第1篇 操作基础篇 2
第1章 ANSYS 15.0入门 2
1.1 ANSYS 15.0的用户界面 3
1.2 ANSYS文件系统 4
1.2.1 文件类型 4
1.2.2 文件管理 5
1.3 ANSYS分析过程 8
1.3.1 建立模型 8
1.3.2 加载并求解 8
1.3.3 后处理 9
1.4 实例入门——托架受力分析 9
1.4.1 分析实例描述 9
1.4.2 建立模型 10
1.4.3 查看计算结果 19
第2章 几何建模 21
2.1 坐标系简介 22
2.1.1 总体和局部坐标系 22
2.1.2 显示坐标系 24
2.1.3 节点坐标系 24
2.1.4 单元坐标系 25
2.1.5 结果坐标系 26
2.2 工作平面的使用 26
2.2.1 定义一个新的工作平面 27
2.2.2 控制工作平面的显示和样式 27
2.2.3 移动工作平面 27
2.2.4 旋转工作平面 28
2.2.5 还原一个已定义的工作平面 28
2.3 布尔操作 28
2.3.1 布尔运算的设置 29
2.3.2 交运算 29
2.3.3 两两相交 30
2.3.4 相加 31
2.3.5 相减 31
2.3.6 利用工作平面做减运算 32
2.3.7 搭接 33
2.3.8 分割 33
2.3.9 粘接（或合并） 33
2.4 编辑几何模型 34
2.4.1 按照样本生成图元 34
2.4.2 由对称映像生成图元 35
2.4.3 将样本图元转换坐标系 35
2.4.4 实体模型图元的缩放 35
2.5 自底向上创建几何模型 36
2.5.1 关键点 37
2.5.2 硬点 38
2.5.3 线 39
2.5.4 面 41
2.5.5 体 43
2.6 实例——储液罐的实体建模 44
2.6.1 GUI方式 44
2.6.2 命令流方式 48
2.7 自顶向下创建几何模型（体素） 49
2.7.1 创建面体素 49
2.7.2 创建实体体素 50
2.8 实例——轴承座的实体建模 51
2.8.1 GUI方式 52
2.8.2 命令流方式 57
2.9 从IGES文件中将几何模型导入ANSYS 59
第3章 划分网格 60
3.1 有限元网格概论 61
3.2 设定单元属性 61
3.2.1 生成单元属性表 61
3.2.2 在划分网格之前分配单元属性 62
3.3 网格划分的控制 64
3.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 64
3.3.2 单元形状 64
3.3.3 选择自由或映射网格划分 65
3.3.4 控制单元边中节点的位置 66
3.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 66
3.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 67
3.3.7 局部网格划分控制 68
3.3.8 内部网格划分控制 68
3.3.9 生成过渡棱锥单元 70
3.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 70
3.3.11 执行层网格划分 70
3.4 自由网格划分和映射网格划分控制 71
3.4.1 自由网格划分 71
3.4.2 映射网格划分 72
3.5 给实体模型划分有限元网格 77
3.5.1 用xMESH命令生成网格 77
3.5.2 生成带方向节点的梁单元网格 77
3.5.3 在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元 79
3.6 实例——储液罐的网格划分 79
3.6.1 GUI方式 79
3.6.2 命令流方式 83
3.7 延伸和扫掠生成有限元模型 83
3.7.1 延伸（Extrude）生成网格 84
3.7.2 扫掠（VSWEEP）生成网格 86
3.8 修正有限元模型 88
3.8.1 局部细化网格 88
3.8.2 移动和复制节点及单元 91
3.8.3 控制面、线和单元的法向 91
3.8.4 修改单元属性 92
3.9 直接通过节点和单元生成有限元模型 93
3.9.1 节点 93
3.9.2 单元 95
3.10 编号控制 97
3.10.1 合并重复项 97
3.10.2 编号压缩 98
3.10.3 设定起始编号 98
3.10.4 编号偏差 99
3.11 实例——轴承座的网格划分 99
3.11.1 GUI方式 100
3.11.2 命令流方式 104
第4章 施加载荷 106
4.1 载荷概论 107
4.1.1 什么是载荷 107
4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 108
4.1.3 时间参数 109
