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第1章 ANSYS基础操作入门 1

1.1 ANSYS图形用户界面 2

1.1.1 GUI布局 2

1.1.2 GUI使用介绍 3

1.1.3 对话框组件介绍 7

1.2 ANSYS使用环境 9

1.2.1 程序处理器 9

1.2.2 ANSYS数据库 10

1.2.3 ANSYS文件 11

1.2.4 ANSYS启动和交互 13

1.3 图形化选取 15

1.3.1 鼠标按键选择功能分配 16

1.3.2 空间选取和实体选取 16

1.3.3 查询选取 17

1.4 ANSYS分析入门 18

1.5 实例：添加Tiff格式照片输出快捷按钮设置 19

1.6 本章小结 21

第2章 几何建模 23

2.1 ANSYS建模概述 24

2.2 坐标系 25

2.2.1 全局坐标系 25

2.2.2 局部坐标系 26

2.2.3 节点坐标系 30

2.2.4 其他坐标系 32

2.3 工作平面 33

2.3.1 创建工作平面 34

2.3.2 工作平面操作 36

2.4 几何建模 38

2.4.1 图元基本操作 38

2.4.2 几何建模通用操作 73

2.4.3 布尔操作 79

2.4.4 查看几何模型性质 83

2.5 实例：斜齿轮几何建模 83

2.6 模型文件导入 88

2.7 本章小结 91

第3章 建立有限元模型 93

3.1 几何模型网格划分 94

3.1.1 划分方式 94

3.1.2 定义单元属性 94

3.1.3 网格划分控制 101

3.1.4 网格划分 113

3.1.5 网格检查与修改 116

3.1.6 螺栓网格划分 119

3.2 直接生成网格单元简介 122

3.3 耦合与约束方程 122

3.3.1 耦合 122

3.3.2 约束方程 125

3.4 本章小结 127

第4章 加载与求解 129

4.1 对象选取与组件、集合 130

4.1.1 对象选取 130

4.1.2 组件与集合 132

4.2 加载 135

4.2.1 加载过程 135

4.2.2 施载对象 140

4.2.3 载荷类型 141

4.2.4 载荷步通用设置 154

4.2.5 施加载荷方式 155

4.3 求解 157

4.3.1 分析类型 158

4.3.2 求解器 159

4.3.3 求解与输出 161

4.3.4 多载荷步求解 162

4.3.5 重启动分析 163

4.4 本章小结 164

第5章 后处理 165

5.1 后处理概述 166

5.1.1 后处理器类型 166

5.1.2 结果文件 166

5.1.3 后处理中的数据 166

5.2 通用后处理器（POST1） 167

5.2.1 读取结果数据 167

5.2.2 图形方式查看结果 170

5.2.3 面操作 179

5.2.4 列表显示结果 187

5.2.5 将结果映射到路径 189

5.2.6 结果查看器 192

5.2.7 部分其他操作 192

5.3 时间历程后处理器（POST26） 192

5.3.1 时间历程变量查看器 193

5.3.2 定义变量 193

5.3.3 变量数据运算操作 196

5.3.4 查看变量 197

5.4 本章小结 199

第6章 ANSYS参数化处理 201

6.1 APDL概述 202

6.2 使用参数 202

6.2.1 标量参数 202

6.2.2 数组参数 204

6.2.3 参数表达式 209

6.2.4 函数处理 209

6.3 APDL程序控制 209

6.3.1 宏的调用 210

6.3.2 无条件转移控制 210

6.3.3 条件转移控制 211

6.3.4 重复操作 211

6.3.5 循环 212

6.4 本章小结 212

第7章 线性静力学分析 213

7.1 线性静力学分析概述 214

7.1.1 线性结构力学知识基础 214

7.1.2 有限元模型属性 216

7.2 线性静力学分析过程 218

7.2.1 前处理 218

7.2.2 加载求解 219

7.2.3 后处理 219

7.3 算例1：非均匀截面梁受扭矩分析 219

7.3.1 问题描述与分析 219

7.3.2 前处理 220

7.3.3 加载与求解 223

7.3.4 后处理 224

7.4 算例2：开孔板应力集中分析 225

7.4.1 问题描述与分析 225

7.4.2 前处理 226

7.4.3 加载与求解 230

7.4.4 后处理 232

7.5 算例3：各向异性材料与热膨胀 236

7.5.1 问题描述与分析 236

7.5.2 前处理 237

7.5.3 加载与求解 240

7.5.4 后处理 243

7.6 算例4：轴对称结构承受函数载荷和角速度 246

