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第1章 软件及有限元理论简介 1

1.1 有限元仿真分析基本概念 1

1.1.1 单元、节点和自由度 1

1.1.2 载荷与边界条件 2

1.1.3 前处理、求解和后处理 2

1.2 ANSYS软件界面与启动 3

1.2.1 ANSYS启动和交互 3

1.2.2 ANSYS界面 6

1.3 图形选取 8

1.3.1 鼠标按钮选择功能分配 8

1.3.2 空间选取和实体选取 9

1.3.3 查询选取 10

1.4 结果评价 11

1.4.1 结果评价的一些方法 11

1.4.2 调试可疑的分析结果 11

1.5 典型单元模型介绍 12

1.5.1 梁单元BEAM188 12

1.5.2 壳单元SHELL181 18

1.5.3 实体单元SOLID185 19

1.5.4 结构质点MASS21 24

1.5.5 常用单元列举 25

1.6 本章小结 26

第2章 有限元模型建立基础 27

2.1 有限元模型建立过程 27

2.2 ANSYS工作平面与坐标系 29

2.2.1 坐标系 29

2.2.2 全局坐标系 30

2.2.3 局部坐标系 30

2.2.4 节点坐标系 34

2.2.5 其他坐标系 35

2.2.6 工作平面 36

2.3 几何建模 40

2.3.1 图元基本操作 41

2.3.2 几何建模通用操作 63

2.3.3 布尔操作 67

2.3.4 查看几何模型性质 71

2.4 网格划分 71

2.4.1 划分方式 71

2.4.2 定义单元属性 72

2.4.3 网格划分控制 78

2.4.4 网格划分 86

2.4.5 网格检查与修改 87

2.5 图形显示 90

2.5.1 图形显示设置技巧 90

2.5.2 输出动画和图片 93

2.6 本章小结 94

第3章 有限元模型建立实例 95

3.1 直接法实体模型建立 95

3.1.1 问题描述 95

3.1.2 解决问题建立有限元模型 96

3.2 连杆实例 103

3.2.1 问题描述 103

3.2.2 解决问题建立有限元模型 104

3.3 支座建模并划分网格 113

3.3.1 问题描述 113

3.3.2 解决问题建立有限元模型 113

3.4 CAD系统软件导入法建立模型 123

3.4.1 适用范围及注意事项 123

3.4.2 导入实体几何模型实例 124

3.4.3 导入划分好网格的有限元模型 126

3.5 本章小结 127

第4章 加载与求解 128

4.1 对象选取与组件、集合 128

4.1.1 对象选取 128

4.1.2 组件与集合 130

4.2 加载 133

4.2.1 加载过程 133

4.2.2 施载对象 137

4.2.3 载荷类型 138

4.2.4 载荷步通用设置 150

4.2.5 施加载荷方式 151

4.3 求解 152

4.3.1 分析类型 153

4.3.2 求解器 154

4.3.3 求解与输出 155

4.3.4 多载荷步求解 157

4.3.5 重启动分析 158

4.4 本章小结 159

第5章 ANSYS 14.0后处理 160

5.1 后处理概述 160

5.1.1 后处理器类型 160

5.1.2 结果文件 161

5.1.3 后处理中的数据 161

5.2 通用后处理器（POST1） 161

5.2.1 读取结果数据 161

5.2.2 图形方式查看结果 165

5.2.3 面操作 174

5.2.4 列表显示结果 181

5.2.5 将结果映射到路径 183

5.2.6 结果查看器 185

5.2.7 部分其他操作 186

5.3 时间历程后处理器（POST26） 186

5.3.1 时间历程变量查看器 187

5.3.2 定义变量 187

5.3.3 变量数据运算操作 190

5.3.4 查看变量 191

5.4 本章小结 193

第6章 静力学分析 194

6.1 有限元线性分析基本理论 194

6.1.1 线性本构关系（广义虎克定律） 194

6.1.2 线性几何方程（小变形情况） 195

