第1章 1.1ANSYS概述 1
1.1 CAE软件简介 2
1.2 有限元法简介 4
1.2.1 有限元法的基本思想 4
1.2.2 有限元法的特点 4
1.2.3 有限元模型 6
1.2.4 自由度 6
1.2.5 节点和单元 7
1.3 ANSYS概述 7
1.3.1 ANSYS的功能 8
1.3.2 ANSYS的发展 9
1.3.3 ANSYS 19.0的启动 9
1.3.4 ANSYS 19.0运行环境配置 9
1.4 程序结构 11
1.4.1 处理器 11
1.4.2 文件格式 12
1.4.3 输入方式 12
1.4.4 输出文件类型 12
1.5 ANSYS分析求解过程 13
1.5.1 前处理 14
1.5.2 加载并求解 14
1.5.3 后处理 14
1.5.4 实例导航——导弹发动机药柱承受温度和内压载荷数值模拟 15
第2章 几何建模 17
2.1 几何建模概论 18
2.1.1 自底向上创建几何模型 18
2.1.2 自顶向下创建几何模型 18
2.1.3 布尔运算操作 19
2.1.4 拖拉和旋转 20
2.1.5 移动和复制 20
2.1.6 修改模型（清除和删除） 20
2.1.7 从IGES文件几何模型导入到ANSYS 21
2.2 自顶向下创建几何模型（体素） 21
2.2.1 创建面体素 21
2.2.2 创建实体体素 22
2.3 自底向上创建几何模型 24
2.3.1 关键点 24
2.3.2 硬点 26
2.3.3 线 27
2.3.4 面 29
2.3.5 体 31
2.4 工作平面的使用 32
2.4.1 定义一个新的工作平面 33
2.4.2 控制工作平面的显示和样式 34
2.4.3 移动工作平面 34
2.4.4 旋转工作平面 34
2.4.5 还原一个已定义的工作平面 34
2.4.6 工作平面的高级用途 35
2.5 坐标系简介 37
2.5.1 总体和局部坐标系 37
2.5.2 显示坐标系 39
2.5.3 节点坐标系 40
2.5.4 单元坐标系 41
2.5.5 结果坐标系 41
2.6 使用布尔操作来修正几何模型 42
2.6.1 布尔运算的设置 42
2.6.2 布尔运算之后的图元编号 42
2.6.3 交运算 43
2.6.4 两两相交 44
2.6.5 相加 44
2.6.6 相减 45
2.6.7 利用工作平面作减运算 46
2.6.8 搭接 47
2.6.9 分割 47
2.6.10 粘接（或合并） 47
2.7 移动、复制和缩放几何模型 48
2.7.1 按照样本生成图元 48
2.7.2 由对称映像生成图元 49
2.7.3 将样本图元转换坐标系 49
2.7.4 实体模型图元的缩放 50
2.8 实例导航——导弹发动机药柱建模 51
2.8.1 自底向上建立药柱模型 51
2.8.2 布尔操作建立药柱模型 58
2.8.3 导入SolidWorks中创建的药柱模型 61
第3章 建模实例 64
3.1 实例导航——几何模型的输入 65
3.1.1 输入IGES单一实体 65
3.1.2 输入SAT单一实体 67
3.1.3 输入SAT实体集合 70
3.1.4 输入Parasolid单一实体 74
3.2 实例导航——对输入模型修改 76
3.2.1 自顶向下建模实例 80
3.2.2 自底向上建模实例 91
第4章 网格划分 105
4.1 有限元网格概论 106
4.2 设定单元属性 106
4.2.1 生成单元属性表 107
4.2.2 在划分网格之前分配单元属性 107
4.3 网格划分的控制 110
4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 110
4.3.2 单元形状 110
4.3.3 选择自由或映射网格划分 111
4.3.4 控制单元边中节点的位置 112
4.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 112
4.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 113
4.3.7 局部网格划分控制 114
4.3.8 内部网格划分控制 115
4.3.9 生成过渡棱锥单元 117
4.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 118
4.3.11 执行层网格划分 118
4.4 自由网格划分和映射网格划分控制 119
4.4.1 自由网格划分 119
4.4.2 映射网格划分 120
4.5 给实体模型划分有限元网格 125
4.5.1 用xMESH命令生成网格 125
4.5.2 生成带方向节点的梁单元网格 126
4.5.3 在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元 128
4.6 延伸和扫略生成有限元模型 129
4.6.1 延伸（Extrude）生成网格 129
4.6.2 扫略（VSWEEP）生成网格 132
4.7 修正有限元模型 134
4.7.1 局部细化网格 134
4.7.2 移动和复制节点和单元 137
4.7.3 控制面、线和单元的法向 138
4.7.4 修改单元属性 140
4.8 直接通过节点和单元生成有限元模型 140
4.8.1 节点 140
4.8.2 单元 142
4.9 编号控制 145
4.9.1 合并重复项 145
4.9.2 编号压缩 146
4.9.3 设定起始编号 146
