1.1 有限元法概述 1
第1章 ANSYS概述 1
1.1.1 各类几何性质中的张量形式 2
1.1.2 非线性方程组的迭代方法 3
1.1.3 有限元常用术语 8
1.2 有限元法的分析过程 9
1.3 ANSYS的发展过程 10
1.4 ANSYS功能简介 11
1.5 ANSYS 9.0启动与界面 15
1.5.1 启动ANSYS 9.0 15
1.5.2 ANSYS操作界面 16
1.6 ANSYS文件系统 19
1.6.1 文件格式 19
1.6.2 文件管理 20
1.7.2 模型选取 22
1.7.3 模型建立 22
1.7.1 问题描述 22
1.7 ANSYS分析实例 22
1.7.4 加载及求解 25
1.7.5 结果分析 28
1.7.6 命令流求解 33
第2章 APDL简介 38
2.1 APDL概述 38
2.2 参数 39
2.3 流程控制 41
2.3.1 ＊go无条件分支 41
2.3.2 ＊if...＊ifelse...＊else...＊endif条件分支 41
2.3.3 ＊do...＊enddo循环 42
2.3.4 ＊dowhile循环 43
2.3.5 ＊repeat重复命令 43
2.4 宏文件 45
2.5.1 函数 46
2.5 函数、表达式和函数编辑器 46
2.5.2 表达式 47
2.5.3 函数编辑器 47
2.6 APDL实例 49
2.6.1 弹簧—质量系统的响应 49
2.6.2 简支梁的最不利载荷位置 51
第3章 斜拉桥有限元分析 57
3.1 工程背景 57
3.1.1 概述 57
3.1.2 斜拉桥在中国的发展 58
3.1.3 理论分析 60
3.2 有限元模型 62
3.2.1 斜拉桥参数说明 62
3.2.2 自定义截面 63
3.2.3 建模过程 68
3.3 成桥状态分析 81
3.4 模态分析 87
3.5 地震分析 90
3.5.1 地震作用理论 90
3.5.2 地震谱分析 91
3.5.3 地震波分析 93
3.6 车辆强迫振动分析 96
3.7 斜拉桥施工监控分段模拟 99
3.8 结论 110
第4章 隧道工程有限元分析 111
4.1 工程背景 111
4.1.1 生死单元 111
4.1.2 初始地应力的模拟 116
4.1.3 Drucker-Prager（DP）材料模型 116
4.1.4 隧道设计模型 118
4.1.5 隧道载荷 120
4.2 建立隧道有限元模型 120
4.3 加载与求解 128
4.4 后处理 130
4.5 加固范围讨论 134
4.6 隧道埋深讨论 139
第5章 道路工程有限元分析 146
5.1 工程背景 146
5.2 建立模型 148
5.3 边界条件及载荷 155
5.4 初始温度场求解 158
5.5 温度场求解 158
5.6 后处理 159
5.7 保温材料保温效果分析 160
5.8 结果讨论 161
第6章 材料循环变形行为的有限元分析 162
6.1 材料非线性 162
6.1.1 弹塑性分析 162
6.1.2 各向异性塑性 165
6.1.3 Drucker-Prager（DP）材料 166
6.1.4 超弹性分析 167
6.1.5 蠕变分析 169
6.1.6 黏塑性分析 170
6.1.7 形状记忆合金 171
6.1.8 组合材料本构模型 173
6.2 非对称应力控制下的棘轮行为有限元模拟 174
6.2.1 工程背景 174
6.2.2 建立有限元模型 176
6.2.3 边界及载荷条件 178
6.2.4 求解及结果分析 180
6.2.5 不同应力幅值求解 183
6.2.6 结论 187
6.3 循环应变行为的有限元模拟 187
6.3.1 工程背景 187
6.3.2 有限元模型 188
6.3.3 边界及载荷条件 189
6.3.4 求解及结果分析 190
6.3.5 结论 195
第7章 复合材料有限元分析 196
7.1 复合材料概述 196
7.1.1 复合材料的定义及分类 196
7.1.2 复合材料的性能 197
7.1.3 复合材料的用途 198
7.1.4 复合材料的组分 198
7.1.5 金属基复合材料 199
7.2 短纤维增强复合材料在制备过程中产生的热残余应力分析 200
7.2.1 工程背景 200
7.2.2 建立有限元模型 202
7.2.3 求解及结果分析 204
7.3 金属基复合材料热残余应力分析 206
7.3.1 工程背景 206
7.3.2 建立有限元模型 207
7.3.3 边界及载荷条件 210
7.3.4 求解及结果分析 211
7.4 复合材料层合板的有限元分析 214
7.4.1 工程背景 214
7.4.2 建立有限元模型 215
7.4.3 边界及载荷条件 218
7.4.4 求解及结果分析 219
7.5 6061Al/SiC层合复合材料循环变形行为的有限元分析 221
7.5.1 工程背景 221
7.5.2 对称面温度0℃、外表面40℃时温度分布 222
7.5.3 交变温度场分析 225
7.5.4 20℃时复合材料在ε=±2％的单轴应变循环作用下的循环变形行为 229
7.5.5 20℃复合材料在σ=（50±200）MPa的单轴应力循环（2N）作用下的循环变形行为 232
7.5.6 SiC层的厚度的影响 235
7.5.7 结论 235
8.1 热分析相关知识 236
8.1.1 热分析简介 236
