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第1章 绪论 1
1.1 有限元法基本思路 2
1.2 ANSYS简介 3
1.2.1 前处理模块PREP7 4
1.2.2 求解模块SOLUTION 4
1.2.3 后处理模块POST1和POST26 5
1.3 ANSYS新版本功能简介 6
第2章 初识ANSYS 8
2.1 ANSYS10.0的启动运行及设定 9
2.2 ANSYS的文件系统 9
2.3.1 启动ANSYS 10
2.3 ANSYS分析的基本步骤 10
2.3.2 建立模型 11
2.3.3 加载和求解 11
2.3.4 检查分析结果 12
2.4 基本分析过程示例 12
2.4.1 问题描述 12
2.4.2 建立ANSYS实体模型 12
2.4.3 网格划分——创建有限元模型 13
2.4.4 施加载荷和约束条件 15
2.4.5 求解分析 16
2.4.6 查看结果 17
2.4.7 退出ANSYS 17
2.4.8 命令行方式分析过程 18
第3章 应用菜单 19
3.1.1 数据库和文件操作 20
3.1 File菜单 20
3.1.2 模型导入导出操作 22
3.1.3 报告自动生成器 22
3.2 Select菜单 22
3.2.1 实体选择 22
3.2.2 部件和组件操作（Comp/Assembly） 25
3.2.3 选择所有实体 27
3.3 List菜单 27
3.3.1 列表显示文件信息 27
3.3.2 列表显示当前状态 27
3.3.3 列表显示各实体数据 28
3.4.1 刷新当前显示 29
3.4.3 显示层单元 29
3.4.2 实体显示 29
3.3.4 列出当前施加的载荷情况（Loads） 29
3.4 Plot菜单 29
3.3.5 列出实体属性（Properties） 29
3.4.4 显示指定的材料属性 30
3.4.5 显示所有选择的实体 30
3.4.6 显示组件和部件 31
3.5 PlotCtrls菜单 31
3.5.1 模型视图的移动、缩放和旋转 31
3.5.2 视图显示内容设置 33
3.5.3 图形显示风格设置 35
3.5.5 绘图窗口控制 39
3.5.4 字体控制 39
3.5.6 绘图区的清理 40
3.5.7 动画制作 40
3.5.8 图形设备操作 41
3.5.9 图形文件输出 41
3.5.10 保存和恢复绘图控制设置 41
3.6 WorkPlane菜单 41
3.6.1 显示工作平面 42
3.6.2 设置工作平面选项 42
3.6.3 工作平面的平移和旋转 42
3.6.4 局部坐标系设置 43
第4章 ANSYS的几何建模 45
4.1 ANSYS几何建模的概念 46
4.2 建模前的问题规划 47
4.2.1 类型（二维、三维等） 48
4.2.2 线性单元和二次单元的选择 48
4.2.3 不同单元连接的限制 50
4.2.4 对称性 51
4.2.5 决定模型包含多少细节 52
4.3 坐标系和工作平面在建模中的应用 52
4.3.1 ANSYS的坐标系 52
4.3.2 使用工作平面 55
4.4 自底向上建模方法 56
4.4.1 关键点（Key Point） 56
4.4.2 硬点（Hard Point） 58
4.4.3 线（Line） 60
4.4.4 面（Area） 63
4.4.5 体（Volume） 65
4.5 自顶向下的建模方法 68
4.5.1 创建面体素 68
4.5.2 生成实体体素 69
4.6 实体模型的布尔运算 72
4.6.1 布尔运算的设置 72
4.6.2 交运算 73
4.6.3 加运算 74
4.6.4 减运算 75
4.6.5 分割运算 76
4.6.6 搭接运算 78
4.6.7 分块连接 78
4.6.8 粘接 79
4.7 实体图元的缩放 80
4.8 从其他CAD系统导入模型 81
4.8.1 导入IGES格式文件 81
4.8.2 Pro/E接口 83
4.8.3 UG接口 83
4.8.4 导入SAT格式文件 84
4.8.5 导入ParaSolid格式文件 84
4.9 实体模型几何特性的计算 85
4.9.1 计算两点间距离 85
4.9.2 计算实体几何特性 85
4.10 实体建模时的注意事项 85
4.10.1 实体模型的内部表示 85
4.10.2 布尔运算中的常见问题 86
4.10.3 常用措施 88
第5章 创建有限元模型 90
5.1.1 ANSYS的单元类型 91
5.1.2 定义单元类型的一般过程 91
5.1 选定单元类型 91
5.2 设置实常数 93
5.3 定义材料属性 94