4.9.4 编号偏差 147
4.10 实例导航——导弹发动机药柱模型网格划分 148
4.10.1 采用智能分网 150
4.10.2 采用扫略分网 151
4.10.3 采用延伸分网 157
第5章 施加载荷 162
5.1 载荷概论 163
5.1.1 什么是载荷 163
5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 164
5.1.3 时间参数 165
5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 165
5.2 施加载荷 166
5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 166
5.2.2 施加载荷 167
5.2.3 利用表格来施加载荷 173
5.2.4 轴对称载荷与反作用力 176
5.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件 177
5.3 设定载荷步选项 179
5.3.1 通用选项 179
5.3.2 非线性选项 183
5.3.3 动力学分析选项 183
5.3.4 输出控制 184
5.3.5 Biot-Savart选项 185
5.3.6 谱分析选项 186
5.3.7 创建多载荷步文件 186
5.4 实例导航——导弹发动机药柱模型载荷施加 187
5.4.1 单载荷步的施加 188
5.4.2 多载荷步的施加 191
5.4.3 表格及函数载荷的施加 194
第6章 求解 196
6.1 求解概论 197
6.1.1 使用直接求解法 198
6.1.2 使用稀疏矩阵直接求解法求解器 198
6.1.3 使用雅克比共轭梯度法求解器 198
6.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器 199
6.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器 199
6.1.6 使用自动迭代解法选项 200
6.1.7 获得解答 201
6.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 201
6.2.1 使用Abridged Solution菜单选项 201
6.2.2 使用求解控制对话框 202
6.3 多载荷步求解 203
6.3.1 多重求解法 203
6.3.2 使用载荷步文件法 204
6.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 205
6.4 重新启动分析 206
6.4.1 重新启动一个分析 207
6.4.2 多载荷步文件的重启动分析 211
6.5 预测求解时间和估计文件大小 213
6.5.1 估计运算时间 213
6.5.2 估计文件的大小 213
6.5.3 估计内存需求 214
6.6 实例导航——导弹发动机药柱模型求解 214
6.6.1 单载荷步求解 214
6.6.2 多载荷步求解 215
第7章 后处理 216
7.1 后处理概述 217
7.1.1 什么是后处理 217
7.1.2 结果文件 218
7.1.3 后处理可用的数据类型 218
7.2 通用后处理器（POST1） 219
7.2.1 将数据结果读入数据库 219
7.2.2 列表显示结果 226
7.2.3 图像显示结果 232
7.2.4 映射结果到某一路径上 240
7.2.5 表面操作 246
7.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示 250
7.3 时间历程后处理（POST26） 251
7.3.1 定义和储存POST26变量 252
7.3.2 检查变量 254
7.3.3 POST26后处理器的其他功能 256
7.4 实例导航——导弹发动机药柱模型结果后处理 258
7.4.1 通用后处理器 258
7.4.2 时间历程处理器 270
第8章 静力分析 274
8.1 静力分析介绍 275
8.1.1 结构静力分析简介 275
8.1.2 静力分析的类型 276
8.1.3 静力分析基本步骤 276
8.2 实例导航——悬臂梁的横向切应力分析 277
8.2.1 问题的描述 277
8.2.2 GUI路径模式 277
8.2.3 命令流方式 290
8.3 实例导航——内六角扳手的静态分析 290
8.3.1 问题的描述 290
8.3.2 建立模型 291
8.3.3 定义边界条件并求解 300
8.3.4 查看结果 305
8.3.5 命令流方式 310
8.4 实例导航——钢桁架桥静力受力分析 310
8.4.1 问题描述 310
8.4.2 GUI操作方法 311
8.4.3 命令流实现 327
8.5 实例导航——联轴体的静力分析实例 327
8.5.1 问题描述 328
8.5.2 建立模型 328
8.5.3 定义边界条件并求解 334
8.5.4 查看结果 337
8.5.5 命令流方式 342
第9章 模态分析 343
9.1 模态分析概论 344
9.2 模态分析的基本步骤 344
9.2.1 建模 344
9.2.2 加载及求解 345
9.2.3 扩展模态 348
9.2.4 观察结果和后处理 349
9.3 实例导航——钢桁架桥模态分析 350
9.3.1 问题描述 350