第8章 焊接结构有限元分析 236
8.1.2 稳态传热分析 237
8.2 钢板边缘堆焊温度场分析 239
8.2.1 工程背景 239
8.2.2 建立有限元模型 240
8.2.3 分析及求解 242
8.2.4 后处理 244
8.2.5 结果讨论 246
8.3 铸件浇铸温度场分析 246
8.3.1 工程背景 246
8.3.2 建立有限元模型 247
8.3.3 施加载荷 248
8.3.4 求解 249
8.3.5 结果分析 249
8.4.1 工程背景 251
8.4 焊缝残余应力及温度场分析 251
8.4.2 赋予材料参数 252
8.4.3 建立有限元模型 254
8.4.4 施加约束与载荷 255
8.4.5 单元生死 255
8.4.6 求解 257
8.4.7 通用后处理 258
8.4.8 时间历程处理器 262
第9章 机械工程有限元分析 264
9.1 理论基础 264
9.1.1 子模型简介 264
9.1.2 子模型分析步骤 265
9.2 问题描述 269
9.3 模型建立 269
9.3.1 环境及参数设定 269
9.3.2 实体建模 271
9.4 加载及求解 275
9.3.3 划分单元 275
9.5 结果分析 276
9.6 子模型分析 278
9.6.1 实体建模 279
9.6.2 划分单元 281
9.6.3 切割边界条件 282
9.7 其他载荷及求解 283
9.8 结果分析 284
9.9 展望 284
第10章 压力容器有限元分析 285
10.1 压力容器封头应力场的有限元分析 285
10.1.1 工程背景 285
10.1.2 建立有限元模型 286
10.1.3 边界及载荷条件 288
10.1.4 求解及结果分析 289
10.2.1 工程背景 292
10.2 压力容器的应力分析 292
10.1.5 结论 292
10.2.2 建立有限元模型 293
10.2.3 边界条件及载荷 295
10.2.4 求解及结果分析 296
10.2.5 结论 299
第11章 水库闸门有限元分析 300
11.1 工程背景 300
11.3 载荷及边界条件 301
11.2 有限元模型 301
11.4 求解与结果分析 303
11.4.1 整体结果 303
11.4.2 面板结果 303
11.4.3 梁结果 304
11.4.4 支臂结果 305
11.5 结构强度与刚度评定 305
11.5.1 容许应力 305
11.5.3 强度评判结果 306
11.5.2 强度条件 306
11.6 结论 307
11.7 命令流求解 307
第12章 电子封装有限元分析 325
12.1 工程背景 325
12.1.1 电子封装国内外研究现状 325
12.1.2 电子封装的焊料研究 326
12.1.3 电子封装面临的工程问题 328
12.2.1 QFP介绍 329
12.2 QFP结构在温度循环下的有限元分析 329
12.2.2 Anand黏塑性本构模型 330
12.2.3 材料参数 330
12.2.4 单元类型 331
12.2.5 有限元模型 332
12.2.6 载荷及边界条件 332
12.2.7 分析过程的APDL 333
12.2.8 求解及结果分析 340
12.3.1 分析方案 344
12.2.9 结论 344
12.3 QFP位移循环下的有限元分析 344
12.3.2 求解过程 345
12.3.3 结果与分析 347
12.3.4 结论 350
第13章 压电断裂行为有限元分析 351
13.1 工程背景 351
13.1.1 压电效应及压电材料概述 351
13.1.2 线性压电基本理论 352
13.1.3 有限元分析在压电材料中的应用 353
13.1.4 压电材料断裂理论研究进展 353
13.1.5 线性断裂模型 353
13.1.6 压电材料断裂准则 354
13.1.7 压电材料的裂纹偏折 355
13.2 PZT-4材料平面中心裂纹有限元模拟 355
13.3.1 应力强度因子准则 362
13.3 压电陶瓷断裂准则 362
13.3.2 总能量释放率断裂准则 364
13.3.3 机械应变能释放率断裂准则 367
13.4 压电陶瓷PZT-4材料断裂有限元模拟 370
13.4.1 Ⅰ型断裂有限元模拟及结果分析 370
13.4.2 混合模式断裂有限元模拟及结果分析 375
13.5 结果结论 395
第14章 用户子程序 396
14.1 用户子程序适用性 396
14.2 用户蠕变子程序usercr.f 399
14.3 用户蠕变子程序usercreep.f 405
14.4 用户自定义本构关系 408
14.5 子程序实例 413
14.5.1 输入数据 413
14.5.2 后处理输出数据 415
14.5.3 用户子程序usermat.f源文件 416
15.1.1 单行参数输入 424
第15章 ANSYS用户界面设计 424
15.1 UIDL概述 424
15.1.2 多行参数输入 425
15.2 棘轮行为分析专用程序开发实例 426
15.2.1 程序简介 426
15.2.2 程序框架 426
15.2.3 工作流程 432
第16章 疑难解答 436
16.1 ANSYS工作环境 436
16.2 前处理 439
16.3 载荷及边界 448
16.4 求解 454
16.5 后处理 455
16.6 专业知识 459
参考文献 466