第1章 绪论 1
1.1有限元法的基本概念 1
1.2有限元法的发展及应用 2
1.3 ANSYS 13.0与HyperMesh 11.0 2
1.3.1 AN SYS 13.0 2
1.3.2 HyperMesh 11.0 2
1.4有限元分析的基本步骤 3
第2章CAD建模 4
2.1概述 4
2.2用于有限元分析的CAD模型 4
2.3建立CAD模型 4
2.4本章小结 4
第3章 有限元网格划分 5
3.1概述 5
3.2 HyperMesh 11.0基础 5
3.3 CAD模型导入及几何清理 7
3.4一维网格划分 8
3.5二维网格划分 8
3.6三维网格划分 9
3.7网格质量检查 9
3.8 HyperMesh 11.0与ANSYS 13.0的数据传递接口 12
3.9一维网格划分实例1 13
3.10一维网格划分实例2 15
3.11二维网格划分实例 17
3.12三维网格划分实例1 19
3.13三维网格划分实例2 21
3.14 HyperMesh 11.0与ANSYS 13.0接口实例 23
3.15 本章小结 26
第4章 加载 27
4.1概述 27
4.2载荷的基本概念 27
4.2.1载荷的分类 27
4.2.2载荷步、子步、平衡迭代 28
4.2.3时间的作用 28
4.2.4阶跃载荷与斜坡载荷 29
4.3载荷的施加 29
4.4 HyperMesh 11.0加载实例 29
4.5本章小结 34
第5章 杆结构有限元分析 3
5.1概述 35
5.2杆单元的几何构型 35
5.3杆结构的网格划分 35
5.4定义单元选项 35
5.5定义实常数 36
5.6杆单元分析实例1 36
5.7杆单元分析实例2 37
5.8本章小结 38
第6章 梁结构有限元分析 39
6.1概述 39
6.2梁单元的几何构型 39
6.3梁结构的网格划分 39
6.4定义梁截面 39
6.5定义单元选项 40
6.6梁单元分析实例 40
6.7本章小结 44
第7章 板壳结构有限元分析 45
7.1概述 45
7.2板壳单元的几何构型 45
7.3板壳结构的网格划分 46
7.4定义单元选项 46
7.5定义实常数 46
7.6板壳单元分析实例1 46
7.7板壳单元分析实例2 50
7.8本章小结 51
第8章 实体结构有限元分析 53
8.1概述 53
8.2实体单元的几何构型 53
8.3实体结构的网格划分 54
8.4定义单元选项 54
8.5实体单元分析实例 54
8.6本章小结 59
第9章 其余常用单元及连接技术 61
9.1概述 61
9.2质量单元MASS21 61
9.2.1单元描述 61
9.2.2单元选项 61
9.2.3实常数 61
9.3弹簧单元 62
9.3.1线性弹簧单元COMBIN14 62
9.3.2非线性弹簧单元COMBIN39 62
9.4预紧力单元PRETS 179 63
9.4.1单元描述 63
9.4.2预紧力方向 64
9.5多点约束单元MPC 184 64
9.5.1刚性杆/梁单元MPC 184-Link/Beam 64
9.5.2铰链单元MPC 184-Revolute 65
9.6目标单元与接触单元 66
9.6.1目标单元TARGE 170 66
9.6.2接触单元CONTA 173 66
9.6.3接触单元CONTA 174 66
9.6.4接触单元CONTA175 67
9.7刚性区域CERIG 67
9.8柔性连接RBE3 67
9.9本章小结 68
第10章 装配体有限元分析 69
10.1概述 69
10.2实体-板壳-梁单元连接技术 69
10.2.1实体-实体连接 69
10.2.2实体-板壳连接 70
10.2.3实体-梁连接 71
10.2.4板壳-板壳连接 72
10.2.5板壳-梁连接 73
10.3螺栓连接 74
10.3.1刚/柔性连接 74
10.3.2实体建模 75
10.4焊接 75
10.4.1节点耦合 75
10.4.2焊点 75
10.5轴承连接 76
10.5.1刚性连接 76
10.5.2柔性连接 76
10.5.3 MPC算法 77
10.5.4轴承连接算法对比 78
10.6铰接 80
