第1章 概述 1
1.1 有限元基本知识 1
1.1.1 有限元的发展历史 1
1.1.2 有限元方法介绍 2
1.1.3 典型分析步骤 3
1.1.4 有限元法的优缺点 5
1.2 ANSYS 软件介绍 5
1.2.1 ANSYS 在有限元软件中的地位 5
1.2.2 ANSYS 的发展 6
1.2.3 ANSYS 的功能 7
1.2.4 ANSYS 的特点 7
1.3 ANSYS 程序的结构 8
1.3.1 处理器 8
1.3.2 文件格式 9
1.3.3 输入方式 11
第2章 理解图形用户界面 13
2.1 启动图形用户界面 14
2.2.1 文本框 17
2.2 对话框及其组件 17
2.2.2 复选框和单选按钮 18
2.2.3 单选列表 19
2.2.4 多选列表 19
2.2.5 双列选择列表 19
2.2.6 下拉列表框 20
2.2.7 标签对话框 20
2.2.8 选取框 21
2.2.9 作用按钮 21
2.3.1 File 菜单 22
2.3 通用菜单 22
2.3.2 Select 菜单 24
2.3.3 List 菜单 27
2.3.4 Plot 菜单 30
2.3.5 PlotCtrls 菜单 31
2.3.6 WorkPlane 菜单 38
2.3.7 Parameters 菜单 40
2.3.8 Macro 菜单 43
2.3.10 Help 菜单 45
2.3.9 MenuCtrls 菜单 45
2.4 输入窗口 47
2.5 主菜单 47
2.5.1 优选项 48
2.5.2 预处理器 49
2.5.3 求解器 54
2.5.4 通用后处理器 57
2.5.5 时间历程后处理器 61
2.5.6 拓扑优化器 62
2.5.7 优化器 63
2.5.8 概率设计和辐射选项 64
2.5.9 运行时间估计器 64
2.5.10 记录编辑器 65
2.6 输出窗口 65
2.7 工具条 66
2.8 图形窗口 66
2.8.1 图形显示 67
2.8.2 多窗口绘图 68
2.8.3 增强图形显示 71
2.9.1 改变 GUI 布局 72
2.9 个性化界面 72
2.9.2 改变字体和颜色 73
2.9.3 改变 GUI 的启动菜单显示 73
2.9.4 改变菜单链接和对话框 73
第3章 完成第一个分析任务 74
3.1 问题描述 74
3.2 选取学科 74
3.3 创建几何模型 75
3.4.1 设置单元属性 76
3.4 划分网格 76
3.4.2 分网控制和分网 78
3.5 加载 79
3.6 求解 80
3.7 结果分析 81
3.7.1 读取数据 81
3.7.2 变形显示 81
3.7.3 等值线图 82
3.7.4 轨线图 82
3.7.6 结果查询 84
3.7.5 列表显示 84
3.8 命令行输入 85
第4章 做好规划 87
4.1 选择单元类型 87
4.1.1 单元维数 87
4.1.2 线单元或二次单元 87
4.1.3 连接不同单元时的限制 89
4.2 利用对称 89
4.3 细节 90
4.5 载荷 91
4.4 网格密度 91
第5章 实体建模技术 92
5.1 坐标系和工作平面 92
5.1.1 全局和局部坐标系 92
5.1.2 活动坐标系 94
5.1.3 显示坐标系 95
5.1.4 节点坐标系 95
5.1.5 单元坐标系 96
5.1.7 工作平面 97
5.1.6 结果坐标系 97
5.2 显示设置 100
5.2.1 尺寸和形状 100
5.2.2 边界显示设置 102
5.2.3 符号和文本显示 103
5.2.4 更有表现力的模型 105
5.3 实体建模概述 107
5.4 自底向上建模 108
5.4.1 关键点 108
5.4.2 线 110
5.4.3 面 113
5.4.4 体 114
5.5 自顶向下建模 115
5.5.1 面原型 115
5.5.2 体原型 117
5.5.3 质量和惯量计算 119
5.6 布尔操作 119
5.6.1 布尔设置 120
5.6.2 布尔操作 120
5.6.3 布尔操作后的更新 124
5.6.4 布尔操作失败 125
5.7 运用组件和部件 129
5.7.1 组件和部件的操作 130
5.7.2 通过组件和部件选择实体 131
第6章 网格划分 132
6.1 设置单元属性 132
6.1.1 单元特征 132
6.1.2 如何选择单元 136
6.1.3 解数据 137
6.1.4 材料属性 141
6.1.5 分配单元属性 145
6.1.6 耦合和约束方程 147
6.2 网格控制 152
6.2.1 分网工具 152
6.2.2 尺寸控制 155
6.2.3 分网器选项 158
6.3 实体模型网格化 160
6.3.1 关键点网格划分 160
6.3.2 线网格划分 160
6.3.3 面网格划分 165
6.3.4 体网格划分 166
6.3.5 网格修改 169
6.4 网格检查 173
6.4.1 设置形状检查选项 173
6.4.2 设置形状限制参数 174
6.4.3 确定网格质量 176
6.5 自适应网格 177
6.5.1 自适应分网求解过程 177
6.5.2 自适应网格计算实例 179
6.6 直接生成网格 181
6.6.1 节点 182
6.6.2 单元 184
6.6.3 直接生成法示例 186
第7章 加载 192
7.1 载荷和载荷步 192
7.1.1 载荷的分类 192
7.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 194
7.1.3 载荷的显示 195
7.2.1 通用选项 198
7.2 载荷步选项 198
7.2.2 输出控制选项 201
7.2.3 动力学选项 205
7.3 DOF 约束 205
