第1章 绪论 1
1.1有限元法国内外发展概况 1
1.2基于MATLAB的有限元法基本理论 2
1.2.1变分法 2
1.2.2 Rayleigh-Ritz方法 4
1.2.3加权余量法 10
1.2.4函数降阶与试探函数 16
1.3有限元的特点 18
1.4有限元法的应用 19
1.4.1有限元法的应用范围 19
1.4.2有限元法在产品开发中的应用 19
思考题 21
第2章 ANSYS基本操作 22
2.1 ANSYS12.0基本介绍 22
2.1.1 ANSYS12.0运行环境的配置 22
2.1.2 ANSYS12.0界面介绍 23
2.1.3 ANSYS文件类型 25
2.1.4 ANSYS工作方式 26
2.1.5 ANSYS的基本分析步骤 27
2.2建立模型 28
2.2.1指定工作目录、作业名和分析标题 28
2.2.2定义图形界面过滤参数 29
2.2.3 ANSYS的单位制 29
2.2.4定义单元类型 30
2.2.5定义单元实常数 32
2.2.6定义材料属性 34
2.2.7创建几何模型 35
2.2.8对实体模型划分网格 46
2.3加载和求解 51
2.3.1加载 51
2.3.2求解 57
2.4后处理 61
2.4.1读入结果数据 61
2.4.2使用单元表 62
2.4.3使用POST1查看计算结果 65
思考题 69
第3章 桁架 70
3.1一维桁架 70
3.1.1一维桁架传统法求解理论 70
3.1.2一维桁架传统法求解方法 72
3.1.3基于ANSYS的有限元分析过程 74
3.2二维桁架 78
3.2.1二维桁架基础理论 78
3.2.2二维桁架工程实例传统解法 81
3.2.3传统解题方法 82
3.2.4基于MATLAB的求解方法 84
3.2.4基于ANSYS的求解方法 86
3.3空间桁架 93
3.3.1引言 93
3.3.2三维桁架分析理论基础 93
3.3.3编程思路 95
3.3.4程序实现 99
3.3.5结论 102
3.3.6基于ANSYS的有限元分析方法 102
思考题 106
第4章 梁理论与实例 108
4.1梁理论 108
4.2 ANSYS梁单元 109
4.3位移函数推导梁单元的有限元格式 109
4.4梁结构的静力学分析实例 111
4.4.1均布载荷力下梁的挠度分析 111
4.4.2桥式起重机大梁受到均布载荷和集中力作用下的分析 118
4.4.3悬臂梁优化算例 129
思考题 139
第5章 平面问题和轴对称问题的有限元法 141
5.1平面问题基本知识 141
5.1.1平面应力问题 141
5.1.2平面应变问题 141
5.1.3平面问题基本方程 142
5.1.4平面问题的三角形单元求解 143
5.2轴对称问题基本知识 145
5.2.1轴对称问题的定义 145
5.2.2基本变量和基本方程 146
5.3板分析实例 148
5.3.1问题的描述 148
5.3.2 ANSYS操作步骤 148
5.4轴对称圆筒分析实例 161
5.4.1问题描述 161
5.4.2 ANSYS操作步骤 162
思考题 173
第6章 薄板弯曲问题的有限元法 174
6.1薄板弯曲的基本方程 174
6.1.1定义及假设 174
6.1.2薄板弯曲的基本方程 175
6.2矩形薄板单元分析 179
6.2.1矩形薄板单元的位移函数 179
6.2.2矩形薄板单元的刚度矩阵 182
6.2.3矩形薄板单元的载荷移置 186
6.2.4计算例题 187
6.3三角形薄板单元分析 188
6.3.1三角形薄板单元的位移函数 189
6.3.2三角形薄板的单元刚度矩阵 192
6.3.3三角形薄板单元的载荷移置 195
6.4 ANSYS求解板壳问题 196
6.4.1壳单元的定义与使用 196
6.4.2带有加强筋平板的静力分析 197
思考题 205
第7章 空间轴对称问题 206
7.1离散化 206
7.2单元的应变和应力 207
7.2.1单元位移函数 207
7.2.2几何方程 208
7.2.3应力方程 209
7.3单元刚度矩阵和等效节点载荷 210
7.3.1单元刚度矩阵 210
7.3.2等效节点载荷 210
第8章 三维实体 213
8.1三维实体模型的定义 213
8.2四节点四面体单元 213
8.3基于四节点四面体单元的三维固体力学问题的有限元分析 215
8.4 ANSYS中的三维单元示例 220
8.4.1热力学—实体单元 220
8.4.2结构—实体单元 221
8.5三维实体建模 222
8.5.1模型生成 222
8.5.2实体造型 224
8.6 ANSYS与其他三维建模软件的接口 235
8.6.1用IGES文件进行工作 235
8.6.2 IGES输入过程 236
8.6.3 ANSYS和Pro/E接口方法 236
8.6.4 ANSYS和Catia接口方法 237
8.7对实体单元划分网格的方法 237
8.7.1如何对实体模型进行网格划分 237
8.7.2定义单元类型 238
8.7.3网格划分控制 238
8.8工程实例——轮子的受力分析 241
8.8.1问题的描述 241
8.8.2 GUI操作方式 242
8.8.3命令流方式 254
思考题 257
第9章 ANSYS Workbench简介及应用 258
9.1参数化建模模块DM 259
9.1.1 DM模块启动 259
9.1.2 DM中建立螺旋弹簧模型 261
9.1.3简单几何体特征创建 263
9.2分析工具模块Des ignSpace 266
9.2.1 DS模块启动 266
9.2.2螺旋弹簧的静力分析 267
9.2.3螺旋弹簧的模态分析 279
9.3优化设计模块DX 281
9.3.1 DX模块启动 283
9.3.2螺旋弹簧的优化设计 283
思考题 289
参考文献 290