4.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 109
4.2 施加载荷 110
4.2.1 载荷分类 110
4.2.2 轴对称载荷与反作用力 115
4.2.3 利用表格施加载荷 116
4.2.4 利用函数施加载荷和边界条件 118
4.3 实例——轴承座的载荷和约束施加 120
4.3.1 GUI方式 120
4.3.2 命令流方式 123
4.4 设定载荷步选项 124
4.4.1 通用选项 124
4.4.2 动力学分析选项 127
4.4.3 非线性选项 128
4.4.4 输出控制 128
4.4.5 Biot-Savart选项 129
4.4.6 谱分析选项 130
4.4.7 创建多载荷步文件 130
4.5 实例——储液罐的载荷和约束施加 131
4.5.1 GUI方式 131
4.5.2 命令流方式 134
第5章 求解 137
5.1 求解概论 138
5.1.1 使用直接求解法 138
5.1.2 使用其他求解器 139
5.1.3 获得解答 139
5.2 利用特定的求解控制器指定求解类型 140
5.2.1 使用Abridged Solution菜单选项 140
5.2.2 使用求解控制对话框 140
5.3 多载荷步求解 141
5.3.1 多重求解法 142
5.3.2 使用载荷步文件法 142
5.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 143
5.4 实例——轴承座和储液罐模型求解 144
第6章 后处理 146
6.1 后处理概述 147
6.1.1 结果文件 148
6.1.2 后处理可用的数据类型 148
6.2 通用后处理器（POST1） 149
6.2.1 将数据结果读入数据库 149
6.2.2 图像显示结果 155
6.2.3 列表显示结果 162
6.2.4 将结果旋转到不同坐标系中并显示 164
6.3 实例——轴承座计算结果后处理 165
6.3.1 GUI方式 165
6.3.2 命令流方式 169
6.4 时间历程后处理（POST26） 169
6.4.1 定义和储存POST26变量 170
6.4.2 检查变量 172
6.4.3 POST26后处理器的其他功能 174
6.5 实例——储液罐计算结果后处理 175
6.5.1 GUI方式 175
6.5.2 命令流方式 178
第2篇 专题实例篇 180
第7章 结构静力分析 180
7.1 结构静力概论 181
7.2 实例——高速齿轮应力分析 181
7.2.1 分析问题 181
7.2.2 建立模型 182
7.2.3 定义边界条件并求解 197
7.2.4 查看结果 199
7.2.5 命令流执行方式 203
第8章 模态分析 204
8.1 模态分析概论 205
8.2 实例——高速齿轮模态分析 205
8.2.1 分析问题 205
8.2.2 建立模型 205
8.2.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 212
8.2.4 查看结果 215
8.2.5 命令流模式 218
第9章 谐响应分析 219
9.1 谐响应分析概论 220
9.1.1 Full Method（完全法） 220
9.1.2 Reduced Method（减缩法） 221
9.1.3 Mode Superposition Method（模态叠加法） 221
9.1.4 3种方法的共同局限性 221
9.2 实例——弹簧质子系统的谐响应分析 221
9.2.1 问题描述 222
9.2.2 建立模型 222
9.2.3 分析模型 228
9.2.4 观察结果 230
9.2.5 命令流方式 233
第10章 瞬态动力学分析 234
10.1 瞬态动力学概论 235
10.1.1 Full Method（完全法） 235
10.1.2 Mode Superposition Method（模态叠加法） 235
10.1.3 Reduced Method（减缩法） 236
10.2 实例——弹簧阻尼系统的自由振动分析 236
10.2.1 分析问题 236
10.2.2 建立模型 237
10.2.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解 242
10.2.4 查看结果 246
10.2.5 命令流模式 249
第11章 谱分析 250
11.1 谱分析概论 251
11.1.1 响应谱 251
11.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 251
11.1.3 功率谱密度（PSD） 251
11.2 实例——支撑平板动力效果谱分析 252
