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第1章 ANSYS 8.1简介 1

1.1 ANSYS 8.1软件介绍 1

1.1.1 ANSYS的发展 1

1.1.2 ANSYS功能简介 1

1.1.3 ANSYS 8.1的新特性 3

1.2 安装和启动ANSYS 8.1 3

1.2.1 安装ANSYS 8.1 3

1.2.2 启动 6

1.3 ANSYS 8.1常用图形界面 7

1.3.1 应用菜单 8

1.3.2 工具条 8

1.3.3 输入窗口 8

1.3.4 主菜单 9

1.3.5 图形窗口 9

1.3.6 视图工具栏 9

1.3.7 输出窗口 9

1.4.1 有限元法的基本架构 10

1.4 第一个有限元分析实战 10

1.4.2 提出问题 11

1.4.3 定义参数 12

1.4.4 创建几何模型 17

1.4.5 划分网格 19

1.4.6 加载数据 21

1.4.7 求解 21

1.4.8 结果分析 23

1.5 ANSYS 8.1程序结构分析 25

1.5.1 ANSYS 8.1架构 25

1.5.2 ANSYS 8.1文件格式 27

1.6 小结 28

1.7 习题 28

第2章 建立有限元模型 30

2.1 坐标系与工作平面 30

2.1.1 全局坐标系和局部坐标系 30

2.1.2 显示坐标系 34

2.1.3 节点坐标系 35

2.1.4 单元坐标系 36

2.1.5 结果坐标系 37

2.1.6 工作平面 37

2.2 节点定义 40

2.2.1 生成节点 41

2.2.2 节点填充及复制 42

2.2.3 查看节点 43

2.2.4 删除节点 45

2.2.5 移动节点 46

2.3 单元定义 47

2.3.1 定义单元类型 47

2.3.2 定义实常数 49

2.3.3 定义材料特性 50

2.3.4 生成单元 50

2.4 小结 53

2.5 习题 53

3.1 实体模型概述 55

第3章 实体模型的建立 55

3.2 自底向上建模 56

3.2.1 定义关键点 57

3.2.2 选择、查看和删除关键点 59

3.2.3 定义线 61

3.2.4 选择、查看和删除线 64

3.2.5 定义面 65

3.2.6 选择、查看和删除面 66

3.2.7 定义体 67

3.2.8 选择、查看和删除体 68

3.3 自顶向下建模 69

3.3.1 建立矩形面原始对象 69

3.3.2 建立圆或环形面原始对象 70

3.3.3 建立正多边形面原始对象 71

3.3.4 建立长方体原始对象 72

3.3.5 建立柱体原始对象 73

3.3.6 建立多棱柱原始对象 75

3.3.7 建立球体或部分球体原始对象 75

3.3.8 建立锥体或圆台原始对象 76

3.3.9 建立环体或部分环体原始对象 77

3.4 布尔运算 77

3.4.1 布尔运算的基础设置 77

3.4.2 交运算 79

3.4.3 加运算 82

3.4.4 减运算 82

3.4.5 工作平面减运算 87

3.4.6 搭接 87

3.4.7 分割 88

3.4.8 粘接（或合并） 89

3.5 编辑图元 90

3.5.1 移动图元 91

3.5.2 复制图元 91

3.5.3 镜像图元 92

3.5.4 缩放图元 93

3.5.5 将图元转换坐标系 93

3.6.1 组件和部件的操作 94

3.6 运用组件和部件 94

3.6.2 通过组件和部件选择实体 96

3.7 小结 96

3.8 习题 97

第4章 网格划分 98

4.1 网格划分的过程 98

4.1.1 定义单元类型 98

4.1.2 定义实常数 101

4.1.3 定义材料参数 104

4.2 网格划分控制 108

4.2.1 网格划分工具 109

4.2.2 Smartsize网格划分控制 111

4.2.3 尺寸控制 113

4.2.4 单元形状控制 116

4.2.5 网格划分器选择 116

4.3 实体模型网格划分 121

4.3.1 关键点网格划分 121

4.3.3 面网格划分 122

4.3.2 线网格划分 122

4.3.4 体网格划分 123

4.3.5 网格修改 126

4.4 网格检查 128

4.4.1 设置形状检查选项 128

4.4.2 设置形状限制参数 129

4.4.3 确定网格质量 130

4.5 自适应网格 131

4.7 习题 135

4.6 小结 135

第5章 加载与求解 137

5.1 载荷和载荷步 137

5.1.1 载荷分类 137

5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 138

5.1.3 载荷的显示 138

5.1.4 载荷步选项 139

5.2 位移约束 140

5.2.1 约束操作 141

5.2.2 对称和反对称约束 143

5.2.3 耦合自由度 144

5.2.4 约束方程 146

5.3 集中载荷 146

5.3.1 施加力和力矩 147

5.3.2 重复设置力和力矩 147

5.3.3 缩放力和力矩 148

5.3.4 转换力和力矩 148

5.4.1 基本操作 149

5.4 表面载荷 149

5.4.2 梁单元上的压力载荷 150

5.4.3 指定斜率 152

5.4.4 函数加载 153

5.4.5 表面效应单元 156

5.5 体载荷 156

5.5.1 施加体载荷 156

5.5.2 惯性载荷 157

5.6 特殊载荷 157

5.6.2 轴对称载荷 158

5.6.1 耦合场载荷 158

