CAD/CAM/CAE软件入门与提高 ANSYS 14.0有限元分析入门与提高PDF电子书下载

第1章 ANSYS 14.0入门 1

1.1 ANSYS 14.0的用户界面 2

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 6

1.3.1 建立模型 6

1.3.2 加载并求解 6

1.3.3 后处理 7

1.4 实例入门 7

1.4.1 分析实例描述 7

1.4.2 建立模型 8

1.4.3 加载求解 13

1.4.4 查看计算结果 14

1.5 本章小结 15

第2章 几何建模 16

2.1 坐标系简介 17

2.1.1 总体和局部坐标系 17

2.1.2 显示坐标系 19

2.1.3 节点坐标系 19

2.1.4 单元坐标系 20

2.1.5 结果坐标系 20

2.2 工作平面的使用 21

2.2.1 定义一个新的工作平面 21

2.2.2 控制工作平面的显示和样式 22

2.2.3 移动工作平面 22

2.2.4 旋转工作平面 22

2.2.5 还原一个已定义的工作平面 22

2.3 布尔操作 22

2.3.1 布尔运算的设置 23

2.3.2 交运算 23

2.3.3 两两相交运算 24

2.3.4 加运算 24

2.3.5 减运算 25

2.3.6 利用工作平面进行减运算 26

2.3.7 搭接运算 26

2.3.8 分割运算 27

2.3.9 粘接（或合并）运算 27

2.4 编辑几何模型 27

2.4.1 复制 28

2.4.2 镜像 28

2.4.3 转换坐标系 28

2.4.4 缩放 29

2.5 自底向上创建几何模型 30

2.5.1 关键点 30

2.5.2 硬点 31

2.5.3 线 32

2.5.4 面 34

2.5.5 体 35

2.6 实例——储液罐的实体建模 37

2.6.1 GUI方式 37

2.6.2 命令方式 40

2.7 自顶向下创建几何模型 41

2.7.1 创建面体素 41

2.7.2 创建实体体素 42

2.8 实例——轴承座的实体建模 43

2.8.1 GUI方式 44

2.8.2 命令方式 48

2.9 从IGES文件中导入几何模型 49

2.9.1 使用SMOOTH选项 49

2.9.2 使用FACETED选项 49

2.10 本章小结 50

第3章 划分网格 51

3.1 有限元网格概论 52

3.2 设定单元属性 52

3.2.1 生成单元属性表 52

3.2.2 在划分网格之前分配单元属性 53

3.3 网格划分的控制 55

3.3.1 ANSYS网格划分工具（Mesh-Tool） 55

3.3.2 单元形状 56

3.3.3 选择自由或映射网格划分 56

3.3.4 控制单元边中间节点的位置 56

3.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制 56

3.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 57

3.3.7 局部网格划分控制 58

3.3.8 内部网格划分控制 60

3.3.9 生成过渡棱锥单元 60

3.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 60

3.3.11 执行层网格划分 61

3.4 自由网格划分和映射网格划分控制 61

3.4.1 自由网格划分 61

3.4.2 映射网格划分 66

3.5 给实体模型划分有限元网格 66

3.5.1 用xMESH命令生成网格 67

3.5.2 生成带方向节点的梁单元网格 68

3.5.3 在分界线或分界面处生成单位厚度的界面单元 68

3.6 实例——储液罐的网格划分 68

3.6.1 GUI方式 69

3.6.2 命令方式 71

3.7 延伸和扫掠生成有限元模型 71

3.7.1 延伸生成网格 72

3.7.2 扫掠生成网格 73

3.8 修正有限元模型 75

3.8.1 局部细化网格 75

3.8.2 移动、复制节点和单元 77

3.8.3 控制面、线和单元的法向 78

3.8.4 修改单元属性 79

3.9 直接通过节点和单元生成有限元模型 79

3.9.1 节点 79

3.9.2 单元 81

3.10 编号控制 83

3.10.1 合并重复项 83

3.10.2 编号压缩 84

3.10.3 设定起始编号 84

3.10.4 编号偏差 85

3.11 实例——轴承座的网格划分 85

