第一篇 有限元分析基本原理 3
第一章 有限元基础理论 3
1.1 有限元分析概念 3
1.2 有限元理论基础 3
1.2.2 虚功原理 6
1.2.3 最小总势能法 6
1.3 有限元法的收敛性 7
1.4 有限元法求解的基本步骤 8
第二章 弹性力学基本方程和变分原理 10
2.1 弹性力学基本方程的矩阵形式 10
2.2 弹性力学基本方程的张量形式 15
2.3 平衡方程和几何方程的等效积分“弱”形式 17
2.4 线弹性力学的变分原理 20
第三章 弹簧及杆系结构有限元分析 24
3.1 引言 24
3.2 线弹簧单元 24
3.3 杆单元 29
3.4 桁架结构：直接刚度法 31
3.4.1 节点平衡方程 32
3.4.2 单元变换 35
3.4.3 整体刚度矩阵的直接组装 37
3.4.4 边界条件、约束力 40
3.4.5 单元应变和应力 41
第四章 连续体结构有限元分析 44
4.1 基本步骤 44
4.2 三角形常应变单元 45
4.2.1 离散化 45
4.2.2 位移 46
4.2.3 应变 48
4.2.4 应力 48
4.3 形函数的性质 49
4.4 刚度矩阵 51
4.4.1 单元刚度矩阵 51
4.4.2 整体刚度矩阵 53
4.4.3 整体刚度矩阵的性质 55
4.5 等效节点力载荷列阵 55
4.6 有限元分析的实施步骤 56
第二篇 ANSYS工程软件应用 61
第五章 ANSYS软件使用基础 61
5.1 ANSYS软件基础 61
5.1.1 分析步骤 61
5.1.2 合理选择产品 61
5.1.3 主要模块 61
5.1.4 用户界面 61
5.2 ANSYS的两种操作方式 62
5.2.1 GUI交互式图形用户界面 62
5.2.2 Batch批处理方式 64
5.3 ANSYS的坐标系 64
5.4 ANSYS的工作平面 66
第六章 ANSYS前处理 68
6.1 定义单元属性 68
6.1.1 单元类型定义 68
6.1.2 单元实常数定义 68
6.1.3 材料特性定义 69
6.2 建立实体模型 71
6.2.1 自下向上（bottom-up method）建模 72
6.2.2 自上而下（top-down method）建模 82
6.2.3 布尔运算（Boolean operation） 86
6.3 网格划分 90
第七章 加载与求解 100
7.1 各种载荷的施加 100
7.1.1 载荷概述 100
7.1.2 施加DOF约束 101
7.1.3 施加载荷 103
7.1.4 使用表面效应单元施加载荷 108
7.1.5 用函数边界条件加载 111
7.2 载荷选项的使用 121
7.2.1 几个关于载荷选项的术语 121
7.2.2 通用选项 122
7.3 求解器的选择 122
7.3.1 求解方程的计算方法 122
7.3.2 选择求解器 123
7.3.3 求解方式 123
第八章 ANSYS后处理 124
8.1 后处理概述 124
8.1.1 通用后处理模块POST1 124
8.1.2 时间历程后处理模块POST26 124
8.2 通用后处理器 125
8.3 时间-历程后处理器 129
8.4 ANSYS中后处理示例 130
第九章 ANSYS常用单元 132
9.1 ANSYS单元介绍 132
9.2 杆单元 133
9.3 梁单元 133
9.4 板壳单元 135
9.5 质量单元和实体单元 136
第十章 ANSYS实例分析 138
10.1 结构静力分析 138
10.2 ANSYS动力学分析 141
10.2.1 模态分析 141
10.2.2 谐响应分析 144
10.2.3 瞬态动力学分析 147
10.3 转子动力分析 152
第十一章 ANSYS优化设计 167
11.1 优化设计的基本概念 167
11.2 优化设计的步骤 168
11.3 优化分析实例 169
第十二章 ANSYS高级分析 175
12.1 接触分析 175
12.2 弹簧系统冲击动力分析 179
12.3 复杂加载／卸载 181
12.4 屈曲分析 183
12.5 复合材料分析 184
参考文献 187