ANSYS 17.0有限元分析完全自学手册 第2版PDF电子书下载

操作基础篇 1

第1章 ANSYS入门简述 1

1.1 ANSYS概述 2

1.1.1 ANSYS的功能 2

1.1.2 ANSYS的发展 3

1.2 ANSYS 17.0的安装与启动 3

1.2.1 设置运行环境 3

1.2.2 启动与退出 5

1.3 ANSYS分析求解过程 7

1.3.1 创建模型 7

1.3.2 加载及求解 7

1.3.3 两个后处理 8

1.4 ANSYS文件系统管理 8

1.4.1 文件类型 8

1.4.2 文件管理 9

第2章 创建几何模型 12

2.1 坐标系基础 13

2.1.1 总体及局部坐标系 13

2.1.2 显示坐标系 15

2.1.3 节点坐标系 15

2.1.4 单元坐标系 16

2.1.5 结果坐标系 16

2.2 工作平面的使用 17

2.2.1 定义一个新的工作平面 17

2.2.2 控制工作平面的显示和样式 18

2.2.3 移动工作平面 18

2.2.4 旋转工作平面 18

2.2.5 还原一个已定义的工作平面 18

2.3 布尔操作 19

2.3.1 布尔运算的设置 19

2.3.2 布尔运算之后的图元编号 20

2.3.3 交运算 20

2.3.4 两两相交 21

2.3.5 相加 21

2.3.6 相减 21

2.3.7 利用工作平面作减运算 22

2.3.8 搭接 23

2.3.9 分割 23

2.3.10 粘接（或合并） 23

2.4 移动、复制和缩放几何模型 24

2.4.1 按照样本生成图元 24

2.4.2 由对称映像生成图元 25

2.4.3 将样本图元转换坐标系 25

2.4.4 实体模型图元的缩放 25

2.5 实例——框架结构的实体建模 26

2.5.1 问题描述 26

2.5.2 GUI操作方法 27

2.5.3 命令方式 32

第3章 模型创建过程 34

3.1 自底向上创建几何模型 35

3.1.1 关键点 35

3.1.2 硬点 36

3.1.3 线 37

3.1.4 面 39

3.1.5 体 40

3.1.6 自底向上建模实例 41

3.2 自顶向下创建几何模型（体素） 51

3.2.1 创建面体素 51

3.2.2 创建实体体素 51

3.2.3 自顶向下建模实例 52

3.3 实例——轴承座的实体建模 60

3.3.1 GUI方式 61

3.3.2 命令方式 67

第4章 模型的网格划分 68

4.1 有限元网格概论 69

4.2 影响网格因素 69

4.2.1 生成单元属性表 69

4.2.2 分配单元属性 70

4.3 网格划分的控制 72

4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 72

4.3.2 单元形状 72

4.3.3 选择自由或映射网格划分 73

4.3.4 控制单元边中节点的位置 73

4.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 74

4.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 74

4.3.7 局部网格划分控制 75

4.3.8 内部网格划分控制 76

4.3.9 生成过渡棱锥单元 77

4.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 78

4.3.11 执行层网格划分 78

4.4 自由及映射网格划分控制 79

4.4.1 自由网格划分 79

4.4.2 映射网格划分 80

4.5 实例——框架结构的网格划分 83

4.5.1 GUI方式 83

4.5.2 命令方式 84

4.6 延伸和扫掠 84

4.6.1 延伸（Extrude）生成网格 84

4.6.2 扫掠（VSWEEP）生成网格 86

4.7 直接生成网格模型 88

4.7.1 节点 89

4.7.2 单元 90

4.8 实例——轴承座的网格划分 92

4.8.1 GUI方式 92

4.8.2 命令方式 96

第5章 载荷施加及载荷步 98

5.1 载荷概念 99

5.1.1 什么是载荷 99

5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 100

5.1.3 时间参数 100

5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 101

5.2 施加载荷 102

5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 102

5.2.2 施加载荷 103

5.2.3 利用表格来施加载荷 108

5.2.4 轴对称载荷与反作用力 110

5.3 实例——轴承座的载荷和约束施加 111

5.3.1 GUI方式 111

5.3.2 命令方式 113

5.4 载荷步选项 114

5.4.1 通用选项 114

5.4.2 非线性选项 117

5.4.3 动力学分析选项 118

5.4.4 输出控制 118

54.5 创建多载荷步文件 119

5.5 实例——框架结构的载荷和约束施加 121

5.5.1 GUI方式 121

5.5.2 命令方式 121

第6章 有限元模型求解 122

6.1 求解概论 123

6.1.1 直接求解法 123

6.1.2 稀疏矩阵法 124

6.1.3 雅可比共轭梯度法 124

6.1.4 不完全分解共轭梯度法 124

6.1.5 预条件共轭梯度法 125

6.1.6 自动迭代解法选项 126

6.1.7 获得解答 126

6.2 指定求解类型 127

6.2.1 Abridged Solution菜单选项 127

6.2.2 求解控制对话框 127

6.3 多载荷步求解 129

6.3.1 多重求解法 129

6.3.2 使用载荷步文件法 129

6.3.3 数组参数法（矩阵参数法） 130

6.4 重新启动分析 131

6.4.1 重启动分析 132

6.4.2 多载荷步文件的重启动分析 135

6.5 求解前预估 137

6.5.1 估计运算时间 137

6.5.2 估计文件的大小 137

6.5.3 估计内存需求 138

6.6 实例——轴承座和框架结构模型求解 138

第7章 通用及时间历程后处理 140