6.1.3 平衡方程（虚功原理） 195

6.2 带孔板静力分析实例 197

6.2.1 问题描述 197

6.2.2 启动ANSYS并建立有限元分析项目 197

6.2.3 有限元模型求解 199

6.2.4 有限元模型之后处理 201

6.3 多载荷作用下的阶梯轴分析 202

6.3.1 问题描述及问题分析 202

6.3.2 启动ANSYS并建立分析项目 203

6.3.3 模型求解 206

6.3.4 结果后处理 207

6.4 惯性载荷作用下的叶轮受力分析 208

6.4.1 问题描述 208

6.4.2 启动ANSYS并进行前处理 208

6.4.3 模型求解 210

6.4.4 模型后处理 211

6.5 静载荷作用下的简支梁 212

6.5.1 问题描述 212

6.5.2 建立有限元模型 213

6.5.3 模型求解 216

6.5.4 模型后处理 217

6.6 本章小结 219

第7章 模态分析 220

7.1 结构动力学分析概述 220

7.2 模态分析简介及步骤 221

7.2.1 模态分析原理 221

7.2.2 模态分析步骤 223

7.3 连杆的模态分析 224

7.3.1 问题描述 224

7.3.2 建立分析有限元模型 224

7.3.3 模型求解 226

7.3.4 模型后处理 228

7.4 框架式建筑物有预应力模态分析 230

7.4.1 问题描述 230

7.4.2 建立分析项目和有限元模型 231

7.4.3 加载求解 236

7.4.4 模型后处理 238

7.5 本章小结 240

第8章 结构瞬态分析 241

8.1 概述 241

8.1.1 瞬态动力学分析一般描述和基本理论 241

8.1.2 运动方程的求解方法及各方法优缺点 242

8.1.3 瞬态分析时间步长选取准则 245

8.2 冲击载荷作用下的管子 245

8.2.1 问题描述 245

8.2.2 建立分析模型 246

8.2.3 加载求解 249

8.2.4 结果后处理 255

8.2.5 小结 258

8.3 压力容器瞬态分析 258

8.3.1 问题描述 258

8.3.2 建立有限元模型 259

8.3.3 加载求解 262

8.3.4 结果后处理 265

8.4 本章小结 267

第9章 谱分析与谐响应分析 268

9.1 概述 268

9.1.1 谐响应分析的定义与应用 268

9.1.2 谱分析的定义与应用 269

9.2 谐响应分析 269

9.3 “工作台-电动机”系统谐响应分析 271

9.3.1 问题描述 271

9.3.2 建立有限元模型 271

9.3.3 加载求解 278

9.3.4 结果后处理 280

9.4 谱分析 282

9.5 板梁结构单点地震响应谱分析 283

9.5.1 问题描述 283

9.5.2 建立有限元模型 283

9.5.3 加载求解 289

9.5.4 数据后处理 292

9.6 本章小结 293

第10章 结构非线性分析 294

10.1 非线性问题概述与基础理论 294

10.1.1 结构非线性的定义 294

10.1.2 结构非线性类型的描述 295

10.1.3 求解基本原理 296

10.2 弹簧变形分析 299

10.2.1 问题描述 299

10.2.2 创建模型 299

10.2.3 加载求解 301

10.2.4 结果后处理 303

10.3 碰撞分析 305

10.3.1 问题描述 305

10.3.2 建立分析项目及模型 306

10.3.3 加载求解 308

10.3.4 结果后处理 310

10.4 电子产品跌落分析 312

10.4.1 问题描述 312

10.4.2 建立分析项目及模型 313

10.4.3 加载求解 318

10.4.4 结果后处理 319

10.5 本章小结 321

第11章 热分析 322

11.1 热分析概述和基本原理 322

11.1.1 热分析概述 322

11.1.2 热分析基本原理 323

11.2 某潜艇保温分析 325

11.2.1 问题描述 325

11.2.2 创建模型 325

11.2.3 加载求解 330

