ANSYS 12.0有限元分析完全手册PDF电子书下载

第1章 有限单元法和ANSYS简介 15

1.1 有限单元法简介 15

1.1.1 有限单元法的基本思想 15

1.1.2 有限单元法的基本模型 17

1.1.3 有限单元法的分析步骤 18

1.2 ANSYS功能和特点 19

1.2.1 ANSYS的发展历程 19

1.2.2 ANSYS的主要功能 20

1.2.3 ANSYS 12.0版本的新特点 22

1.3 ANSYS 12.0安装和配置 25

1.3.1 ANSYS 12.0的安装 26

1.3.2 ANSYS 12.0的启动 32

1.3.3 ANSYS 12.0的运行环境配置 33

1.4 ANSYS程序结构 33

1.4.1 ANSYS文件格式 33

1.4.2 处理器 34

1.4.3 图形输入 34

1.4.4 析文件类型 34

1.5 ANSYS 12.0用户界面基本组成 34

1.5.1 启动ANSYS 12.0用户界面 34

1.5.2 对话框及其控件 35

1.6 ANSYS 12.0通用菜单 37

1.7 输入窗口 38

1.8 ANSYS 12.0主菜单简介 38

1.9 工具条 39

1.10 输出窗口（OUTPUTWINDOW） 40

1.11 图形窗口（GRAPHICS WINDOW） 40

1.12 个性化界面 42

1.13 ANSYS 12.0帮助系统 43

1.14 小结 44

第2章 ANSYS分析基本过程 45

2.1 分析问题 45

2.2 建立有限元模型 46

2.2.1 建立和修改工作文件名或标题 47

2.2.2 定义单元类型 47

2.2.3 定义材料特性数据 49

2.2.4 创建实体模型 49

2.2.5 对实体模型进行网格划分 49

2.3 施加载荷 50

2.3.1 定义分析类型和设置分析选项 50

2.3.2 施加载荷 51

2.4 进行求解 52

2.4.1 求解器的类别 52

2.4.2 求解检查 53

2.4.3 求解的实施 53

2.4.4 求解会碰到的问题 54

2.5 后处理 54

2.6 分析过程中常用到的命令 55

2.6.1 起始层命令 55

2.6.2 前处理命令 55

2.6.3 求解命令 56

2.6.4 一般后处理命令 57

2.7 工字钢悬臂梁分析实例 58

2.7.1 分析问题 58

2.7.2 建立有限元模型 59

2.7.3 施加载荷 62

2.7.4 进行求解 63

2.7.5 后处理 64

2.8 小结 66

第3章 建立实体模型 67

3.1 实体建模概述 67

3.2 导入CAD软件创建的实体模型 68

3.2.1 图形交换数据格式 68

3.2.2 IGES格式实体的导入 68

3.2.3 SAT格式实体的导入 70

3.2.4 Parasolid格式实体的导入 71

3.2.5 STEP格式的导入 71

3.2.6 导入SolidWorks中创建的叶片模型 72

3.2.7 导入UG绘制的轴承模型 73

3.2.8 导入SolidEdge中绘制的联轴器模型 74

3.3 对输入模型的修改 75

3.4 ANSYS环境内直接建模方法 75

3.4.1 自上而下创建几何模型 75

3.4.2 自下而上建模几何模型 76

3.5 坐标系简介 76

3.5.1 总体和局部坐标系 76

3.5.2 显示坐标系 79

3.5.3 节点坐标系 82

3.5.4 单元坐标系 83

3.5.5 结果坐标系 84

3.6 工作平面的使用 84

3.6.1 定义一个新的工作平面 85

3.6.2 控制工作平面的显示和样式 85

3.6.3 移动工作平面 85

3.6.4 旋转工作平面 86

3.6.5 还原一个已定义的工作平面 86

3.6.6 工作平面的高级用途 87

3.7 自底向上创建儿何模型 90

3.7.1 关键点 90

3.7.2 硬点 92

3.7.3 几何元素——线 95

3.7.4 几何元素——面 102

3.7.5 几何元素——体 107

3.8 自顶向下创建几何模型 114

3.8.1 创建面体素 114

3.8.2 创建实体体素 116

3.9 使用布尔操作来构建复杂几何模型 119

3.9.1 布尔运算的设置 119

3.9.2 布尔运算之后的图元编号 120

3.9.3 交运算 120

3.9.4 两个实体相交操作 122

3.9.5 两个实体相加操作 122

3.9.6 两个实体相减操作 124

3.10 小结 125

第4章 有限元网格划分与模型建立 126

4.1 网格类型和应用场合 126

4.2 有限元网格划分的主要指导思想 128

4.3 有限元网格划分的基本方法 129

4.4 有限元单元属性的设定 130

4.4.1 选择单元类型 130

4.4.2 单元设置 132

4.4.3 材料属性设定 132

4.4.4 单元坐标系设定 133

4.5 有限元网格划分的控制方法 133

