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第1章 绪论 1

1.1 有限元法的产生 1

1.1.1 有限元法的发展过程 1

1.1.2 有限元法的基本思想 2

1.1.3 有限元法的特点 3

1.2 有限元法的基本步骤 4

1.3 有限元法的应用 5

1.3.1 有限元法的应用领域 5

1.3.2 有限元法在产品开发中的应用 6

1.4 弹性力学基本知识 7

1.4.1 弹性力学的基本假设 7

1.4.2 弹性力学的基本变量 8

1.4.3 弹性力学的基本方程 11

1.4.4 弹性问题的能量原理 13

1.4.5 弹性力学的平面问题 15

习题 19

第2章 平面问题的有限元法 20

2.1 结构的离散化 20

2.2单元分析 21

2.2.1 位移函数 22

2.2.2 单元应变 25

2.2.3 单元应力 26

2.2.4 单元刚度矩阵 27

2.3 整体分析 29

2.4 有限元法解题过程与算例 35

2.5 单元等效节点力 40

2.6 边界条件的处理 42

2.7 计算结果的整理 43

2.8 矩形单元 44

2.8.1 位移函数 45

2.8.2 单元应变 46

2.8.3 单元应力 46

2.8.4 单元刚度矩阵 47

2.8.5 单元等效节点力 47

2.8.6 整体平衡方程 47

2.8.7 矩形单元与三角形单元比较 48

2.8.8 解答的收敛性 48

习题 48

第3章 空间问题和轴对称问题有限元法 52

3.1 空间问题的特点 52

3.2 采用四面体单元解一般空间问题 52

3.2.1 结构离散化 52

3.2.2单元位移函数 53

3.2.3 单元的应变与应力 54

3.2.4 单元刚度矩阵 55

3.2.5 单元等效节点力 56

3.3 轴对称问题的有限元法 57

3.3.1 轴对称问题定义 57

3.3.2 基本变量和基本方程 58

3.3.3 轴对称问题单元分析 59

习题 65

第4章 等参数单元与数值积分 67

4.1 等参数单元的基本概念 68

4.2 平面8节 点四边形等参数单元 69

4.2.1 单元位移函数 70

4.2.2 单元应变 72

4.2.3 单元应力 74

4.2.4 单元刚度矩阵 74

4.3 空间20节 点六面体等参数单元 75

4.3.1 单元位移函数 76

4.3.2 单元应变 77

4.3.3 单元应力 79

4.3.4 单元刚度矩阵 79

4.3.5 单元等效节点力 81

4.4 高斯求积法 82

习题 85

第5章 ANSYS软件简介 86

5.1 ANSYS概述 86

5.2 ANSYS启动、退出与GUI环境 87

5.2.1 ANSYS启动 87

5.2.2 ANSYS交互界面环境组成 87

5.2.3 退出ANSYS 87

5.3 ANSYS常用菜单与对话框操作 88

5.3.1 主菜单 88

5.3.2 工具菜单 89

5.3.3 绘图菜单 89

5.3.4 输入窗口 90

5.3.5 快捷功能图标按钮 90

5.3.6 工具条按钮 90

5.3.7 可见／隐藏按钮 90

5.3.8 对话框执行按钮 91

5.3.9 图形变换对话框 91

5.3.10 图形拾取 93

5.4 ANSYS文件操作 94

5.4.1 新分析相关文件及其操作 94

5.4.2 ANSYS文件重命名、复制与删除 96

5.4.3 导入与导出几何文件 96

5.5 ANSYS的坐标系与工作平面 97

5.5.1 总体坐标系 97

5.5.2 局部坐标系 97

5.5.3 工作平面 99

5.5.4 激活坐标系（当前坐标系） 102

5.6 ANSYS标准有限元分析过程 103

5.6.1 ANSYS有限元求解的基本步骤 103

5.6.2 ANSYS标准求解过程实例 104

习题 112

第6章 实体建模技术 114

6.1 实体建模概述 114

6.1.1 ANSYS实体建模的思路 114