3.11.1 GUI方式 85

3.11.2 命令方式 89

3.12 本章小结 90

第4章 施加载荷 91

4.1 载荷概论 92

4.1.1 什么是载荷 92

4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 92

4.1.3 时间参数 93

4.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 94

4.2 施加载荷 94

4.2.1 施加载荷 95

4.2.2 轴对称载荷与反作用力 99

4.2.3 利用表格来施加载荷 100

4.2.4 利用函数来施加载荷和边界条件 102

4.3 实例——轴承座载荷和约束的施加 103

4.3.1 GUI方式 104

4.3.2 命令方式 106

4.4 设定载荷步选项 106

4.4.1 通用选项 106

4.4.2 动力学分析选项 109

4.4.3 非线性选项 110

4.4.4 输出控制 110

4.4.5 Biot-Savart选项 111

4.4.6 谱分析选项 112

4.4.7 创建多载荷步文件 112

4.5 实例——储液罐载荷和约束的施加 113

4.5.1 GUI方式 113

4.5.2 命令方式 115

4.6 本章小结 116

第5章 求解 117

5.1 求解概论 118

5.1.1 使用直接求解法 119

5.1.2 计算求解 119

5.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 119

5.2.1 使用Abridged Solution菜单选项 120

5.2.2 使用“求解控制”对话框 120

5.3 多载荷步求解 121

5.3.1 多重求解法 121

5.3.2 载荷步文件法 122

5.3.3 矩阵参数法（数组参数法） 122

5.4 实例——轴承座和储液罐模型求解 123

5.5 本章小结 124

第6章 后处理 125

6.1 后处理概述 126

6.1.1 结果文件 126

6.1.2 后处理可用的数据类型 126

6.2 通用后处理器 127

6.2.1 将数据结果读入数据库 127

6.2.2 图像显示结果 132

6.2.3 列表显示结果 137

6.2.4 将结果旋转到不同坐标系中显示 138

6.3 实例——轴承座计算结果后处理 140

6.3.1 GUI方式 140

6.3.2 命令方式 142

6.4 时间历程后处理器 142

6.4.1 定义和储存POST26变量 143

6.4.2 检查变量 145

6.4.3 时间历程后处理器的其他功能 147

6.5 实例——储液罐计算结果后处理 148

6.5.1 GUI方式 148

6.5.2 命令方式 150

6.6 本章小结 150

第7章 结构静力分析 151

7.1 结构静力概论 152

7.2 结构静力学分析的基本设置 152

7.2.1 设置求解控制选项 152

7.2.2 设置其他求解选项 155

7.2.3 施加载荷 157

7.3 实例——齿轮应力分析 159

7.3.1 分析问题 159

7.3.2 建立模型 159

7.3.3 定义边界条件并求解 168

7.3.4 查看结果 170

7.4 本章小结 172

第8章 模态分析 173

8.1 模态分析概论 174

8.2 模态分析的基本设置 174

8.2.1 加载及求解 174

8.2.2 扩展模态 177

8.3 实例——齿轮模态分析 178

8.3.1 分析问题 178

8.3.2 建立模型 178

8.3.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 184

8.3.4 查看结果 187

8.4 本章小结 188

第9章 谐响应分析 189

9.1 谐响应分析概论 190

9.1.1 完全法 190

9.1.2 减缩方法 190

9.1.3 模态叠加法 191

9.1.4 谐响应分析方法的共同局限性 191

9.2 谐响应分析的基本设置 191

9.2.1 定义分析类型和载荷选项 191

9.2.1 定义分析类型和载荷选项 191

9.2.2 在模型上加载 193

9.2.3 指定载荷步选项 195

9.3 实例——琴弦谐响应分析 196

9.3.1 分析问题 196

9.3.2 建立模型 196

9.3.3 查看结果 205

9.4 本章小结 207