5.7 求解 159

5.7.1 选择合适的求解器 159

5.7.2 求解多步载荷 160

5.7.3 中断和重新启动 162

5.8 计运行时间和文件大小 163

5.9 小结 165

5.10 习题 165

第6章 通用后处理器 167

6.1 后处理器概述 167

6.1.1 读取结果数据 167

6.1.2 数据替换与追加 170

6.1.3 选择结果数据 170

6.1.4 输出控制 171

6.2 图形显示 172

6.2.1 绘制变形图 172

6.2.2 绘制等值线图 174

6.2.3 绘制矢量图 176

6.2.4 绘制粒子轨迹图 178

6.2.5 绘制破裂图和压碎图 179

6.3 单元表 180

6.3.1 定义单元表 180

6.3.2 单元表的操作 182

6.3.3 显示单元表 182

6.4 使用路径 184

6.4.1 定义路径 184

6.4.2 观察沿路径结果 186

6.4.3 进行沿路径数学运算 189

6.5 载荷工况 189

6.5.1 定义载荷工况 190

6.5.2 载荷工况的读写 190

6.5.3 载荷工况数学运算 191

6.6 小结 192

6.7 习题 192

7.1.1 变量定义 193

7.1 定义和存储变量 193

第7章 时间历程后处理器 193

7.1.2 变量存储 195

7.1.3 变量的导入 197

7.2 变量的操作 197

7.2.1 数学运算 197

7.2.2 变量与数组相互赋值 198

7.2.3 数据平滑 200

7.3.1 图形显示 202

7.3 查看变量 202

7.2.4 生成响应频谱 202

7.3.2 列表显示 205

7.4 动画技术 207

7.4.1 直接生成动画 207

7.4.2 通过动画帧显示动画 208

7.4.3 动画播放 210

7.5 小结 210

7.6 习题 211

8.1 APDL简介 212

第8章 ANSYS参数化设计语言（APDL） 212

8.2 使用参数 213

8.2.1 标量参数 213

8.2.2 数组参数 216

8.2.3 数组参数的定义 216

8.2.4 数组参数的赋值 217

8.2.5 数组的图形显示 222

8.2.6 参数表达式 224

8.2.7 数学函数 225

8.3 使用工具条 226

8.3.1 工具条基本操作 226

8.3.2 嵌套按钮 228

8.4 APDL宏语言 229

8.4.1 宏的创建 230

8.4.2 宏的运行 232

8.4.3 APDL程序控制 233

8.4.4 设置用户交互界面 237

8.5 小结 241

8.6 习题 242

第9章 结构静力分析 243

9.1 结构分析概述 243

9.2 结构线性静力分析 244

9.2.1 线性静力分析基础 244

9.2.2 线性静力分析实例 244

9.3 结构非线性分析 252

9.3.1 几何非线性分析 253

9.3.2 几何非线性分析实例 254

9.3.3 材料非线性分析 258

9.3.4 材料非线性分析实例 259

9.4 小结 264

9.5 习题 264

第10章 ANSYS 8.1动态分析 266

10.1 模态分析 266

10.1.1 模态分析简介 266

10.1.2 模态分析步骤 267

10.1.3 模态分析实例 270

10.2 瞬时动态分析 278

10.2.1 瞬态动力分析简介 278

10.2.2 瞬态动力分析步骤 278

10.2.3 瞬态动力分析实例 281

10.3 谐波响应分析 288

10.3.1 谐波响应分析简介 288

10.3.2 谐波响应分析步骤 288

10.3.3 谐波响应分析实例 290

10.4 小结 295

10.5 习题 295

第11章 ANSYS 8.1热力学分析 297

11.1 热分析的基础知识 297

11.1.1 符号与单位 297

11.1.2 传热学经典理论回顾 298

11.1.3 热传递的方式 298

11.2.3 ANSYS稳态热分析的基本过程 300

11.2.2 热分析的单元 300

11.2 稳态热分析 300

11.2.1 稳态传热的定义 300

11.2.4 稳态热分析实例 303

11.3 瞬态热分析 309

11.3.1 瞬态传热分析的定义 309

11.3.2 瞬态热分析中的单元及命令 309

11.3.3 ANSYS瞬态热分析的主要步骤 310

11.3.4 瞬态热分析实例 312

11.5 习题 320

11.4 小结 320

第12章 优化设计 322

12.1 优化设计基本概念 322

12.2 优化设计的步骤 324

12.2.1 生成分析文件 324

12.2.2 建立优化参数 328

12.2.3 指定分析文件 328

12.2.4 声明优化变量 328

12.2.5 选择优化工具和方法 331

12.2.6 指定优化循环控制方式 332

12.2.7 进行优化分析 333

12.2.8 查看优化结果 334

12.3 基本优化方法和工具 336

12.3.1 单步运行法 336

12.3.4 等步长搜索法 337

12.3.5 最优梯度法 337

12.3.3 乘子评估法 337

12.3.2 随机搜索法 337

12.3.6 零阶方法 338

12.3.7 一阶方法 339

12.4 优化设计实例 339

12.4.1 问题描述 339

12.4.2 GUI操作步骤 340

12.4.3 命令流方式 348

12.5 小结 351

12.6 习题 351

附录 353