5.3.1 材料属性的说明 94
5.3.2 ANSYS中的材料模型 94
5.3.3 定义材料属性的一般过程 95
5.4 实体模型的网格划分 96
5.4.1 自由网格和映射网格 96
5.4.2 网格划分的一般步骤 97
5.4.3 网格划分工具 97
5.5.1 设定单元尺寸Size Cntrls 98
5.5 网格划分控制 98
5.5.2 网格划分选项 99
5.5.3 使用“SmartSize”控制尺寸 100
5.5.4 单元形状控制 101
5.5.5 自由网格划分 102
5.5.6 映射网格划分 102
5.5.7 由面生成体网格 102
5.6 网格质量检查和修改 103
5.6.1 单元形状检查 103
5.6.2 网格局部细化 105
5.6.3 清除网格 105
5.6.4 处理退化的四面体单元 105
5.7 直接生成单元网格的方法 106
5.6.5 改进四面体单元网格 106
5.7.1 创建节点 107
5.7.2 创建单元 107
第6章 载荷施加 109
6.1 载荷概述 110
6.1.1 载荷概念和类型 110
6.1.2 载荷步、载荷子步的概念 110
6.1.3 阶跃载荷和递变载荷 111
6.2 自由度约束条件的施加 111
6.2.1 施加DOF约束 111
6.2.2 施加对称／反对称边界条件 113
6.2.3 删除DOF约束 113
6.3.1 集中力载荷 114
6.3 施加载荷 114
6.3.2 表面载荷 116
6.3.3 体积载荷 119
6.3.4 施加耦合场载荷 122
6.3.5 载荷步文件的使用 122
第7章 求解 123
7.1 求解器 124
7.2 求解多步载荷 126
7.2.1 多重求解法 126
7.2.2 载荷步文件法 126
7.2.3 矩阵参数法 127
7.3 分析的中断和重启动 129
7.3.1 中断分析作业 129
7.3.2 重新启动分析的要求 130
7.3.3 重启动分析的步骤 131
7.3.4 从不兼容的数据库重新启动非线性分析 132
7.3.5 分步求解 133
7.4 求解参数估计 133
7.4.1 估计求解时间 133
7.4.2 估计文件大小 134
7.4.3 估计内存需求 135
7.5 求解时需要注意的事项 135
7.5.1 求解控制设置 135
7.5.2 问题的奇异解 136
第8章 ANSYS后处理 137
8.1.1 什么是后处理 138
8.1.2 ANSYS分析结果文件和数据类型 138
8.1 后处理概述 138
8.2 通用后处理器 139
8.2.1 读入结果文件 139
8.2.2 结果的图形显示 143
8.2.3 结果的列表显示 148
8.2.4 结果的查询 154
8.2.5 节点结果计算 155
8.2.6 单元表的创建和使用 156
8.2.7 路径的创建和使用 160
8.2.8 分析计算误差 167
8.2.9 将计算结果旋转到不同坐标系中 168
8.2.10 产生及组合载荷工况 169
8.3 时间历程后处理（POST26） 174
8.3.1 定义和储存POST26变量 174
8.3.2 查看变量 177
8.3.3 POST26后处理器的其他功能 179
第9章 结构静力分析 181
9.1 结构分析的概念 182
9.2 结构静力分析的基本步骤 183
9.2.1 建模 183
9.2.2 施加载荷和边界条件 183
9.2.3 查看结果 184
9.3 平面问题的结构静力分析 185
9.3.1 平面问题定义 185
9.3.2 ANSYS二维平面单元 186
9.3.3 平面问题分析示例 187
9.4.2 ANSYS中常用杆单元 195
9.4.1 桁架结构定义 195
9.4 桁架结构静力分析 195
9.4.3 空间桁架结构静力分析示例 196
9.5 梁结构静力分析 202
9.5.1 常用梁单元 202
9.5.2 梁截面的创建和使用 203
9.5.3 梁结构静力分析示例 205
9.6 壳结构静力分析 213
9.6.1 壳结构定义 213
9.6.2 壳结构分析示例 213
9.7 三维实体结构静力分析 217
9.7.1 三维实体结构概念 217
9.7.2 三维实体结构静力分析示例 218
9.8.1 模型简化和应力奇异 226
9.8 结构静力分析中需要注意的问题 226
9.8.2 载荷施加原则 227
9.8.3 大型结构件的应力分析——子模型法 228
9.8.4 后处理的基本注意事项 230
9.8.5 分析结果验证 231
第10章 非线性结构分析 233
10.1 结构非线性的基本概念 234