7.3.1 施加 DOF 约束 206
7.3.2 约束操作 206
7.3.3 对称和反对称约束 208
7.3.4 利用对称实例 210
7.3.5 约束冲突 215
7.4 集中载荷 216
7.5 表面载荷 217
7.5.1 基本操作 218
7.5.2 梁单元上的压力载荷 218
7.5.3 斜率规范 220
7.5.4 函数加载 221
7.5.5 表面效应单元 222
7.6 体载荷 222
7.6.1 施加体载荷 223
7.6.2 惯性载荷 226
7.7.1 耦合场载荷 228
7.7 特殊载荷 228
7.7.2 轴对称载荷 229
7.7.3 预应力载荷 230
7.7.4 预拉伸力 231
第8章 求解 233
8.1 选择合适的求解器 233
8.1.1 波前求解器 234
8.1.3 雅可比共扼梯度求解器 235
8.1.4 不完全乔勒斯基共扼梯度求解器 235
8.1.2 稀疏矩阵直接求解器 235
8.1.5 预置条件共扼梯度求解器 236
8.1.6 自动迭代求解器 236
8.2 求解类型 237
8.2.1 静态分析 238
8.2.2 模态分析 243
8.2.3 谐分析 252
8.2.4 瞬态分析 254
8.2.5 谱分析 268
8.2.7 子结构分析 271
8.2.6 屈曲分析 271
8.3.1 估计运行时间 274
8.3 求解代价 274
8.3.2 估计文件大小 275
8.3.3 估计内存需求 275
8.4 重启动分析 275
8.4.1 一般重启动 276
8.4.2 一般重启动的分析步骤 276
8.4.3 多点重启动 277
8.5.1 多少直接求解 278
8.5 多载荷步求解 278
8.5.2 利用载荷步文件 279
8.5.3 使用载荷数组参量 280
8.5.4 多载荷步求解示例 281
第9章 通用后处理 294
9.1 后处理概述 294
9.1.1 读入数据 294
9.1.2 导出数据的计算 295
9.2.1 读取结果数据 296
9.2 结果数据 296
9.2.2 更新与追加 297
9.2.3 修改结果数据 298
9.2.4 输出控制 299
9.3 单元表 300
9.3.1 定义单元表 300
9.3.2 单元表的操作 305
9.3.3 结果数据的数学运算 305
9.4 载荷组 309
9.4.2 载荷组的读写 310
9.4.1 创建载荷组 310
9.4.3 载荷组操作 312
9.5 图形显示结果 316
9.5.1 图形显示设置 316
9.5.2 变形显示 318
9.5.3 等值线图 319
9.5.4 矢量图 322
9.5.5 粒子轨迹图 323
9.6 轨线图 324
9.5.6 破裂和压碎图 324
9.6.1 轨线定义 325
9.6.2 映射轨线数据 328
9.6.3 轨线变量显示 329
9.6.4 轨线变量运算 331
9.6.5 轨线的保存和恢复 332
9.7 列表操作 334
9.7.1 列表显示 334
9.7.2 排序 337
9.8 结果查询 339
9.9 误差估计 340
9.9.1 误差估计原理 340
9.9.2 误差估计注意事项 342
第10章 时间历程后处理 343
10.1 定义和保存变量 343
10.1.1 变量定义设置 343
10.1.2 定义变量 344
10.1.3 保存变量 345
10.1.4 定义和保存变量示例 346
10.2 变量的数学操作 349
10.2.1 数学运算 349
10.2.2 变量与数组相互赋值 352
10.2.3 数据平滑 353
10.2.4 生成响应频谱 354
10.3 查看变量 355
10.3.1 图形显示 355
10.4 动画技术 357
10.3.2 列表显示 357
10.4.1 直接生成动画 358
10.4.2 通过动画帧显示动画 359
10.4.3 动画播放 359
10.5 变量指示器 360
第11章 ANSYS 程序设计语言 APDL 363
11.1 APDL 介绍 363
11.2 使用工具条 363
11.2.1 工具条基本操作 363
11.2.2 工具条嵌套 365
11.3.1 标量参量 366
11.3 使用参量 366
11.3.2 字符参量 372
11.3.3 数组参量 373
11.3.4 参量数据的读写 378
11.3.5 参量操作 382
11.4 APDL 宏语言 388
11.4.1 宏的创建 388
11.4.2 宏的运行 391
11.4.3 宏使用的参量 392
11.4.4 APDL 程序控制 393
11.4.5 调用_STATUS 和_RETURN 参量 396
11.4.6 设置用户交互界面 396
第12章 优化设计 402
12.1 基本概念 403
12.2 优化变量 403
12.2.1 设计变量的选取 403
12.2.2 状态变量 404
12.2.3 目标函数 404
12.3 基本优化方法 405
12.2.5 优化文件 405
12.2.4 设计空间 405
12.3.1 单步法 406
12.3.2 随机搜索法 407
12.3.3 乘子评估法 407
12.3.4 最优梯度法 408
12.3.5 扫描法 409
12.3.6 子问题近似法 409
12.3.7 一阶优化方法 411
12.4 优化步骤 412
12.4.1 生成分析文件 413
12.4.2 设置优化变量 414
12.4.3 设置优化控制选项 415
12.4.4 优化并查看结果 416
12.5 示例 419
12.5.1 问题描述及分析 419
12.5.2 生成分析文件 420
12.5.3 定义优化变量 423
12.5.4 设置并运行优化 424
12.5.5 命令方式 426