7.1 后处理概述 141

7.1.1 结果文件类型 141

7.1.2 后处理可用的数据类型 142

7.2 通用后处理器（POST1） 142

7.2.1 将数据结果读入数据库 142

7.2.2 图像显示结果 149

7.2.3 列表显示结果 154

7.2.4 将结果旋转到不同坐标系中显示 156

7.3 实例——轴承座计算结果后处理 158

7.3.1 GUI方式 158

7.3.2 命令方式 160

7.4 时间历程后处理（POST26） 160

7.4.1 定义和储存POST26变量 160

7.4.2 检查变量 163

7.4.3 POST26后处理器的其他功能 165

7.5 实例——框架结构计算结果后处理 166

7.5.1 GUI方式 166

7.5.2 命令方式 167

专题实例篇 168

第8章 结构静力分析 168

8.1 静力分析介绍 169

8.2 实例——内六角扳手的静态分析 169

8.2.1 问题的描述 169

8.2.2 GUI路径模式 170

8.2.3 命令流方式 185

第9章 模态分析 186

9.1 模态分析概论 187

9.2 实例——小发电机转子模态分析 187

9.2.1 分析问题 187

9.2.2 建立模型 188

9.2.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 191

9.2.4 查看结果 193

9.2.5 命令流方式 194

第10章 谱分析 195

10.1 谱分析概论 196

10.1.1 响应谱 196

10.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 196

10.1.3 功率谱密度（PSD） 196

10.2 实例——简单梁结构响应谱分析 197

10.2.1 问题描述 197

10.2.2 GUI操作方法 197

10.2.3 命令流方式 204

第11章 谐响应分析 205

11.1 谐响应分析概论 206

11.1.1 完全法（Full Method） 206

11.1.2 减缩方法（Reduced Method） 207

11.1.3 模态叠加法（Mode Superposition Method） 207

11.1.4 3种方法的共同局限性 207

11.2 实例——悬臂梁谐响应分析 207

11.2.1 分析问题 208

11.2.2 建立模型 208

11.2.3 查看结果 218

11.2.4 命令流方式 219

第12章 瞬态动力学分析 220

12.1 瞬态动力学概论 221

12.1.1 完全法（Full Method） 221

12.1.2 模态叠加法（Mode Superposition Method） 221

12.1.3 减缩法（Reduced Method） 222

12.2 实例——哥伦布阻尼的自由振动分析 222

12.2.1 问题描述 222

12.2.2 GUI模式 223

12.2.3 命令流方式 234

第13章 非线性分析 235

13.1 非线性分析概论 236

13.1.1 非线性行为的原因 236

13.1.2 非线性分析的基本信息 237

13.1.3 几何非线性 239

13.1.4 材料非线性 240

13.1.5 其他非线性问题 244

13.2 实例——铆钉非线性分析 244

13.2.1 问题描述 244

13.2.2 建立模型 244

13.2.3 定义边界条件并求解 250

13.2.4 查看结果 252

13.2.5 命令流方式 254

第14章 接触问题分析 255

14.1 接触问题概论 256

14.1.1 一般分类 256

14.1.2 接触单元 256

14.2 实例——陶瓷套管的接触分析 257

14.2.1 问题描述 257

14.2.2 GUI方式 257

14.2.3 命令流方式 271

第15章 结构屈曲分析 272

15.1 结构屈曲概论 273

15.2 实例——薄壁圆筒屈曲分析 273

15.2.1 分析问题 273

15.2.2 操作步骤 273

15.2.3 命令流 281

第16章 热力学分析 282

16.1 热分析概论 283

16.1.1 热分析的特点 283

16.1.2 热分析单元 283

16.2 实例——长方体形坯料空冷过程分析 284

16.2.1 问题描述 284

16.2.2 问题分析 285

16.2.3 GUI操作步骤 285

16.2.4 命令流方式 290

16.3 实例——某零件铸造过程分析 290

16.3.1 问题描述 290

16.3.2 问题分析 291

16.3.3 GUI操作步骤 291

16.3.4 命令流方式 301

第17章 电磁场分析 302

17.1 电磁场有限元分析概述 303

17.1.1 电磁场中常见边界条件 303

17.1.2 ANSYS电磁场分析对象 303

17.1.3 电磁场单元概述 304

17.2 实例——二维螺线管制动器内瞬态磁场的分析 305

17.2.1 问题描述 305

17.2.2 创建物理环境 306

17.2.3 建立模型、赋予特性、划分网格 309

17.2.4 加边界条件和载荷 313

17.2.5 求解 316

17.2.6 命令流方式 318

17.3 实例——正方形电流环中的磁场 319

17.3.1 问题描述 319

17.3.2 创建物理环境 320

17.3.3 建立模型、赋予特性、划分网格 322

17.3.4 加边界条件和载荷 324

17.3.5 求解 325

17.3.6 查看结算结果 325

17.3.7 命令流方式 328

第18章 耦合场分析 329

18.1 耦合场分析的定义 330

18.2 耦合场分析的类型 330

18.2.1 直接方法 330

18.2.2 载荷传递分析 330

18.2.3 直接方法和载荷传递 331

18.3 耦合场分析的单位制 334

18.4 实例——热电冷却器耦合分析 337

18.4.1 前处理 338

18.4.2 求解 346

18.4.3 后处理 348

18.4.4 命令流方式 350

18.5 实例——机电系统电路耦合分析实例 350

18.5.1 前处理 351

18.5.2 求解 358

18.5.3 后处理 361

18.5.4 命令流方式 361