4.5.1 有限元网格划分工具 134

4.5.2 选择自由或映射网格划分 134

4.5.3 单元属性分配设置 135

4.5.4 单元尺寸控制 136

4.5.5 局部网格划分控制 137

4.5.6 内部网格划分控制 138

4.5.7 细化网格控制 139

4.5.8 网格质量控制 140

4.5.9 小结构的网格划分 140

4.6 实体模型的网格划分 140

4.6.1 映射网格划分方法 141

4.6.2 划分实体模型 141

4.6.3 有限元模型的修改 142

4.7 直接生成有限元模型 144

4.7.1 节点 144

4.7.2 单元 150

4.7.3 通过节点和单元生成有限元模型 152

4.8 生成有限元模型实例 157

4.9 小结 168

第5章 施加载荷 169

5.1 概述 169

5.1.1 载荷的定义 169

5.1.2 载荷施加的对象 170

5.1.3 载荷步、子步和平衡迭代 171

5.1.4 时间参数 171

5.2 载荷的初始设置 172

5.2.1 均布温度和参考温度 172

5.2.2 面载荷梯度 173

5.2.3 重复加载方式 173

5.2.4 设定载荷步选项 174

5.3 载荷的分类 175

5.3.1 自由度约束 175

5.3.2 中力载荷 177

5.3.3 面载荷 178

5.3.4 体载荷 180

5.3.5 阶跃载荷 181

5.3.6 坡道载荷 182

5.3.7 其他载荷 182

5.4 载荷的施加和操作 183

5.4.1 利用表格来施加载荷 183

5.4.2 利用函数来施加载荷 183

5.4.3 修改载荷 184

5.4.4 删除载荷 184

5.4.5 其他操作 185

5.5 实例 186

5.5.1 单载荷步的施加 186

5.5.2 多载荷步的施加 188

5.6 小结 192

第6章 求解 193

6.1 求解设置 193

6.1.1 新分析 194

6.1.2 求解控制 194

6.2 求解过程处理 196

6.2.1 求解概述 196

6.2.2 求解当前载荷步 196

6.2.3 根据载荷步文件求解 197

6.2.4 多载荷步求解 197

6.2.5 重新启动分析 199

6.2.6 预测求解时间 201

6.3 实例 203

6.3.1 恢复文件 203

6.3.2 求解 203

6.4 小结 204

第7章 通用后处理器 205

7.1 概述 205

7.1.1 通用后处理器 206

7.1.2 时间-历程后处理器 206

7.1.3 结果文件读入通用后处理器 207

7.1.4 查看结果数据集 208

7.1.5 设置结果输出方式 208

7.1.6 设置图形显示方式 209

7.2 图形显示计算结果 209

7.2.1 结果查看器 210

7.2.2 查看和分析变形图 210

7.2.3 查看和分析等值线图 211

7.2.4 查看和分析矢量图 213

7.2.5 基于单元表的结果图形 214

7.2.6 载荷组合及其运算结果显示 216

7.3 列表显示计算结果 218

7.3.1 结果数据集汇总列表（Detailed Summary） 219

7.3.2 迭代汇总信息（Iteration Summary） 219

7.3.3 排序列表（Sorted Listing） 220

7.4 综合实例 220

7.4.1 单载荷步求解结果查看 221

7.4.2 多载荷步求解结果查看 224

7.5 小结 227

第8章 时间-历程后处理器 228

8.1 概述 228

8.1.1 时间-历程后处理器的作用 228

8.1.2 用时间-历程后处理器的基本步骤 230

8.2 进入时间-历程后处理器 230

8.2.1 交互方式 230

8.2.2 批处理方式 232

8.3 时间-历程变量观察器 233

8.4 绘制时间-变量曲线 235

8.5 数据的输入和输出 236

8.5.1 数据的输入 237

8.5.2 数据的输出 237

8.6 综合实例 238

8.6.1 恢复文件 238

8.6.2 查看结果 239

8.7 小结 241

第9章 静力学分析 242

9.1 静力学分析简介 242

9.1.1 静力学分析类型 242

9.1.2 静力学分析步骤 243

9.2 平面应力问题分析 244

9.2.1 问题描述 245

9.2.2 问题分析 245

9.2.3 求解过程和分析结果 246

9.3 平面应变问题分析 256

9.3.1 问题描述 257

9.3.2 问题分析 257

9.3.3 求解过程和分析结果 257

9.4 轴对称问题分析 266

9.4.1 问题描述 266

9.4.2 问题分析 266

9.4.3 求解过程和分析结果 267

9.5 梁分析 275

9.5.1 问题描述 275

9.5.2 问题分析 276

9.5.3 求解过程和分析结果 276

9.6 桁架分析 282