9.3.2 GUI操作方法 351
9.3.3 命令流实现 356
9.4 实例导航——小发电机转子模态分析 356
9.4.1 分析问题 356
9.4.2 建立模型 356
9.4.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 362
9.4.4 查看结果 365
9.4.5 命令流方式 365
9.5 实例导航——压电变换器的自振频率分析 365
9.5.1 问题描述 365
9.5.2 GUI模式 366
9.5.3 命令流方式 382
第10章 谐响应分析 383
10.1 谐响应分析概论 384
10.2 谐响应分析的基本步骤 385
10.2.1 建立模型（前处理） 385
10.2.2 加载和求解 385
10.2.3 观察模型（后处理） 392
10.3 实例导航——弹簧质子系统的谐响应分析 394
10.3.1 问题描述 394
10.3.2 GUI模式 394
10.3.3 命令流方式 407
10.4 实例导航——悬臂梁谐响应分析 407
10.4.1 分析问题 407
10.4.2 建立模型 408
10.4.3 查看结果 421
10.4.4 命令流方式 423
第11章 瞬态动力学分析 424
11.1 瞬态动力学概论 425
11.1.1 Full法（完全法） 425
11.1.2 Mode Superposition法（模态叠加法） 425
11.1.3 Reduced法（减缩法） 426
11.2 瞬态动力学的基本步骤 426
11.2.1 前处理（建模和分网） 426
11.2.2 建立初始条件 427
11.2.3 设定求解控制器 428
11.2.4 设定其他求解选项 430
11.2.5 施加载荷 430
11.2.6 设定多载荷步 432
11.2.7 瞬态求解 433
11.2.8 后处理 433
11.3 实例导航——哥伦布阻尼的自由振动分析 435
11.3.1 问题描述 435
11.3.2 GUI模式 436
11.3.3 命令流方式 448
11.4 实例导航——瞬态动力学分析实例 448
11.4.1 分析问题 449
11.4.2 建立模型 450
11.4.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解 454
11.4.4 查看结果 459
11.4.5 命令流实现 461
第12章 谱分析 462
12.1 谱分析概论 463
12.1.1 响应谱 463
12.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 463
12.1.3 功率谱密度（PSD） 463
12.2 谱分析的基本步骤 464
12.2.1 前处理 464
12.2.2 模态分析 464
12.2.3 谱分析 464
12.2.4 扩展模态 467
12.2.5 合并模态 469
12.2.6 后处理 470
12.3 实例导航——支撑平板的动力效果分析 472
12.3.1 问题描述 472
12.3.2 GUI路径模式 472
12.3.3 命令流方式 496
第13章 结构屈曲分析 497
13.1 结构屈曲概论 498
13.2 结构屈曲分析的基本步骤 498
13.2.1 前处理 498
13.2.2 获得静力解 498
13.2.3 获得特征值屈曲解 499
13.2.4 扩展解 501
13.2.5 后处理（观察结果） 502
13.3 实例导航——薄壁圆筒屈曲分析 503
13.3.1 问题描述 503
13.3.2 GUI路径模式 503
13.3.3 命令流方式 512
第14章 非线性分析 513
14.1 非线性分析概论 514
14.1.1 非线性行为的原因 514
14.1.2 非线性分析的基本信息 515
14.1.3 几何非线性 517
14.1.4 材料非线性 518
14.1.5 其他非线性问题 522
14.2 非线性分析的基本步骤 522
14.2.1 前处理（建模和分网） 522
14.2.2 设置求解控制器 523
14.2.3 设定其他求解选项 525
14.2.4 加载 527
14.2.5 求解 527
14.2.6 后处理 527
14.3 实例导航——铆钉 529
14.3.1 问题描述 529
14.3.2 建立模型 530
14.3.3 定义边界条件并求解 536
14.3.4 查看结果 539
14.3.5 命令流方式 542
第15章 接触问题分析 543
15.1 接触问题概论 544
15.1.1 一般分类 544
15.1.2 接触单元 544
15.2 接触问题分析的步骤 545
15.2.1 建立模型并划分网格 546
15.2.2 识别接触对 546
15.2.3 定义刚性目标面 546
15.2.4 定义柔性体的接触面 548
15.2.5 设置实常数和单元关键点 550
15.2.6 控制刚性目标的运动 551
15.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件 551
15.2.8 定义求解和载荷步选项 552
15.2.9 求解 553
15.2.10 检查结果 553
15.3 实例导航——陶瓷套筒的接触分析 555
15.3.1 问题描述 555
15.3.2 建立模型并划分网格 555
15.3.3 定义边界条件并求解 563
15.3.4 后处理 568
15.3.5 命令流实现 572