7.6.1 问题描述与分析 246

7.6.2 前处理 246

7.6.3 加载与求解 250

7.6.4 后处理 251

7.7 本章小结 255

第8章 非线性分析 257

8.1 非线性分析概述 258

8.1.1 几何非线性 258

8.1.2 材料非线性 260

8.2 静态非线性分析基本过程 261

8.2.1 前处理 261

8.2.2 加载与求解 266

8.2.3 后处理 267

8.3 算例1：桁架大变形分析 269

8.3.1 问题描述与分析 269

8.3.2 前处理 269

8.3.3 加载与求解 274

8.3.4 后处理 276

8.4 算例2：多线性各向同性强化材料应力—应变分析 278

8.4.1 问题描述与分析 278

8.4.2 前处理 278

8.4.3 加载与求解 282

8.4.4 后处理 284

8.5 本章小结 286

第9章 屈曲分析 287

9.1 屈曲分析概述 288

9.2 线性屈曲分析步骤 289

9.2.1 前处理 289

9.2.2 求取静态解 289

9.2.3 求取屈曲解 289

9.4.4 后处理 291

9.3 非线性屈曲分析步骤 291

9.3.1 前处理 291

9.3.2 加载与求解 291

9.3.3 后处理 292

9.4 算例1：中间铰支增强稳定性线性分析 292

9.4.1 问题描述与分析 292

9.4.2 前处理 293

9.4.3 求取静态解 297

9.4.4 求取屈曲解 299

9.4.5 后处理 300

9.5 算例2：中间铰支增强稳定性非线性分析 300

9.5.1 问题描述与分析 300

9.4.2 前处理 301

9.4.3 加载与求解 301

9.4.4 后处理 303

9.6 本章小结 306

第10章 模态分析 307

10.1 模态分析概论 308

10.2 模态分析过程 308

10.2.1 前处理 309

10.2.2 加载与求解 309

10.2.3 后处理 314

10.2.4 施加预应力效应 316

10.2.5 循环对称结构的模态分析 317

10.3 算例1：带集中质量结构扭振分析 319

10.3.1 问题描述与分析 319

10.3.2 前处理 320

10.3.3 加载与求解 323

10.3.4 后处理 324

10.4 算例2：音叉固有频率分析 326

10.4.1 问题描述与分析 326

10.4.2 前处理 326

10.4.3 加载与求解 329

10.4.4 后处理 331

10.5 算例3：循环对称结构振动模态分析 332

10.5.1 问题描述与分析 332

10.5.2 前处理 333

10.5.3 加载与求解 337

10.5.4 后处理 339

10.6 本章小结 341

第11章 谐响应分析 343

11.1 谐响应分析概论 344

11.1.1 谐响应分析简介 344

11.1.2 谐响应分析理论简介 344

11.2 谐响应分析过程 346

11.2.1 完全法分析过程 347

11.2.2 缩减法分析过程 352

11.2.3 模态叠加法分析过程 354

11.3 算例1：机翼谐响应完全法分析 355

11.3.1 问题描述与分析 355

11.3.2 前处理 355

11.3.3 加载与求解 359

11.3.4 后处理 361

11.4 算例2：机翼谐响应缩减法分析 363

11.4.1 问题描述与分析 363

11.4.2 前处理 364

11.4.3 模态分析求解 364

11.4.4 谐响应分析求解 365

11.4.5 后处理 366

11.5 算例3：机翼谐响应模态叠加法分析 368

11.5.1 问题描述与分析 368

11.5.2 前处理 368

11.5.3 模态分析求解 368

11.5.4 谐响应分析求解 369

11.5.5 后处理 370

11.6 本章小结 371

第12章 瞬态分析 373

12.1 瞬态分析概论 374

12.2 瞬态分析过程 377

12.2.1 完全法分析瞬态过程 377

12.2.2 缩减法分析瞬态过程 384

12.3.3 模态叠加法分析瞬态过程 388

12.3 算例1：悬板瞬态响应完全法分析 389

12.3.1 问题描述与分析 389

12.3.2 前处理 389

12.3.3 加载与求解 393

12.3.4 后处理 396

12.4 算例2：悬板瞬态响应缩减法分析 398

12.4.1 问题描述与分析 398

12.4.2 前处理 398

12.4.3 加载与求解 398

12.4.4 后处理 401

12.5 算例3：悬板瞬态响应模态叠加法分析 401

12.5.1 问题描述与分析 401

12.5.2 前处理 401

12.5.3 模态分析求解 402

