综合实例1——桁架计算 209

5.7 综合实例2——轴承座及汽车连杆后处理分析 215

5.7.1 轴承座后处理分析 215

5.7.2 汽车连杆后处理分析 216

本章小结 217

练习题 217

第6章 时间历程后处理器 218

6.1 定义和存储变量 219

6.1.1 变量定义 219

6.1.2 变量存储 220

6.1.3 变量的导入 222

6.2 变量的操作 222

6.2.1 数学运算 222

6.2.2 变量与数组相互赋值 223

6.2.3 数据平滑 225

6.2.4 生成响应频谱 226

6.3 查看变量 227

6.3.1 图形显示 227

6.3.2 列表显示 229

6.4 动画技术 231

6.4.1 直接生成动画 231

6.4.2 通过动画帧显示动画 231

6.4.3 动画播放 233

6.5 综合实例——钢球淬火温度计算 233

6.5.1 问题描述 233

6.5.2 GUI操作步骤 234

本章小结 240

练习题 240

第7章 结构静力分析 241

7.1 结构分析概述 241

7.1.1 结构分析定义 241

7.1.2 结构分析的类型 241

7.1.3 结构分析所使用的单元 242

7.1.4 材料模式界面 242

7.1.5 求解方法 243

7.2 结构静力分析 243

7.2.1 结构静力分析的定义 243

7.2.2 结构静力分析类型 243

7.2.3 结构静力分析的求解步骤 243

7.3 平面问题静力分析实例——钢支架 244

7.3.1 问题提出 245

7.3.2 建立模型 245

7.3.3 施加载荷 250

7.3.4 求解 250

7.3.5 查看结果 251

7.4 轴对称结构静力分析实例——二维飞轮 251

7.4.1 问题提出 251

7.4.2 调出模型 252

7.4.3 施加载荷 252

7.4.4 求解 253

7.4.5 查看结果 253

7.5 周期对称结构静力分析实例——三维带孔飞轮 258

7.5.1 问题提出 258

7.5.2 调出模型 259

7.5.3 施加载荷 259

7.5.4 求解 260

7.5.5 查看结果 260

7.6 任意三维结构静力分析实例——六角扳手 265

7.6.1 问题提出 265

7.6.2 建立模型 265

7.6.3 施加载荷 273

7.6.4 求解 277

7.6.5 查看结果 277

本章小结 280

练习题 280

第8章 非线性分析 282

8.1 非线性分析简介 282

8.1.1 结构非线性的定义 282

8.1.2 结构非线性的类型 282

8.1.3 结构非线性的基本步骤 283

8.2 几何非线性分析实例——悬臂梁 283

8.2.1 问题提出 283

8.2.2 建立模型 284

8.2.3 施加载荷 285

8.2.4 求解 286

8.2.5 查看结果 286

8.3 材料非线性分析实例——铆钉 288

8.3.1 问题提出 289

8.3.2 建立模型 289

8.3.3 施加载荷 292

8.3.4 求解 293

8.3.5 查看结果 294

8.4 状态非线性分析实例——齿轮接触分析 297

8.4.1 问题提出 297

8.4.2 建立模型 297

8.4.3 施加载荷 304

8.4.4 求解 305

8.4.5 查看结果 306

8.5 非线性蠕变分析实例——螺栓 308

8.5.1 问题提出 308

8.5.2 建立模型 308

8.5.3 施加载荷 311

8.5.4 求解 312

8.5.5 查看结果 313

本章小结 315

第9章 动力学分析 316

9.1 动力学分析概述 316

9.1.1 动力学分析简介 316

9.1.2 动力学分析类型 316

9.2 模态分析 317

9.2.1 模态分析简介 317

9.2.2 模态分析步骤 317

9.2.3 模态分析实例——飞机机翼 320

9.3 谐波响应分析 325

9.3.1 谐波响应分析简介 325

9.3.2 谐波响应分析步骤 325

9.3.3 谐波响应分析实例——电动机工作台系统 326

9.4 瞬态动力分析 341

9.4.1 瞬态动力分析简介 341

9.4.2 瞬态动力分析步骤 341

9.4.3 瞬态动力分析实例——电动机工作台系统 343

9.5 谱分析 349

9.5.1 谱分析简介 349

9.5.2 谱分析步骤 350

9.5.3 谱分析实例——简支梁结构 351

本章小结 361

练习题 361

第10章 热分析 362

10.1 热分析基础知识 362

10.1.1 符号与单位 362

10.1.2 传热学经典理论 363

10.1.3 热传递方式 363

10.1.4 热分析类型 363

10.2 稳态热分析 364

10.2.1 稳态热分析的定义 364

10.2.2 热分析单元 364

10.2.3 稳态热分析基本过程 366

10.3 稳态热分析实例——潜水艇稳态温度分布计算 368

10.3.1 问题描述 368

10.3.2 建立模型 369

10.3.3 施加载荷 371

10.3.4 求解 371

10.3.5 查看结果 372

10.4 瞬态热分析 372

10.4.1 瞬态热分析的定义 372

10.4.2 瞬态热分析基本过程 372

10.5 瞬态热分析实例——浇铸过程砂箱温度变化分析 375

10.5.1 问题描述 375

10.5.2 建立模型 376

10.5.3 施加载荷 378

10.5.4 求解 380

10.5.5 查看结果 381

10.6 热应力分析 381

10.6.1 热应力分析的方法 381

10.6.2 间接法进行热应力分析的步骤 381

10.6.3 直接法进行热应力分析的步骤 382

10.7 热应力分析实例——冷却栅管热应力分布计算 382

10.7.1 问题描述 382

10.7.2 间接法 383

10.7.3 直接法 399

本章小结 406

练习题 406

参考文献 408