第1章 有限元基本理论 1
1.1有限元法发展综述 1
1.1.1有限元法的孕育过程以及诞生和发展 2
1.1.2有限元法的基本思想 2
1.1.3有限元的应用及其发展趋势 4
1.2有限元分析基本理论 6
1.2.1有限元分析的基本概念和计算步骤 6
1.2.2基于最小势能原理的有限元法 13
1.2.3杆系结构的非线性分析理论 17
1.2.4稳定计算理论 26
1.3本章小结 28
第2章 ANSYS 17.0几何建模概述 29
2.1 ANSYS 17.0平台及模块 29
2.1.1 Workbench平台界面 30
2.1.2菜单栏 30
2.1.3工具栏 42
2.1.4工具箱 42
2.2 DesignModeler 17.0几何建模 47
2.2.1 DesignModeler几何建模平台 47
2.2.2菜单栏 47
2.2.3工具栏 57
2.2.4常用命令栏 59
2.2.5 Tree Outline（模型树） 59
2.2.6 DesignModeler几何建模实例——连接板 62
2.2.7 ANSYS SCDM同步几何建模实例——连接板 67
2.3本章小结 70
第3章 ANSYS Meshing 17.0网格划分 71
3.1 ANSYS Meshing 17.0网格划分简介 71
3.1.1 Meshing网格划分适用领域 71
3.1.2 Meshing网格划分方法 72
3.1.3 Meshing网格默认设置 74
3.1.4 Meshing网格尺寸设置 75
3.1.5 Meshing网格膨胀层设置 78
3.1.6 Meshing网格Patch Conforming选项 80
3.1.7 Meshing网格高级选项 80
3.1.8 Meshing网格损伤设置 81
3.1.9 Meshing网格评估统计 82
3.2 ANSYS Meshing 17.0网格划分实例 87
3.2.1应用实例1——网格尺寸控制 87
3.2.2应用实例2——扫掠网格划分 94
3.2.3应用实例3——多区域网格划分 98
3.2.4应用实例4——CDB网格导入 102
3.3本章小结 106
第4章 ANSYS Mechanical 17.0后处理概述 107
4.1 ANSYS Mechanical 17.0后处理 107
4.1.1查看结果 107
4.1.2结果显示 110
4.1.3变形显示 111
4.1.4应力和应变 112
4.1.5接触结果 113
4.1.6自定义结果显示 113
4.2案例分析 114
4.2.1问题描述 114
4.2.2启动Workbench并建立分析项目 114
4.2.3导入创建几何体 115
4.2.4添加材料库 116
4.2.5添加模型材料属性 117
4.2.6划分网格 118
4.2.7施加载荷与约束 119
4.2.8结果后处理 120
4.2.9保存与退出 124
4.3本章小结 124
第5章 结构静力学分析 125
5.1线性静力分析简介 125
5.1.1线性静力分析 125
5.1.2线性静力分析流程 126
5.1.3线性静力分析基础 126
5.2静力分析实例1——实体静力分析 127
5.2.1问题描述 127
5.2.2启动Workbench并建立分析项目 127
5.2.3导入创建几何体 127
5.2.4添加材料库 128
5.2.5添加模型材料属性 130
5.2.6划分网格 131
5.2.7施加载荷与约束 131
5.2.8结果后处理 133
5.2.9保存与退出 135
5.3静力分析实例2——子模型静力分析 135
5.3.1问题描述 135
5.3.2启动Workbench并建立分析项目 135
5.3.3导入创建几何体 136
5.3.4添加材料库 137
5.3.5添加模型材料属性 139
5.3.6划分网格 140
5.3.7施加载荷与约束 140
5.3.8结果后处理 142
5.3.9子模型分析 143
5.3.10保存并退出 146
5.4静力分析实例3——梁单元线性静力分析 147
5.4.1问题描述 147
5.4.2启动Workbench并建立分析项目 147
5.4.3创建几何体 148
5.4.4添加材料库 152