12.5.4 瞬态分析求解 403

12.5.5 后处理 403

12.6 本章小结 404

第13章 谱分析 405

13.1 谱分析概述 406

13.2 谱分析过程 406

13.2.1 单点响应谱分析过程 407

13.2.2 随机振动功率谱密度分析 410

13.3 算例1：屋顶单点响应谱分析 415

13.3.1 问题描述与分析 415

13.3.2 前处理 416

13.3.3 模态分析求解 419

13.3.4 谱分析求解 421

13.3.5 后处理 423

13.4 算例2：屋顶多点响应谱分析 425

13.4.1 问题描述与分析 425

13.4.2 前处理 425

13.4.3 模态分析求解 425

13.4.4 谱分析求解 425

13.4.5 后处理 427

13.5 算例3：屋顶随机振动谱分析 428

13.5.1 问题描述与分析 428

13.5.2 前处理 428

13.5.3 模态分析求解 428

13.5.4 谱分析求解 429

13.5.5 后处理 430

13.6 本章小结 431

第14章 线性扰动分析 433

14.1 线性扰动分析概述 434

14.1.1 假设与限制 434

14.1.2 线性扰动分析理论概述 434

14.2 线性扰动分析过程 437

14.2.1 线性扰动模态分析过程 437

14.2.2 线性扰动屈曲分析过程 438

14.2.3 线性扰动谐响应分析过程 438

14.3 算例：线性扰动模态分析 440

14.3.1 问题描述与分析 440

14.3.2 前处理 441

14.3.3 基础分析求解 443

14.3.4 重建刚度矩阵 445

14.3.5 线性扰动模态分析求解 446

14.3.6 后处理 447

14.4 本章小结 448

第15章 密封垫片分析 449

15.1 密封垫片分析概述 450

15.2 密封垫片分析过程 450

15.2.1 垫片单元 450

15.2.2 材料定义 452

15.2.3 网格划分 455

15.2.4 求解与查看结果 456

15.3 算例：密封垫片分析 457

15.3.1 问题描述与分析 457

15.3.2 前处理 457

15.3.3 加载与求解 463

15.3.4 后处理 466

15.4 本章小结 468

第16章 断裂分析 469

16.1 断裂分析概论 470

16.1.1 断裂模式 470

16.1.2 断裂力学参数计算 470

16.1.3 断裂仿真方法 472

16.2 断裂分析过程 472

16.2.1 J积分计算过程 473

16.2.2 能量释放率计算过程 478

16.2.3 应力密度系数计算过程 478

16.3 算例：应力集中点断裂分析 480

16.3.1 问题描述与分析 480

16.3.2 前处理 480

16.3.3 静态分析加载 493

16.3.4 设置计算参数 494

16.3.5 求解 495

16.3.6 后处理 495

16.4 本章小结 496

第17章 脱落分析 497

17.1 脱落分析过程 498

17.1.1 基于VCCT的裂纹扩展仿真 498

17.1.2 基于接口单元的界面脱落建模方式 505

17.1.3 基于接触单元的界面脱落建模方式 510

17.2 算例：基于VCCT法的悬臂梁界面开裂分析 510

17.2.1 问题描述与分析 510

17.2.2 前处理 510

17.2.3 设置裂纹扩展路径 516

17.2.4 加载与求解 517

17.2.5 后处理 519

17.3 本章小结 522

第18章 复合材料分析 523

18.1 复合材料建模分析过程 524

18.1.1 选择合适的单元类型 524

18.1.2 定义复合材料构造 525

18.1.3 设置失效准则 527

18.1.4 复合材料建模和后处理建议 528

18.2 算例1：复合材料壳单元分析 530

18.2.1 问题描述与分析 530

18.2.2 前处理 530

18.2.3 加载与求解 534

18.2.4 后处理 535

18.3 算例2：复合材料实体单元分析 537

18.3.1 问题描述与分析 537

18.3.2 前处理 537

18.3.3 加载与求解 541

18.3.4 后处理 542

18.4 本章小结 543

第19章 疲劳分析 545

19.1 疲劳分析概述 546

19.2 疲劳分析过程 546

19.2.1 疲劳分析操作步骤 547

19.2.2 疲劳分析命令流样式 554

19.3 算例：L架疲劳分析 555

19.3.1 问题描述与分析 555

19.3.2 前处理 555

19.3.3 加载与求解 558

19.3.4 后处理 561

19.3.5 疲劳计算 561

