ANSYS有限元分析及仿真 第2版PDF电子书下载

第1章 ANSYS操作基础 1

1.1 概述 1

1.2 操作界面 2

1.2.1 启动与设置 2

1.2.2 界面介绍 4

1.2.3 鼠标操作 6

1.3 ANSYS文件系统 6

1.3.1 文件类型 6

1.3.2 导入及导出其他兼容的数据格式 7

1.3.3 保存数据库文件 7

1.3.4 读取数据库文件 8

1.4 ANSYS分析过程 8

1.4.1 有限元分析过程 8

1.4.2 ANSYS典型分析过程 10

第2章 几何建模 11

2.1 几何建模概述 11

2.2 坐标系 12

2.2.1 坐标系的类型 12

2.2.2 总体坐标系 12

2.2.3 局部坐标系 13

2.2.4 显示坐标系 14

2.2.5 节点坐标系 14

2.2.6 单元坐标系 15

2.2.7 结果坐标系 15

2.3 工作平面 16

2.3.1 工作平面简介 16

2.3.2 定义一个新的工作平面 16

2.3.3 控制工作平面的显示和样式 17

2.3.4 移动工作平面 17

2.3.5 旋转工作平面 18

2.4 布尔操作 18

2.4.1 布尔操作的设置 18

2.4.2 相交操作 18

2.4.3 两两相交操作 19

2.4.4 相加操作 20

2.4.5 相减操作 20

2.4.6 利用工作平面相减操作 21

2.4.7 粘接操作 22

2.4.8 搭接操作 22

2.4.9 分割操作 23

2.5 自底向上创建几何模型 23

2.5.1 关键点 23

2.5.2 硬点 25

2.5.3 线 26

2.5.4 面 29

2.5.5 体 31

2.6 自顶向下创建几何模型 32

2.6.1 创建面素 33

2.6.2 创建体素 34

2.7 移动、复制和缩放几何模型 35

2.7.1 复制图元 35

2.7.2 镜像图元 36

2.7.3 转换图元的坐标系 36

2.7.4 图元的缩放 37

2.8 将CAD几何模型导入ANSYS 37

2.8.1 从IGES文件中输入几何模型 37

2.8.2 用IGES文件进行工作 37

2.8.3 把常用的CAD模型数据导入ANSYS 38

2.9 综合实例 39

实例2-1直齿圆柱齿轮建模 39

实例2-2轴承座建模 49

实例2-3导入显示器外壳 59

第3章 网格划分 61

3.1 有限元模型概述 61

3.2 设置单元属性 62

3.2.1 生成单元属性表 62

3.2.2 网格划分前分配单元属性 63

3.3 网格划分控制 64

3.3.1 网格划分工具（MeshTool） 65

3.3.2 尺寸控制 66

3.3.3 网格划分器选项 67

3.3.4 单元形状控制 67

3.4 自由网格划分和映射网格划分 68

3.4.1 自由网格划分 68

3.4.2 映射网格划分 68

3.5 直接生成有限元模型 69

3.5.1 节点 69

3.5.2 单元 72

3.6 编号控制 75

3.6.1 合并重复项 75

3.6.2 压缩编号 76

3.6.3 设置起始编号 76

3.6.4 设置编号偏差 77

3.7 工程实例 77

实例3-1轴的建模及网格划分 77

实例3-2叶轮的建模及网格划分 83

实例3-3飞轮的建模及网格划分 90

第4章 施加载荷 103

4.1 载荷概述 103

4.1.1 载荷类型 103

4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 104

4.1.3 时间的作用 104

4.1.4 加载方式 105

4.1.5 实体模型载荷与有限元模型载荷 106

4.2 施加载荷 106

4.2.1 自由度约束 107

4.2.2 集中载荷 107

4.2.3 表面载荷 108

4.2.4 体载荷 109

4.2.5 惯性载荷 110

4.2.6 耦合场载荷 110

第5章 求解过程 111

5.1 求解概述 111

5.2 求解器 111

5.2.1 波前直接法 113

5.2.2 稀疏矩阵直接法 113

5.2.3 雅克比共轭梯度法 113

5.2.4 不完全分解共轭梯度法 113

5.2.5 预条件共轭梯度法 113

5.2.6 自动迭代法 114

5.3 求解方式 114

5.3.1 一般求解 114

5.3.2 多载荷步求解 115

5.3.3 重新启动分析 116

5.4 ANSYS求解前的预估计 117

5.4.1 估计求解时间 117

5.4.2 估计文件大小 118

5.4.3 估计内存需求 118

5.5 求解时需要注意的事项 119

第6章 结果后处理 120

6.1 后处理概述 120

6.1.1 什么是后处理 120

6.1.2 结果文件 121

6.1.3 后处理可用的数据类型 121

6.2 通用后处理 121

6.2.1 读入结果文件 121

6.2.2 显示结构变形图 122

6.2.3 显示等值线分布图 122

6.2.4 绘制矢量图 122

6.2.5 绘制粒子轨迹图 123

6.2.6 结果的列表显示 123

6.2.7 单元数据列表 124

6.2.8 映射结果到指定路径 124

6.2.9 显示动画 124

6.3 时间历程后处理器 125

6.3.1 定义和存储变量 125

6.3.2 变量的操作 126

6.3.3 设置变量 126

6.3.4 查看变量 127

第7章 ANSYS参数化设计语言 128

7.1 APDL概述 128

