ANSYS 12.0有限元分析从入门到精通PDF电子书下载

第1章　ANSYS基础 1

1.1 CAE软件简介 2

1.2　有限元法简介 3

1.2.1　有限元法的基本思想 3

1.2.2　有限元法的特点 4

1.3 ANSYS简介 5

1.3.1　ANSYS的发展 5

1.3.2 ANSYS的功能 6

1.3.3 ANSYS12.0的新特点 7

1.3.4 ANSYS12.0的启动 8

1.3.5 ANSYS12.0运行环境配置 9

1.4　程序结构 10

1.4.1　处理器 10

1.4.2　文件格式 10

1.4.3　输入方式 11

1.4.4　输出文件类型 11

1.5 ANSYS分析的基本过程 11

1.5.1　前处理 12

1.5.2　加载并求解 12

1.5.3　后处理 12

1.5.4　实例导航 13

第2章　几何建模 15

2.1　几何建模概论 16

2.1.1　自底向上创建几何模型 16

2.1.2　自顶向下创建几何模型 17

2.1.3　布尔运算操作 17

2.1.4　拖拉和旋转 18

2.1.5　移动和复制 18

2.1.6　修改模型（清除和删除） 18

2.1.7　从IGES文件几何模型导入到ANSYS 19

2.2　坐标系简介 20

2.2.1　总体和局部坐标系 20

2.2.2　显示坐标系 22

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 26

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 27

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 30

2.4.2　硬点 30

2.4.3　线 32

2.4.4　面 35

2.4.5　体 36

2.5　自顶向下创建几何模型（体素） 37

2.5.1　创建面体素 37

2.5.2　创建实体体素 37

2.6　使用布尔操作来修正几何模型 39

2.6.1　布尔运算的设置 40

2.6.2　布尔运算之后的图元编号 40

2.6.3　交运算 40

2.6.4　两两相交 42

2.6.5　相加 43

2.6.6　相减 43

2.6.7　利用工作平面作减运算 44

2.6.8　搭接 45

2.6.9　分害 45

2.6.10　粘接（或合并） 46

2.7　移动、复制和缩放几何模型 46

2.7.1　按照样本生成图元 47

2.7.2　由对称映像生成图元 47

2.7.3　将样本图元转换坐标系 48

2.7.4　实体模型图元的缩放 48

2.8　实例导航 49

2.8.1　自底向上建立药柱模型 49

2.8.2　布尔操作建立药柱模型 55

2.8.3　导入SolidWorks中创建的药柱模型 58

第3章　建模实例 60

3.1　几何模型的输入实例 61

3.1.1　输入IGES单一实体 61

3.1.2　输入SAT单一实体 63

3.1.3　输入SAT实体集合 65

3.1.4　输入Parasolid单一实体 70

3.1.5　输入Parasolid实体集合 72

3.2　对输入模型修改实例 75

3.3　自主建模实例 78

3.3.1　自顶向下建模实例 78

3.3.2　自底向上建模实例 88

第4章　划分网格 99

4.1　有限元网格概论 100

4.2　设定单元属性 100

4.2.1　生成单元属性表 100

4.2.2　在划分网格之前分配单元属性 101

4.3　网格划分的控制 103

4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 104

4.3.2　单元形状 104

4.3.3　选择自由或映射网格划分 105

4.3.4　控制单元边中节点的位置 105

4.3.5　划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 106

4.3.6　映射网格划分中单元的默认尺寸 106

4.3.7　局部网格划分控制 107

4.3.8　内部网格划分控制 108

4.3.9　生成过渡棱锥单元 110

4.3.10　将退化的四面体单元转化为非退化的形式 111

4.3.11　执行层网格划分 111

4.4　自由网格划分和映射网格划分控制 112

4.4.1　自由网格划分 112

4.4.2　映射网格划分 113

4.5　给实体模型划分有限元网格 118

4.5.1　用xMESH命令生成网格 118

4.5.2　生成带方向节点的梁单元网格 119

4.5.3　在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元 121

4.6　延伸和扫略生成有限元模型 122

4.6.1　延伸（Extrude）生成网格 122