19.4 本章小结 564

第20章 梁单元模型分析 565

20.1 梁单元概述 566

20.2 梁单元建模 566

20.2.1 创建梁截面 568

20.2.2 使用非线性及复合材料梁截面 571

20.3 算例：复合截面与普通截面梁静力对比分析 574

20.3.1 问题描述与分析 574

20.3.2 前处理 574

20.3.3 加载与求解 580

20.3.4 后处理 581

20.4 本章小结 582

第21章 壳单元模型分析 583

21.1 创建壳单元截面过程 584

21.1.1 普通截面 584

21.1.2 合成截面 586

21.2 算例：复合截面与普通截面壳静力对比分析 587

21.2.1 问题描述与分析 587

21.2.2 前处理 588

21.2.3 加载与求解 591

21.2.4 后处理 592

21.3 本章小结 593

第22章 强化材料建模分析 595

22.1 强化材料建模 596

22.2 算例1：离散强化分析 597

22.2.1 问题描述与分析 597

22.2.2 前处理 597

22.2.3 加载与求解 602

22.2.4 后处理 603

22.3 算例2：层片强化分析 604

22.3.1 问题描述与分析 604

22.3.2 前处理 604

22.3.3 加载与求解 608

22.3.4 后处理 610

22.4 本章小结 611

第23章 接触分析 613

23.1 接触概述 614

23.2 GUI交互工具 615

23.2.1 接触管理器 615

23.2.2 接触向导 616

23.3 面面接触 617

23.3.1 面面接触单元 617

23.3.2 面面接触分析 617

23.4 点面接触 635

23.4.1 点面接触单元 636

23.4.2 点面接触分析 636

23.5 三维梁梁接触分析 637

23.5.1 三维线线接触单元 637

23.5.2 梁梁接触建模 637

23.5.3 三维梁梁接触分析 638

23.6 线面接触 639

23.6.1 线面接触单元 639

23.6.2 线面接触分析 640

23.7 点点接触 640

23.7.1 点点接触单元 640

23.7.2 点点接触分析 640

23.8 多点约束和装配 644

23.8.1 实体-实体装配和壳-壳装配 645

23.8.2 壳-实体装配 646

23.8.3 基于面的约束 647

23.9 算例：赫兹接触分析 649

23.9.1 问题描述与分析 649

23.9.2 前处理 650

23.9.3 加载与求解 661

23.9.4 后处理 664

23.10 本章小结 665

第24章 多体运动学分析 667

24.1 多体运动学分析概述 668

24.2 多体运动学分析过程 668

24.2.1 柔体建模 668

24.2.2 刚体建模 669

24.2.3 连接部件 670

24.2.4 多体运动学分析过程 672

24.3 算例：摇杆机构运动学分析 673

24.3.1 问题描述与分析 673

24.3.2 前处理 674

24.3.3 加载与求解 679

24.3.4 后处理 682

24.4 本章小结 686

第25章 热分析 687

25.1 热分析概述 688

25.1.1 物理量与单位 688

25.1.2 单元类型 688

25.1.3 基础理论 689

25.2 分析过程 691

25.2.1 稳态热分析过程 691

25.2.2 瞬态热分析过程 693

25.3 算例1：自适应网格温度场及热应力分析 694

25.3.1 问题描述与分析 694

25.3.2 热分析前处理 695

25.3.3 求解温度场 697

25.3.4 热分析结果处理 698

25.3.5 结构分析前处理 698

25.3.6 求解应力场 700

25.3.7 结构分析结果处理 700

25.4 算例2：无限平板的瞬态热分析 701

25.4.1 问题描述与分析 701

25.4.2 前处理 701

25.4.3 施加载荷并求解 704

25.4.4 查看结果 706

25.5 本章小结 708

第26章 DESIGNXPLORER设计优化 709

26.1 DesignXplorer概述 710

26.1.1 DesignXplorer介绍 710

26.1.2 基本操作 711

26.1.3 单元类型 711

26.2 算例：板厚优化设计 713

26.2.1 问题描述与分析 713

26.2.2 预分析前处理 713

26.2.3 预分析求解 717

26.2.4 预分析结果查看 718

26.2.5 设计问题求解 719

26.2.6 查看设计结果 719

26.2.7 优化设计 721

26.3 本章小结 722