10.1.1 非线性结构的定义 234
10.1.2 导致结构非线性的原因 234
10.2 非线性分析的特殊性 235
10.2.1 过程依赖性 236
10.2.2 子步 237
10.2.3 恒定力和跟随力 237
10.3.1 建模 238
10.3.2 设置一般求解控制选项 238
10.2.4 非线性瞬态分析 238
10.3 非线性静态分析的基本过程 238
1 0.3.3 设置其他求解选项 243
10.3.4 施加载荷、求解 246
10.3.5 查看结果 246
10.3.6 终止正在运行的工作，重启动分析 247
10.4 非线性结构分析注意事项 247
10.4.1 分析之前的注意事项 247
10.4.2 建模过程中的注意事项 247
10.4.3 确保计算收敛的注意事项 247
10.5 大应变分析 250
10.5.2 大应变分析注意事项 251
10.5.1 大应变分析概念 251
10.6 屈曲分析 253
10.6.1 非线性屈曲分析过程 253
10.6.2 特征值屈曲分析过程 254
10.7 材料非线性分析（弹塑性分析） 257
10.7.1 材料塑性基本理论 257
10.7.2 ANSYS中的塑性材料模型 259
10.7.3 塑性分析的注意事项 262
10.8 非线性分析示例 264
10.8.1 大应变分析示例 264
10.8.2 非线性屈曲分析示例 270
10.8.3 特征值屈曲分析示例 277
10.8.4 弹塑性分析示例 282
10.8.5 非线性瞬态结构分析示例 290
第11章 接触分析 295
11.1 接触分析的概念和分类 296
11.2 ANSYS接触分析能力 296
11.2.1 面—面接触单元 296
11.2.2 点—面接触单元 297
11.2.3 点—点接触单元 297
11.3 面—面接触分析 298
11.3.1 面—面接触分析的基本步骤 298
11.3.2 识别接触对 299
11.3.3 定义目标面 300
11.3.4 定义接触面 303
11.3.5 设置接触单元关键字 304
11.3.7 施加约束条件 313
11.3.6 定义解除对实常数 313
11.3.8 设置分析选项 314
11.3.9 求解及后处理 314
11.4 点—面接触分析 315
11.4.1 点—面接触单元 315
11.4.2 点—面接触分析基本过程 316
11.4.3 生成接触单元 316
11.4.4 设置单元关键字和实常数 318
11.4.5 施加必要的边界条件 320
11.4.7 求解及后处理 321
11.5 点—点接触分析 321
11.4.6 定义求解选项 321
11.6 接触问题示例 324
11.6.1 三维接触分析示例 324
11.6.2 二维接触分析示例 331
第12章 模态分析 336
12.1 模态分析基本概念 337
12.2 模态分析方法 337
12.3 模态分析过程 341
12.3.1 建模 341
12.3.2 加载并求解 341
12.3.3 扩展模态 345
12.3.4 观察结果 347
12.4 预应力模态分析 348
12.5.1 基本概念 349
12.5 循环对称结构的模态分析 349
12.5.2 一般循环对称结构的模态分析过程 350
12.5.3 有预应力循环对称结构模态分析 352
12.6 模态分析示例 352
第13章 谐响应分析 359
13.1 谐响应分析基本概念 360
13.2 谐响应分析求解方法 360
13.3 完全法谐响应分析过程 361
13.4 缩减法谐响应分析过程 364
13.5 模态叠加法谐响应分析过程 366
13.5.1 获取模态分析解 366
13.5.2 获取模态叠加法谐响应分析解 367
13.7.1 弹簧—质量块系统谐响应分析 368
13.6 有预应力的谐响应分析 368
13.7 谐响应分析实例 368
13.7.2 琴弦的预应力谐响应分析 372
第14章 瞬态动力学分析 378
14.1 瞬态动力学分析概念 379
14.2 瞬态分析的三种求解方法 380
14.3 完全法瞬态动力学分析过程 381
14.3.1 建模 381
14.3.2 设定分析类型和选项 381
14.3.3 建立初始条件 382
14.3.4 施加其他瞬态载荷步 384
14.4 缩减法瞬态动力学分析过程 385
14.4.1 缩减法求解 385
14.3.5 求解 385
14.3.6 观察结果 385
14.4.2 观察缩减法求解的结果 388
14.4.3 扩展求解 388
14.4.4 观察扩展求解结果 389
14.5 模态叠加法瞬态动力学分析过程 389