11.2.1 问题描述 252
11.2.2 建立模型 252
11.2.3 命令流方式 271
第12章 非线性分析 272
12.1 非线性分析概论 273
12.1.1 非线性行为的原因 273
12.1.2 非线性分析的基本信息 274
12.1.3 几何非线性 276
12.1.4 材料非线性 277
12.1.5 其他非线性问题 281
12.2 实例——铆钉冲压应力分析 281
12.2.1 分析问题 281
12.2.2 建立模型 281
12.2.3 定义边界条件并求解 288
12.2.4 查看结果 290
12.2.5 命令流 294
第13章 结构屈曲分析 295
13.1 结构屈曲概论 296
13.2 实例——圆盘边缘屈曲分析 296
13.2.1 分析问题 296
13.2.2 建立模型 296
13.2.3 定义边界条件并求解 300
13.2.4 查看结果 304
13.2.5 命令流 309
第14章 接触问题分析 310
14.1 接触问题概论 311
14.1.1 一般分类 311
14.1.2 接触单元 311
14.2 实例——齿轮副的接触分析 312
14.2.1 分析问题 312
14.2.2 建立模型 312
14.2.3 定义边界条件并求解 323
14.2.4 查看结果 325
14.2.5 命令流方式 327
第15章 结构优化 328
15.1 结构优化设计概论 329
15.2 实例——梁结构优化设计 330
15.2.1 问题描述 330
15.2.2 命令流方式 347
第3篇 热分析篇 350
第16章 稳态热分析与瞬态热分析 350
16.1 热分析概论 351
16.1.1 热分析的特点 351
16.1.2 热分析单元 352
16.2 热载荷和边界条件的类型 352
16.2.1 概述 352
16.2.2 热载荷和边界条件注意事项 353
16.3 稳态热分析概述 353
16.3.1 稳态热分析定义 353
16.3.2 稳态热分析的控制方程 353
16.4 瞬态热分析概述 354
16.4.1 瞬态热分析特性 354
16.4.2 瞬态热分析前处理考虑因素 354
16.4.3 控制方程 354
16.4.4 初始条件的施加 355
16.5 稳态热分析实例——换热管的热分析 356
16.5.1 GUI分析过程 356
16.5.2 命令流方式 366
16.6 瞬态热分析实例——钢球淬火过程温度分析 366
16.6.1 GUI分析过程 366
16.6.2 命令流方式 375
第17章 热辐射和相变分析 376
17.1 热辐射基本理论及在ANSYS中的处理方法 377
17.1.1 热辐射特性 377
17.1.2 ANSYS中热辐射的处理方法 377
17.2 实例——两同心圆柱体间热辐射分析 377
17.2.1 问题描述 377
17.2.2 问题分析 378
17.2.3 GUI操作步骤 378
17.2.4 APDL命令流程序 390
17.3 实例——一长方体形坯料空冷过程分析 390
17.3.1 问题描述 390
17.3.2 问题分析 390
17.3.3 GUI操作步骤 391
17.3.4 APDL命令流程序 396
17.4 相变分析概述 396
17.4.1 相和相变 396
17.4.2 潜在热量和焓 396
17.4.3 相变分析基本思路 397
17.5 实例——某零件铸造过程分析 399
17.5.1 问题描述 399
17.5.2 问题分析 399
17.5.3 GUI操作步骤 400
17.5.4 APDL命令流程序 410
第4篇 电磁分析篇 412
第18章 电磁场有限元分析简介 412
18.1 电磁场有限元分析概述 413
18.1.1 电磁场中常见边界条件 413
18.1.2 ANSYS电磁场分析对象 413
18.1.3 电磁场单元概述 414
18.1.4 电磁宏 415
18.2 远场单元及远场单元的使用 416
18.2.1 远场单元 417
18.2.2 使用远场单元的注意事项 417
第19章 二维磁场分析 419
19.1 二维静态磁场分析中要用到的单元 420
19.2 实例——载流导体的电磁力分析 420
19.2.1 问题描述 420
19.2.2 GUI操作方法 421
19.2.3 命令流实现 433
19.3 二维谐波磁场分析中要用到的单元 433
19.4 实例——二维非线性谐波分析 433
19.4.1 问题描述 433
19.4.2 GUI操作方法 434
19.4.3 命令流实现 442
19.5 二维瞬态磁场分析中要用到的单元 442
19.6 实例——二维螺线管制动器内瞬态磁场的分析 443
19.6.1 问题描述 443
19.6.2 创建物理环境 444