4.6.2　扫略（VSWEEP）生成网格 123

4.7　修正有限元模型 127

4.7.1　局部细化网格 127

4.7.2　移动和复制节点和单元 130

4.7.3　控制面、线和单元的法向 131

4.7.4　修改单元属性 132

4.8　直接通过节点和单元生成有限元模型 133

4.8.1　节点 133

4.8.2　单元 135

4.9　编号控制 137

4.9.1　合并重复项 137

4.9.2　编号压缩 138

4.9.3　设定起始编号 139

4.9.4　编号偏差 139

4.10　实例导航 140

4.10.1　采用智能分网 141

4.10.2　采用扫略分网 142

4.10.3　采用延伸分网 147

第5章　施加载荷 152

5.1　载荷概论 153

5.1.1　什么是载荷 153

5.1.2　载荷步、子步和平衡迭代 154

5.1.3　时间参数 155

5.1.4　阶跃载荷与坡道载荷 156

5.2　施加载荷 156

5.2.1　实体模型载荷与有限单元载荷 157

5.2.2　施加载荷 157

5.2.3　利用表格来施加载荷 163

5.2.4　轴对称载荷与反作用力 165

5.2.5　利用函数来施加载荷和边界条件 167

5.3　设定载荷步选项 168

5.3.1　通用选项 168

5.3.2　非线性选项 172

5.3.3　动力学分析选项 172

5.3.4　输出控制 173

5.3.5 Biot-Savart选项 174

5.3.6　谱分析选项 175

5.3.7　创建多载荷步文件 175

5.4　实例导航 176

5.4.1　单载荷步的施加 177

5.4.2　多载荷步的施加 179

5.4.3　表格及函数载荷的施加 183

第6章　求解 185

6.1　求解概论 186

6.1.1　使用直接求解法 187

6.1.2　使用稀疏矩阵直接解法求解器 187

6.1.3　使用雅克比共轭梯度法求解器 187

6.1.4　使用不完全分解共轭梯度法求解器 188

6.1.5　使用预条件共轭梯度法求解器 188

6.1.6　使用自动迭代解法选项 189

6.1.7　获得解答 189

6.2　利用特定的求解控制器来指定求解类型 190

6.2.1　使用Abridged Solution菜单选项 190

6.2.2　使用求解控制对话框 191

6.3　多载荷步求解 192

6.3.1　多重求解法 192

6.3.2　使用载荷步文件法 193

6.3.3　使用数组参数法（矩阵参数法） 194

6.4　重新启动分析 195

6.4.1　重新启动一个分析 196

6.4.2　多载荷步文件的重启动分析 199

6.5　预测求解时间和估计文件大小 201

6.5.1　估计运算时间 202

6.5.2　估计文件的大小 202

6.5.3　估计内存需求 202

6.6　实例导航 203

6.6.1　单载荷步求解 203

6.6.2　多载荷步求解 203

第7章　后处理 204

7.1　后处理概述 205

7.1.1　什么是后处理 205

7.1.2　结果文件 205

7.1.3　后处理可用的数据类型 206

7.2　通用后处理器（POST1） 206

7.2.1　将数据结果读入数据库 206

7.2.2　列表显示结果 213

7.2.3　图像显示结果 220

7.2.4　映射结果到某一路径上 227

7.2.5　表面操作 233

7.2.6　将结果旋转到不同坐标系中显示 236

7.3　时间历程后处理（POST26） 237

7.3.1　定义和储存POST26变量 239

7.3.2　检查变量 240

7.3.3 POST26后处理器的其他功能 242

7.4　实例导航 244

7.4.1　通用后处理器 244

7.4.2　时间历程处理器 256

第8章　静力分析 259

8.1　静力分析介绍 260

8.1.1　结构静力分析简介 260

8.1.2　静力分析的类型 261

8.1.3　静力分析基本步骤 261

8.2　实例——悬臂梁的横向切应力分析 262

8.2.1　问题的描述 262

8.2.2　GUI路径模式 262

8.2.3　命令流模式 274

第9章　接触问题分析 276

9.1　接触问题概论 277

9.1.1　一般分类 277

9.1.2　接触单元 277

9.2　接触分析的步骤 278

9.2.1　建立模型，并划分网格 279

9.2.2　识别接触对 279

9.2.3　定义刚性目标面 279

9.2.4　定义柔性体的接触面 281

9.2.5　设置实常数和单元关键点 283

9.2.6　控制刚性目标的运动。 284

9.2.7　给变形体单元施加必要的边界条件 284

9.2.8　定义求解和载荷步选项 285

9.2.9　求解 286

9.2.10　检查结果 286