7.2 使用参数 129

7.2.1 参数的命名规则 129

7.2.2 变量参数 129

7.2.3 数组参数 130

7.2.4 参数的列表显示 131

7.3 APDL的流程控制语句 132

7.3.1 GO无条件分支语句 132

7.3.2 IF…IFELSE…ELSE…ENDIF条件分支语句 132

7.3.3 DO…ENDDO循环语句 133

7.3.4 DOWHILE循环语句 133

7.3.5 REPEAT重复语句 134

7.4 APDL宏文件 134

7.4.1 使用CERATE命令创建宏文件 135

7.4.2 使用CFOPEN、CFWRITE和CFCLOS命令创建宏文件 135

7.4.3 使用/TEE命令创建宏文件 136

7.4.4 使用GUI方式创建宏文件 136

7.4.5 运行宏文件 137

7.5 运算符、函数和函数编辑器 138

7.5.1 运算符 138

7.5.2 函数 138

7.5.3 函数编辑器 139

7.6 工程实例 140

实例7-1圆盘的静力分析 140

第8章 静力学分析 142

8.1 静力学分析概述 142

8.2 静力学分析的步骤 143

8.2.1 建立模型 143

8.2.2 加载求解 143

8.2.3 结果后处理 144

8.3 工程实例 145

实例8-1三角形桁架的静力分析 145

实例8-2工字梁的静力分析 154

实例8-3方形壳的静力分析 166

实例8-4管线的静力分析 179

实例8-5飞轮的静力分析 193

第9章 非线性分析 204

9.1 非线性分析概述 204

9.1.1 引起非线性的原因 204

9.1.2 非线性分析的相关概念 205

9.2 非线性分析的步骤 206

9.2.1 建立模型 206

9.2.2 设置求解控制选项 206

9.2.3 设置其他求解控制选项 209

9.2.4 加载求解 211

9.2.5 结果后处理 211

9.3 工程实例 211

实例9-1细长杆的非线性屈曲分析 211

实例9-2圆盘的非线性分析 226

实例9-3铆钉的非线性分析 234

第10章 模态分析 243

10.1 模态分析概述 243

10.1.1 Block Lanczos（分块兰索斯）法 244

10.1.2 Subspace（子空间）法 244

10.1.3 PCG Lanczos（预条件共轭梯度兰索斯）法 244

10.1.4 Reduced（缩减）法 244

10.1.5 Unsymmetric（非对称）法 245

10.1.6 Damped（阻尼）法 245

10.1.7 QR Damped （QR阻尼）法 245

10.1.8 Supernode（超节点）法 245

10.2 模态分析的步骤 245

10.2.1 建立模型 246

10.2.2 加载求解 246

10.2.3 扩展模态 250

10.2.4 结果后处理 252

10.3 工程实例 254

实例10-1悬臂梁的模态分析 254

实例10-2齿轮的模态分析 262

实例10-3显示器外壳的模态分析 271

实例10-4圆盘的模态分析 281

第11章 谐响应分析 298

11.1 谐响应分析概述 298

11.1.1 Full（完全）法 299

11.1.2 Reduced（缩减）法 299

11.1.3 Mode Superpos’n（模态叠加）法 299

11.2 谐响应分析的步骤 299

11.2.1 建立模型 300

11.2.2 设置分析类型和选项 300

11.2.3 加载求解 302

11.2.4 结果后处理 304

11.3 工程实例 305

实例11-1弹簧质量系统的谐响应分析 305

实例11-2琴弦的谐响应分析 316

实例11-3工作台的谐响应分析 327

第12章 瞬态动力学分析 343

12.1 瞬态动力学分析概述 343

12.1.1 Full（完全）法 343

12.1.2 Reduced（缩减）法 344

12.1.3 Mode Superpos’n（模态叠加）法 344

12.2 瞬态动力学分析的步骤 344

12.2.1 建立模型 345

12.2.2 设置初始条件 345

12.2.3 设置求解控制选项 346

12.2.4 设置其他求解控制选项 347

12.2.5 施加载荷 348

12.2.6 定义多步载荷 350

12.2.7 求解 350

12.2.8 结果后处理 350

12.3 工程实例 352

实例12-1弹簧质量系统的瞬态动力学分析 352

实例12-2钟摆摆动的瞬态动力学分析 362

第13章 谱分析 370

13.1 谱分析概述 370

13.1.1 响应谱 370

13.1.2 动力设计分析方法 371

13.1.3 功率谱密度 371

13.2 谱分析的步骤 371

13.2.1 建立模型 371

13.2.2 模态分析 371

13.2.3 谱分析 372

13.2.4 扩展模态 374

13.2.5 合并模态 375

13.2.6 结果后处理 377

13.3 工程实例 377

实例13-1梁板结构在振动位移谱下的响应 377

第14章 屈曲分析 398

14.1 屈曲分析概述 398

14.2 屈曲分析的步骤 398

14.2.1 建立模型 399

14.2.2 静力学分析 399

14.2.3 特征值屈曲分析 399

14.2.4 扩展解 401

14.2.5 结果后处理 403

14.3 工程实例 403

实例14-1圆柱壳的屈曲分析 403