第10章 瞬态动力学分析 208

10.1 瞬态动力学概论 209

10.1.1 完全法 209

10.1.2 模态叠加法 209

10.1.3 减缩法 209

10.2 瞬态动力学分析的基本设置 210

10.2.1 建立初始条件 210

10.2.2 设定求解控制器 211

10.2.3 设定其他求解选项 212

10.2.4 施加载荷 212

10.2.5 设定多载荷步 214

10.3 实例——弹簧阻尼系统自由振动分析 214

10.3.1 分析问题 214

10.3.2 建立模型 215

10.3.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解 219

10.3.4 查看结果 222

10.4 本章小结 225

第11章 谱分析 226

11.1 谱分析概论 227

11.1.1 响应谱 227

11.1.2 动力设计分析方法 227

11.1.3 功率谱密度 227

11.2 谱分析的基本步骤 227

11.2.1 谱分析 227

11.2.2 扩展模态 229

11.2.2 扩展模态 229

11.2.3 合并模态 230

11.3 实例——三层框架结构地震响应谱分析 230

11.3.1 问题描述 231

11.3.2 GUI操作方法 231

11.4 本章小结 240

第12章 非线性分析 241

12.1 非线性分析概论 242

12.1.1 非线性行为的原因 242

12.1.2 非线性分析的基本信息 243

12.1.3 几何非线性 245

12.1.4 材料非线性 246

12.1.5 其他非线性问题 249

12.2 非线性分析的基本设置 249

12.2.1 设置求解控制器 249

12.2.2 设定其他求解选项 251

12.3 实例——铆钉冲压应力分析 253

12.3.1 分析问题 253

12.3.2 建立模型 253

12.3.3 定义边界条件并求解 258

12.3.4 查看结果 260

12.4 本章小结 263

第13章 结构屈曲分析 264

13.1 结构屈曲概论 265

13.2 结构屈曲分析的基本设置 265

13.2.1 获得静力解 265

13.2.2 获得特征值屈曲解 266

13.2.3 扩展解 266

13.3 实例——框架结构的屈曲分析 267

13.3.1 问题描述 267

13.3.2 GUI路径模式 267

13.4 本章小结 278

第14章 接触问题分析 279

14.1 接触问题概论 280

14.1.1 一般分类 280

14.1.2 接触单元 280

14.2 接触分析的基本设置 281

14.2.1 建立模型并划分网格 281

14.2.2 识别接触对 281

14.2.3 定义刚性目标面 281

14.2.4 定义柔性接触面 282

14.2.5 设置实常数和单元关键点 284

14.2.6 控制刚性目标面的运动 285

14.2.7 定义求解选项和载荷步 285

14.3 实例——齿轮副接触分析 286

14.3.1 分析问题 286

14.3.2 建立模型 287

14.3.3 定义边界条件并求解 295

14.3.4 查看结果 297

14.4 本章小结 298

第15章 结构优化 299

15.1 结构优化设计概论 300

15.2 优化设计的基本步骤 301

15.2.1 生成分析文件 302

15.2.2 建立优化过程中的参数 304

15.2.3 指定分析文件 304

15.2.4 指定优化变量 305

15.2.5 选择优化方法或优化工具 305

15.2.6 指定优化循环控制方式 306

15.2.7 进行优化分析 307

15.2.8 查看设计序列结果 307

15.3 实例——梁的形状优化 308

15.3.1 分析问题 308

15.3.2 建立模型 309

15.3.3 定义边界条件并求解 313

15.3.4 查看结果 321

15.4 本章小结 322

第16章 热分析 323

16.1 热分析概论 324

16.1.1 热分析的特点 324

16.1.2 热分析单元 324

16.2 热分析的基本过程 325

16.2.1 稳态热分析 325

16.2.2 瞬态热分析 329

16.3 稳态热分析的实例——换热管的热分析 333

16.4 瞬态热分析实例——钢球淬火过程温度分析 341

16.5 热应力分析实例——换热管的热应力分析 350

16.6 本章小结 355