6.1.2 ANSYS实体建模菜单系统简介 115

6.2 创建基本几何对象 115

6.2.1 关键点、硬点及其创建方法 115

6.2.2 线的类型与创建方法 117

6.2.3 面的类型与创建方法 119

6.2.4 体的类型与创建方法 122

6.3 布尔运算 126

6.4 拖拉 129

6.5 编辑功能 130

6.5.1 缩放 130

6.5.2 移动 131

6.5.3 复制 132

6.5.4 镜像 133

6.5.5 编辑操作综合训练 134

6.6 合并重合几何对象 135

6.7 删除几何对象 136

习题 137

第7章 网格划分与创建有限元模型技术 139

7.1 网格划分过程 139

7.1.1 ANSYS创建有限元模型的方法 139

7.1.2 网格划分基本过程 139

7.1.3 定义单元类型 140

7.1.4 定义单元实常数 142

7.1.5 定义材料属性 144

7.2 网格划分控制 146

7.2.1 网格划分工具 147

7.2.2 SmartSize网格划分控制 148

7.2.3 尺寸控制 149

7.2.4 单元形状控制 151

7.2.5 网格划分器选择 151

7.3 清除实体模型上的网格 152

习题 152

第8章 施加载荷与求解 154

8.1 分析类型与求解过程 154

8.1.1 单载荷步求解过程 154

8.1.2 选择分析类型 155

8.2 载荷与载荷步选项 155

8.2.1 载荷分类 155

8.2.2 设置载荷步选项 156

8.2.3 施加载荷的途径 156

8.2.4 载荷显示 157

8.3 施加结构载荷 157

8.3.1 施加位移约束 158

8.3.2 施加集中力载荷 160

8.3.3 施加表面载荷 161

8.3.4 施加体载荷 164

8.3.5 施加惯性载荷 165

8.3.6 施加特殊载荷 165

8.4 求解控制 166

8.4.1 求解控制的Basic选项卡 166

8.4.2 选择合适的求解器 167

8.5 多载荷步求解 168

8.6 中断和重新启动求解过程 168

习题 169

第9章 通用后处理技术 170

9.1 后处理器、结果文件与结果数据 170

9.1.1 后处理器 170

9.1.2 结果文件 170

9.1.3 结果数据 170

9.1.4 通用后处理一般步骤及常用技术 171

9.2 选择结果文件与结果数据 171

9.3 查看结果文件包含的结果序列 172

9.4 读入用于后处理的结果序列 172

9.5 结果输出方式控制 173

9.6 绘制变形图 174

9.7 绘制等值线图 175

9.8 抓取结果显示图片 177

9.9 动画显示结果 177

习题 178

第10章 时间历程后处理技术 179

10.1 定义和存储变量 179

10.1.1 变量定义 179

10.1.2 变量存储 181

10.1.3 变量导入 182

10.2 变量的操作 182

10.2.1 数学运算 182

10.2.2 变量与数组相互赋值 183

10.2.3 数据平滑 185

10.2.4 生成响应频谱 185

10.3 查看变量 186

10.3.1 绘制变量曲线 186

10.3.2 列表显示变量 187

10.4 动画技术 188

10.4.1 直接生成动画 188

10.4.2 通过动画帧显示动画 189

习题 190

第11章 ANSYS有限元分析实例 191

11.1 结构静力分析实例 191

11.1.1 钢支架静力分析 191

11.1.2 悬臂梁几何非线性分析 196

11.1.3 转轮轴对称结构静力分析 200

11.2 结构动力分析实例 211

11.2.1 ANSYS动力分析简介 211

11.2.2 飞机机翼模态分析 212

11.2.3 钢梁瞬态动力分析 216

11.2.4 弹簧质量系统谐响应分析 224

习题 229

参考文献 230