9.3　实例——陶瓷套管的接触分析 288

9.3.1　问题描述 288

9.3.2 GUI方式 288

9.3.3　命令流方式 303

第10章　模态分析 311

10.1　模态分析概论 312

10.2　模态分析的基本步骤 312

10.2.1　建模 312

10.2.2　加载及求解 313

10.2.3　扩展模态 316

10.2.4　观察结果和后处理 318

10.3　实例——压电变换器的自振频率分析 318

10.3.1　问题描述 318

10.3.2 GUI模式 319

10.3.3　命令流模式 333

第11章　非线性分析 336

11.1　非线性分析概论 337

11.1.1　非线性行为的原因 337

11.1.2　非线性分析的基本信息 338

11.1.3　几何非线性 340

11.1.4　材料非线性 341

11.1.5　其他非线性问题 346

11.2　非线性分析的基本步骤 346

11.2.1　前处理（建模和分网） 346

11.2.2　设置求解控制器 347

11.2.3　设定其他求解选项 349

11.2.4　加载 350

11.2.5　求解 351

11.2.6　后处理 351

11.3　实例——螺栓的蠕变分析 353

11.3.1 问题描述 353

11.3.2 GUI路径模式 353

11.3.3　命令流 362

第12章　谐响应分析 364

12.1　谐响应分析概论 365

12.1.1　完全法（Full Method） 366

12.1.2　减缩方法（Reduced Method） 366

12.1.3　模态叠加法（Mode Superposition Method） 366

12.1.4 3种方法的共同局限性 367

12.2　谐响应分析的基本步骤 367

12.2.1　建立模型（前处理） 367

12.2.2　加载和求解 368

12.2.3　观察模型（后处理） 374

12.3　实例——弹簧质子系统的谐响应分析 375

12.3.1　问题描述 376

12.3.2 GUI模式 376

12.3.3　命令流方式 389

第13章　瞬态动力学分析 391

13.1　瞬态动力学概论 392

13.1.1　完全法（Full Method） 392

13.1.2　模态叠加法（Mode Superposition Method） 392

13.1.3　减缩法（Reduced Method） 393

13.2　瞬态动力学的基本步骤 393

13.2.1　前处理（建模和分网） 393

13.2.2　建立初始条件 394

13.2.3　设定求解控制器 395

13.2.4　设定其他求解选项 396

13.2.5　施加载荷 397

13.2.6　设定多载荷步 397

13.2.7　瞬态求解 399

13.2.8　后处理 399

13.3　实例——哥伦布阻尼的自由振动分析 401

13.3.1　问题描述 401

13.3.2 GUI模式 402

13.3.3　命令流模式 415

第14章　谱分析 417

14.1　谱分析概论 418

14.1.1　响应谱 418

14.1.2　动力设计分析方法（DDAM） 418

14.1.3　功率谱密度（PSD） 419

14.2　谱分析的基本步骤 419

14.2.1　前处理 419

14.2.2　模态分析 419

14.2.3　谱分析 420

14.2.4　扩展模态 422

14.2.5　合并模态 424

14.2.6　后处理 425

14.3　实例——支撑平板的动力效果分析 427

14.3.1　问题描述 427

14.3.2 GUI路径模式 427

14.3.3　命令流 454

第15章　结构屈曲分析 457

15.1　结构屈曲概论 458

15.2　结构屈曲分析的基本步骤 458

15.2.1　前处理 458

15.2.2　获得静力解 458

15.2.3　获得特征值屈曲解 459

15.2.4　扩展解 461

15.2.5　后处理（观察结果） 462

15.3　实例——桁架结构屈曲分析 463

15.3.1　问题描述 463

15.3.2 GUI路径模式 463

15.3.3　命令流 478

第16章　ANSYS基础 483

16.1　优化设计概论 484

16.2　优化设计的基本步骤 486

16.2.1　生成分析文件 486

16.2.2　建立优化过程中的参数 489

16.2.3　进入OPT处理器，指定分析文件 490

16.2.4　指定优化变量 490

16.2.5　选择优化工具或优化方法 491

16.2.6　指定优化循环控制方式 492

16.2.7　进行优化分析 493

16.2.8　查看设计序列结果 494

16.3　实例——框架结构的优化设计 495

16.3.1　问题描述 495

16.3.2 GUI方式 495

16.3.3　命令流方式 510