5.4.5添加模型材料属性 153
5.4.6划分网格 154
5.4.7施加载荷与约束 155
5.4.8结果后处理 157
5.4.9保存与退出 159
5.5静力分析实例4——大形变静力学分析 159
5.5.1问题描述 160
5.5.2使用Solid Works建模 160
5.5.3导入模型 165
5.5.4设定材料属性 165
5.5.5划分网格 166
5.5.6定义约束及边界条件 167
5.5.7求解及后处理 168
5.5.8开启大形变开关再次求解 169
5.5.9再次求解及后处理 170
5.5.10保存并退出 171
5.6本章小结 171
第6章 模态分析 172
6.1结构动力学分析简介 172
6.1.1结构动力学分析 172
6.1.2结构动力学分析的阻尼 173
6.2模态分析简介 173
6.2.1模态分析 174
6.2.2模态分析基础 174
6.2.3预应力模态分析 174
6.3模态分析实例1——模态分析 175
6.3.1问题描述 175
6.3.2启动Workbench并建立分析项目 175
6.3.3创建几何体 175
6.3.4添加材料库 176
6.3.5添加模型材料属性 177
6.3.6划分网格 178
6.3.7施加载荷与约束 179
6.3.8结果后处理 180
6.3.9保存与退出 183
6.4模态分析实例2——有预应力（预压力）模态分析 183
6.4.1问题描述 183
6.4.2启动Workbench并建立分析项目 183
6.4.3创建几何体 184
6.4.4添加材料库 184
6.4.5添加模型材料属性 186
6.4.6划分网格 186
6.4.7施加载荷与约束 187
6.4.8模态分析 189
6.4.9 后处理 189
6.4.10保存与退出 191
6.5模态分析实例3——有预应力（预拉力）模态分析 191
6.5.1问题描述 191
6.5.2修改外载荷数据 192
6.5.3模态分析 192
6.5.4后处理 192
6.5.5保存与退出 194
6.5.6结论 194
6.6模态分析实例4——存在阻尼模态分析 194
6.6.1问题描述 194
6.6.2模态分析 194
6.6.3后处理 195
6.6.4保存与退出 196
6.7本章小结 196
第7章 谐响应分析 197
7.1谐响应分析简介 197
7.1.1谐响应分析基础 197
7.1.2谐响应分析的载荷与输出 198
7.1.3谐响应分析通用方程 198
7.2谐响应分析实例1——梁单元谐响应分析 198
7.2.1问题描述 198
7.2.2启动Workbench并建立分析项目 199
7.2.3创建模态分析项目 200
7.2.4材料选择 200
7.2.5划分网格 200
7.2.6模态求解 202
7.2.7后处理 203
7.2.8创建谐响应分析项目 204
7.2.9施加载荷与约束 205
7.2.10谐响应计算 206
7.2.11结果后处理 207
7.2.12保存与退出 209
7.3谐响应分析实例2——实体单元谐响应分析 209
7.3.1问题描述 209
7.3.2启动Workbench并建立分析项目 210
7.3.3材料选择 211
7.3.4划分网格 211
7.3.5模态求解 213
7.3.6后处理 213
7.3.7谐响应分析 214
7.3.8谐响应计算 216
7.3.9结果后处理 216
7.3.10保存与退出 217
7.4谐响应分析实例3——含阻尼谐响应分析 218
7.5本章小结 219
第8章 响应谱分析 220
8.1响应谱分析简介 220
8.1.1频谱的定义 220
8.1.2响应谱分析的基本概念 221
8.2响应谱分析实例1——简单梁响应谱分析 223
8.2.1问题描述 223
8.2.2启动Workbench并建立分析项目 224
8.2.3导入几何体模型 224
8.2.4显示几何截面 225
8.2.5添加材料库 225
8.2.6网格划分 225
8.2.7施加约束 226
8.2.8模态分析 228
8.2.9结果后处理 228
8.2.10响应谱分析 230
8.2.11添加加速度频谱 230