19.6.3 建立模型、赋予特性、划分网格 446
19.6.4 加边界条件和载荷 451
19.6.5 求解 453
19.6.6 命令流实现 456
第20章 三维磁场分析 457
20.1 三维静态磁场标量法分析中要用到的单元 458
20.2 实例——三维螺线管静态磁分析 459
20.2.1 问题描述 459
20.2.2 创建物理环境 460
20.2.3 建立模型、赋予特性、划分网格 463
20.2.4 加边界条件和载荷 467
20.2.5 求解 470
20.2.6 查看计算结果 470
20.2.7 命令流实现 472
20.3 棱边单元边方法中用到的单元 473
20.4 实例——电动机沟槽中瞬态磁场分布 473
20.4.1 问题描述 473
20.4.2 创建物理环境 474
20.4.3 建立模型、赋予特性、划分网格 476
20.4.4 加边界条件和载荷 477
20.4.5 求解 478
20.4.6 查看计算结果 481
20.4.7 命令流实现 485
第21章 电场分析 486
21.1 电场分析要用到的单元 487
21.2 实例——正方形电流环中的磁场 489
21.2.1 问题描述 489
21.2.2 创建物理环境 490
21.2.3 建立模型、赋予特性、划分网格 491
21.2.4 加边界条件和载荷 493
21.2.5 求解 494
21.2.6 查看计算结果 495
21.2.7 命令流实现 497
21.3 h方法静电场分析中用到的单元 498
21.4 实例——电容计算 498
21.4.1 问题描述 498
21.4.2 创建物理环境 499
21.4.3 建立模型、赋予特性、划分网格 501
21.4.4 加边界条件和载荷 505
21.4.5 求解 507
21.4.6 命令流实现 508
21.5 电路分析中要用到的单元 508
21.5.1 使用CIRCU124单元 508
21.5.2 使用CIRCU125单元 511
21.6 实例——瞬态电路分析 512
21.6.1 问题描述 512
21.6.2 创建物理环境 512
21.6.3 建立模型、赋予特性、划分网格 512
21.6.4 加边界条件和载荷 517
21.6.5 求解 517
21.6.6 查看计算结果 520
21.6.7 命令流实现 523
21.7 高频分析中要用到的单元 523
21.8 实例——腔体高频模态分析 523
21.8.1 问题描述 523
21.8.2 创建物理环境 524
21.8.3 建立模型、赋予特性、划分网格 526
21.8.4 加边界条件和载荷 528
21.8.5 求解 528
21.8.6 查看计算结果 529
21.8.7 命令流实现 532
第5篇 耦合场分析篇 534
第22章 耦合场分析简介 534
22.1 耦合场分析的定义 535
22.2 耦合场分析的类型 535
22.2.1 直接方法 535
22.2.2 载荷传递分析 535
22.2.3 直接方法和载荷传递 536
22.2.4 其他分析方法 538
22.3 耦合场分析的单位制 538
第23章 直接耦合场分析 542
23.1 热应力耦合分析实例——换热管的热应力分析 543
23.1.1 前处理 543
23.1.2 求解 544
23.1.3 后处理 546
23.1.4 命令流方式 547
23.2 热电耦合分析实例——热电发电机耦合分析 548
23.2.1 前处理 548
23.2.2 求解 557
23.2.3 后处理 558
23.2.4 命令流方式 561
23.3 机电耦合分析实例——梳齿式电机耦合分析 561
23.3.1 前处理 561
23.3.2 求解 574
23.3.3 后处理 577
23.3.4 命令流方式 578
第24章 多场求解-MFS单码的耦合分析 579
24.1 厚壁圆筒的热应力分析 580
24.1.1 前处理 580
24.1.2 求解 588
24.1.3 后处理 593
24.1.4 命令流方式 596
24.2 圆钢坯的感应加热分析 596
24.2.1 前处理 597
24.2.2 求解 609
24.2.3 后处理 615
24.2.4 命令流方式 619
24.3 使用物理环境方法求解热-应力问题实例 620
24.3.1 前处理（热分析） 620
24.3.2 前处理（结构分析） 625
24.3.3 求解（热分析） 628
24.3.4 后处理（热分析） 629
24.3.5 求解（结构分析） 631
24.3.6 后处理（结构分析） 632
24.3.7 命令流 634
24.4 机电-电路耦合分析实例 634
24.4.1 前处理 635
24.4.2 求解 641
24.4.3 后处理 644
24.4.4 命令流方式 646