14.5.1 定义分析类型和分析选项 390
14.5.2 在模型上加载 390
14.5.3 瞬态分析求解 391
14.6 有预应力瞬态动力学分析 392
14.7 进行瞬态分析要注意的技术细节 392
14.7.1 积分时间步长的选取 392
14.7.3 阻尼 394
14.7.2 自动时间步长 394
14.8 瞬态动力学分析示例 396
第15章 谱分析 400
15.1 谱分析基本概念 401
15.2 谱分析中的常用术语 402
15.2.1 参与系数（PF） 402
15.2.2 模态系数 402
15.2.3 模态合并 403
15.3 单点响应谱（SPRS）分析步骤 403
15.4 随机振动（PSD）分析步骤 406
15.4.1 模态扩展 407
15.4.2 进行谱分析 407
15.4.4 后处理观察结果 409
15.4.3 合并模态 409
15.4.5 典型的PSD命令行方式分析过程 411
15.4.6 随机振动分析结果的应用 412
15.5 动力设计方法（DDAM谱分析） 414
15.6 多点响应谱（MPRS）分析 414
15.7 单点响应谱分析示例 415
15.7.1 问题描述和分析 415
15.7.2 GUI方式分析过程 416
15.7.3 命令行方式分析过程 420
15.8 随机振动分析示例 421
15.8.1 问题描述和分析 421
15.8.2 GUI分析过程 422
15.8.3 命令行方式分析过程 429
第16章 热分析 432
16.1 ANSYS热分析功能 433
16.2 热分析的理论基础 433
16.2.1 基本传热方式 433
16.2.2 热分析计算公式 435
16.2.3 热分析的分类 435
16.2.4 热分析的基本材料属性 436
16.2.5 热分析的边界条件 437
16.2.6 热分析的载荷 438
16.2.7 热分析的常用参数的符号和单元 439
16.3 稳态传热分析 440
16.3.1 概述 440
16.3.2 稳态热分析的基本步骤 440
16.3.3 稳态热分析实例 445
16.4.1 瞬态传热分析概述 449
16.4 瞬态传热分析 449
16.4.2 瞬态热分析的基本步骤 450
16.4.3 瞬态热分析实例 452
16.5 辐射热分析 457
16.5.1 热辐射基本概念 457
16.5.2 ANSYS热辐射分析类型 458
16.5.3 使用AUX12辐射矩阵方法进行热辐射分析 459
16.5.4 Radiosity求解方法进行热辐射分析 462
16.5.5 热辐射分析示例 465
16.6 含相变现象的热分析 470
16.7 热应力分析 470
16.7.1 耦合场求解方法 471
16.7.2 热应力分析方法 471
16.8 综合热分析示例 472
第17章 APDL开发 477
17.1 参数 478
17.1.1 参数定义 478
17.1.2 删除参数 479
17.1.3 参数值的使用 480
17.1.4 参数值的更新 482
17.1.5 参数列表 482
17.1.6 参数的存储和恢复 482
17.2 数组型参数 483
17.2.1 数组型参数的概念和分类 483
17.2.2 数组型参数的定义和显示 485
17.2.3 数组型参数的赋值 486
17.2.4 数组型参数间的运算 493
17.2.5 数组型参数的矢量图形显示 496
17.3 数据文件的输入输出 498
17.3.1 文件的打开和写入 498
17.3.2 数据文件的读取 500
17.4 APDL宏程序设计 500
17.4.1 宏程序文件的命名规则 501
17.4.2 在ANSYS下创建宏程序 501
17.4.3 使用文本编辑器创建宏程序 502
17.4.4 创建宏程序库 503
17.4.5 执行宏程序 503
17.4.6 宏程序的局部参数 504
17.4.7 宏程序的流程控制 505
17.4.9 宏程序中应用部件和组件 507
17.4.8 宏程序中应用_STATUS和_RETURN参数 507
17.4.10 宏程序示例 508
17.5 与GUI的交互设计 509
17.5.1 定制工具栏 509
17.5.2 提示用户输入 511
17.5.3 对话框提示 511
17.5.4 定制自己的输出消息 513
17.5.5 创建进程状态窗 514
17.5.6 实现图形拾取 515
17.6 宏程序的加密 515
17.6.1 加密前的准备工作 515
17.6.2 创建加密的宏程序 516
17.6.3 加密宏程序的执行 516
参考文献 517