8.2.12后处理 231
8.2.13其他设置 233
8.2.14保存与退出 234
8.3响应谱分析实例2——建筑物响应谱分析 235
8.3.1问题描述 235
8.3.2启动Workbench并建立分析项目 235
8.3.3导入几何体模型 236
8.3.4显示几何模型 237
8.3.5添加材料库 237
8.3.6划分网格 237
8.3.7添加接触 237
8.3.8施加约束 237
8.3.9模态分析 239
8.3.10结果后处理 239
8.3.11响应谱分析 241
8.3.12添加加速度频谱 241
8.3.13后处理 243
8.3.14保存与退出 245
8.4本章小结 245
第9章 随机振动分析 246
9.1随机振动分析简介 246
9.2随机振动分析实例1——简单梁随机振动分析 247
9.2.1问题描述 247
9.2.2启动Workbench并建立分析项目 248
9.2.3导入几何体模型 248
9.2.4静态力学分析 249
9.2.5添加材料库 250
9.2.6网格划分 250
9.2.7施加约束 251
9.2.8模态分析 253
9.2.9结果后处理 253
9.2.10随机振动分析 254
9.2.11添加加速度频谱 254
9.2.12后处理 255
9.2.13保存与退出 257
9.3随机振动分析实例2——建筑物随机振动分析 257
9.3.1 问题描述 257
9.3.2启动Workbench并建立分析项目 257
9.3.3导入几何体模型 258
9.3.4静态力学分析 258
9.3.5添加材料库 258
9.3.6划分网格 258
9.3.7添加接触 259
9.3.8施加约束 259
9.3.9模态分析 261
9.3.10结果后处理 261
9.3.11随机振动分析 262
9.3.12添加加速度频谱 263
9.3.13后处理 265
9.3.14保存与退出 267
9.4本章小结 267
第10章 瞬态动力学分析 268
10.1瞬态动力学分析简介 268
10.1.1瞬态动力学分析基础 268
10.1.2瞬态动力学分析基本公式 268
10.2瞬态动力学分析实例1——钢构架地震分析 269
10.2.1问题描述 269
10.2.2启动Workbench并建立分析项目 270
10.2.3创建几何体模型 270
10.2.4瞬态动力学分析 271
10.2.5添加材料库 271
10.2.6划分网格 271
10.2.7施加约束 272
10.2.8结果后处理 275
10.2.9保存与退出 278
10.3瞬态动力学分析实例2——梁模型的振动分析 278
10.3.1问题描述 278
10.3.2启动Workbench并建立分析项目 278
10.3.3创建几何体模型 279
10.3.4模态分析 280
10.3.5划分网格 280
10.3.6施加约束 281
10.3.7结果后处理 282
10.3.8瞬态动力学分析 283
10.3.9添加动态力载荷 285
10.3.10后处理 287
10.3.11保存与退出 289
10.4本章小结 289
第11章 线性屈曲分析 290
11.1线性屈曲分析简介 290
11.1.1屈曲分析 290
11.1.2线性屈曲分析基本公式 290
11.2线性屈曲分析实例——钢管屈曲分析 291
11.2.1问题描述 291
11.2.2启动Workbench并建立分析项目 291
11.2.3创建几何体 292
11.2.4设置材料 293
11.2.5添加模型材料属性 293
11.2.6划分网格 294
11.2.7施加载荷与约束 296
11.2.8静力计算 298
11.2.9线性屈曲分析 299
11.2.10屈曲分析 299
11.2.11屈曲计算 300
11.2.12保存与退出 303
11.3本章小结 303
第12章 显式动力学分析 304
12.1显式动力学分析简介 304
12.2显式动力学分析实例1——钢柱体撞击金属网分析 305
12.2.1问题描述 306
12.2.2启动Workbench并建立分析项目 306
12.2.3启动Explicit Dynamics（LS-DYNA Export）建立项目 307