11.2.4 结果后处理 330

11.3 淬火过程的瞬态热分析 332

11.3.1 问题描述 332

11.3.2 模型建立 333

11.3.3 加载求解 337

11.3.4 结果后处理 339

11.4 本章小结 341

第12章 热结构耦合分析 342

12.1 热结构耦合简介 342

12.1.1 热结构耦合方法 342

12.1.2 热结构耦合间接分析的基本步骤 343

12.1.3 顺序耦合和直接耦合的比较 344

12.2 气门热结构耦合分析 345

12.2.1 问题描述 345

12.2.2 创建模型 346

12.2.3 加载求解 349

12.2.4 查看热分析结果 351

12.2.5 结构分析 351

12.2.6 结果后处理 354

12.3 本章小结 355

第13章 接触分析 356

13.1 接触问题概述 356

13.2 轨道车辆车轮与钢轨接触 359

13.2.1 问题描述 359

13.3.2 建立有限元模型 360

13.3.3 加载求解 365

13.3.4 结果后处理 367

13.4 本章小结 369

第14章 复合材料分析 370

14.1 复合材料概述 370

14.1.1 复合材料的定义及分类 370

14.1.2 复合材料的性能及用途 371

14.1.3 树脂基和金属基复合材料 372

14.2 高体积分数SICP/AL热残余应力分析 373

14.2.1 问题描述 373

14.2.2 创建有限元模型 374

14.2.3 加载与求解 377

14.2.4 数据后处理 379

14.2.5 小结 381

14.3 纤维增强体热残余应力分析 381

14.3.1 问题描述 381

14.3.2 创建有限元模型 381

14.3.3 加载与求解 385

14.3.4 结果后处理 387

14.4 本章小结 389

第15章 优化设计 390

15.1 优化设计概述 390

15.1.1 优化设计的步骤 390

15.1.2 优化设计的一些基本概念 392

15.1.3 优化设计算法介绍 394

15.2 某导弹导流罩内部支撑结构优化 397

15.2.1 问题描述 397

15.2.2 建立模型 398

15.2.3 加载求解 403

15.2.4 结果后处理 404

15.2.5 优化设计 405

15.3 本章小结 408

第16章 ANSYS在机械设计中的应用 409

16.1 问题概述 409

16.2 静力分析 410

16.2.1 问题描述 410

16.2.2 导入模型并划分网格 410

16.2.3 加载求解 413

16.2.4 结果后处理 415

16.3 模态分析 416

16.3.1 本节问题 416

16.3.2 模型处理与求解 417

16.3.3 结果处理 419

16.4 瞬态热分析 421

16.4.1 问题描述 421

16.4.2 模型建立 421

16.4.3 加载求解 424

16.4.4 结果后处理 426

16.5 热结构耦合分析 427

16.5.1 问题描述与问题分析 427

16.5.2 加载求解 428

16.5.3 求解结果处理 431

16.6 综合分析报告 433

16.7 本章小结 434

第17章 ANSYS在土木工程中的应用 435

17.1 边坡工程应用 435

17.1.1 边坡问题概述 435

17.1.2 问题描述 436

17.1.3 建立有限元模型 437

17.1.4 模型加载 442

17.1.5 查看初始状态结果 444

17.1.6 更改滑体材料重新划分单元 444

17.1.7 结果后处理 446

17.2 桥梁桩分析 448

17.2.1 问题描述 448

17.2.2 建立有限元模型 448

17.2.3 模型加载 452

17.2.4 后处理 453

17.2.5 模态分析 455

17.3 本章小结 458

附录 459

附录1 单位制 459

附录2 常用材料性能参数 460

附录3 载荷及边界定义命令 462

附录4 求解命令 464

附录5 后处理命令 465

参考文献 469