9.6.1 问题描述 283

9.6.2 问题分析 283

9.6.3 求解过程和分析结果 283

9.7 壳分析 292

9.7.1 问题描述 293

9.7.2 问题分析 293

9.7.3 求解过程和分析结果 294

9.8 接触分析 302

9.8.1 问题描述 302

9.8.2 问题分析 302

9.8.3 求解过程和分析结果 303

9.9 小结 325

第10章 结构动力学分析 326

10.1 结构动力学分析基本过程 326

10.1.1 模态分析 327

10.1.2 谐响应分析 330

10.1.3 瞬态动力学分析 333

10.1.4 谱分析 336

10.2 模态分析实例 340

10.2.1 问题描述 340

10.2.2 问题分析 340

10.2.3 求解过程和分析结果 340

10.3 谐响应分析 353

10.3.1 问题描述 353

10.3.2 问题分析 354

10.3.3 求解过程和分析结果 354

10.4 响应谱分析 364

10.4.1 问题描述 364

10.4.2 问题分析 365

10.4.3 求解过程和分析结果 365

10.5 瞬态动力学分析 374

10.5.1 问题描述 375

10.5.2 问题分析 375

10.5.3 求解过程和分析结果 375

10.6 小结 385

第11章 非线性分析 386

11.1 非线性分析基本过程 386

11.1.1 结构非线性分析 387

11.1.2 几何非线性分析 387

11.1.3 材料非线性分析 388

11.1.4 状态非线性分析 388

11.1.5 非线性分析步骤 388

11.2 几何非线性分析 396

11.2.1 问题描述 397

11.2.2 问题分析 397

11.2.3 建立模型 398

11.2.4 定义边界条件并求解 404

11.2.5 查看结果 406

11.3 材料非线性分析 410

11.3.1 问题描述 411

11.3.2 问题分析 411

11.3.3 建立模型 411

11.3.4 定义边界条件并求解 416

11.3.5 查看结果 419

11.4 状态非线性分析 422

11.4.1 问题描述 423

11.4.2 问题分析 423

11.4.3 建立模型 423

11.4.4 定义边界条件并求解 430

11.4.5 查看结果 432

11.5 小结 437

第12章 热分析 438

12.1 热分析基础知识 438

12.1.1 热分析符号与单位 438

12.1.2 传热学经典理论 439

12.1.3 三种基本热传递方式 439

12.1.4 热分析材料基本属性 441

12.1.5 界条件与初始条件 442

12.1.6 热载荷 443

12.1.7 稳态与瞬态热分析 444

12.1.8 线性与非线性热分析 445

12.2 热分析介绍 445

12.2.1 热分析简介 445

12.2.2 热分析的类型 445

12.2.3 热分析的基本过程 446

12.3 热—结构耦合分析 447

12.3.1 问题描述 447

12.3.2 问题分析 448

12.3.3 建立模型 448

12.3.4 定义边界条件并求解 456

12.3.5 查看结果 460

12.4 热—应力耦合分析实例 464

12.4.1 问题描述 464

12.4.2 问题分析 464

12.4.3 建立模型 465

12.4.4 定义边界条件并求解 471

12.4.5 查看结果 478

12.5 小结 480

第13章 ANSYS新界面WORKBENCH环境 481

13.1 ANSYS WORKBENCH概述 481

13.1.1 ANSYS Workbench产品设计流程 482

13.1.2 ANSYS Workbench文件格式 484

13.2 ANSYS WORKBENCH安装和启动配置 485

13.2.1 ANSYS 12.0 Workbench启动 485

13.2.2 ANSYS 12.0 Workbench配置 486

13.2.3 ANSYS 12.0 Workbench帮助资源 488

13.3 静力学分析实例 489

13.3.1 问题描述 489

13.3.2 问题分析 489

13.3.3 建立模型 489

13.3.4 定义边界条件并求解 495

13.3.5 查看结果 498

13.4 结构动力学分析实例 500

13.4.1 问题描述 501

13.4.2 问题分析 501

13.4.3 建立模型 501

13.4.4 定义边界条件并求解 506

13.4.5 查看结果 508

13.5 热力学分析实例 508

13.5.1 问题描述 508

13.5.2 问题分析 509

13.5.3 建立模型 509

13.5.4 定义边界条件并求解 512

13.5.5 查看结果 513

13.6 小结 515

附录A ANSYS使用常见问题 516