12.2.4材料选择与赋予 307
12.2.5模型分析 308
12.2.6分析前处理 309
12.2.7施加载荷 310
12.2.8启动LS-DYNA程序 311
12.2.9 Autodyn计算 313
12.2.10问题解读 316
12.3显式动力学分析实例2——金属块穿透钢板分析 316
12.3.1问题描述 316
12.3.2启动Workbench并建立分析项目 316
12.3.3绘制几何模型 317
12.3.4添加材料方法 318
12.3.5添加材料 319
12.3.6显式动力学分析前处理 320
12.3.7施加约束 321
12.3.8结果后处理 323
12.3.9启动AUTODYN软件 324
12.3.10 LS-DYNA计算 327
12.3.11保存与退出 328
12.4本章小结 329
第13章 复合材料分析 330
13.1复合材料简介 330
13.2 ANSYS ACP模块功能简介 335
13.3复合材料静力学分析实例——层合板受力分析 339
13.3.1问题描述 339
13.3.2启动Workbench软件 339
13.3.3静力分析项目 339
13.3.4定义复合材料数据 340
13.3.5数据更新 342
13.3.6 ACP复合材料定义 343
13.3.7有限元计算 351
13.3.8后处理 352
13.3.9 ACP专业后处理工具 352
13.3.10保存与退出 354
13.4本章小结 355
第14章 疲劳分析 356
14.1疲劳分析简介 356
14.2疲劳分析方法 358
14.2.1疲劳程序 358
14.2.2应力-寿命曲线 359
14.2.3疲劳材料特性 359
14.3疲劳分析实例1——前桥疲劳分析 360
14.3.1问题描述 360
14.3.2启动Workbench并建立分析项目 360
14.3.3导入几何体 360
14.3.4添加材料库 361
14.3.5添加模型材料属性 363
14.3.6划分网格 363
14.3.7施加载荷与约束 364
14.3.8结果后处理 365
14.3.9保存工程文件 367
14.3.10添加疲劳分析选项 368
14.3.11保存与退出 371
14.4疲劳分析实例2——轴疲劳分析 372
14.4.1问题描述 372
14.4.2启动Workbench并建立分析项目 372
14.4.3导入几何体 372
14.4.4添加材料库 373
14.4.5添加模型材料属性 373
14.4.6划分网格 374
14.4.7施加载荷与约束 374
14.4.8结果后处理 376
14.4.9保存文件 377
14.4.10启动nCode程序 377
14.4.11疲劳分析 379
14.4.12保存与退出 380
14.5本章小结 380
第15章 接触分析 381
15.1接触分析简介 381
15.2静态接触分析实例——铝合金板孔受力分析 383
15.2.1问题描述 383
15.2.2启动Workbench软件 383
15.2.3建立几何体模型 384
15.2.4添加材料库 386
15.2.5添加模型材料属性 386
15.2.6创建接触 386
15.2.7划分网格 387
15.2.8施加载荷与约束 388
15.2.9结果后处理 389
15.2.10保存与退出 392
15.3本章小结 392
第16章 结构优化分析 393
16.1优化分析简介 393
16.1.1优化设计基础 393
16.1.2 AWE介绍及优化原理 394
16.1.3优化分析工具 395
16.2优化分析实例——响应曲面优化分析 395
16.2.1问题描述 395
16.2.2启动Workbench并建立分析项目 395
16.2.3导入几何模型 396
16.2.4结果后处理 402
16.3本章小结 410
第17章 ANSYS AIM分析过程 411
17.1 ANSYS AIM分析环境简介 411
17.2 ANSYS AIM分析实例——板件弯曲分析 412
17.2.1问题描述 412
17.2.2进行ANSYS AIM分析 412
17.3本章小结 419
参考文献 420