10.6.1铰链单元 81
10.6.2刚性连接 81
10.6.3柔性连接 81
10.6.4 MPC算法 81
10.7本章小结 81
第11章 静力分析 82
11.1概述 82
11.2静力分析的求解方法 82
11.3静力分析的基本步骤 83
11.3.1建立有限元网格模型 83
11.3.2施加边界条件及载荷 83
11.3.3设置求解控制选项 83
11.3.4求解 83
11.3.5查看结果 84
11.4静力分析实例 84
11.4.1问题描述 84
11.4.2网格划分 85
11.4.3单元定义 85
11.4.4材料定义 85
11.4.5边界条件定义 86
11.4.6载荷定义 86
11.4.7创建载荷步 86
11.4.8求解控制 86
11.4.9求解并查看结果 87
11.5本章小结 88
第12章 模态分析 89
12.1概述 89
12.2模态分析的求解方法 89
12.3模态分析的基本步骤 90
12.3.1建立有限元网格模型 90
12.3.2施加边界条件 91
12.3.3设置求解控制选项 91
12.3.4求解 91
12.3.5查看结果 92
12.4有预应力的模态分析 92
12.4.1静力分析 92
12.4.2模态分析 92
12.5模态分析实例 93
12.5.1问题描述 93
12.5.2网格划分 93
12.5.3单元定义 94
12.5.4材料定义 94
12.5.5边界条件定义 94
12.5.6求解控制 94
12.5.7求解并查看结果 95
12.6有预应力的模态分析实例 98
12.6.1问题描述 98
12.6.2网格划分 98
12.6.3单元定义 99
12.6.4定义梁截面 99
12.6.5材料定义 99
12.6.6边界条件定义 99
12.6.7载荷定义 99
12.6.8静力分析 99
12.6.9模态分析 100
12.6.10查看结果 100
12.7本章小结 104
第13章 谐响应分析 105
13.1概述 105
13.2谐响应分析的求解方法 105
13.3谐响应分析的基本步骤 107
13.3.1建立有限元网格模型 107
13.3.2模态分析 107
13.3.3设置求解控制选项 108
13.3.4施加边界条件及载荷 109
13.3.5求解 109
13.3.6查看结果 109
13.4有预应力的谐响应分析 110
13.4.1静力分析 110
13.4.2谐响应分析 110
13.5谐响应分析实例 110
13.5.1问题描述 110
13.5.2网格划分 111
13.5.3单元定义 111
13.5.4设置实常数 112
13.5.5定义梁截面 112
13.5.6材料定义 112
13.5.7边界条件定义 112
13.5.8模态分析 112
13.5.9谐响应分析求解控制 113
13.5.10载荷定义 115
13.5.11求解并查看结果 115
13.6有预应力的谐响应分析实例 118
13.6.1问题描述 118
13.6.2谐响应分析求解控制 119
13.6.3载荷定义 120
13.6.4求解并查看结果 120
13.7本章小结 121
第14章 瞬态动力学分析 122
14.1概述 122
14.2瞬态动力学分析的求解方法 122
14.3瞬态动力学分析的基本步骤 123
14.3.1建立有限元网格模型 123
14.3.2设置求解控制选项 124
14.3.3施加边界条件及载荷 125
14.3.4建立初始条件 125
14.3.5求解 125
14.3.6查看结果 125
14.4有预应力的瞬态动力学分析 126
14.5瞬态动力学分析关键技术 126
14.5.1积分时间步长 126
14.5.2自动时间步长 128
14.5.3初始条件 128
14.5.4阻尼 130
14.6瞬态动力学分析实例 131
14.6.1问题描述 131
14.6.2瞬态动力学分析求解控制 132
14.6.3定义载荷函数 134
14.6.4载荷定义 137
14.6.5求解并查看结果 138
14.7有预应力的瞬态动力学分析实例 140
14.7.1问题描述 140
14.7.2第一载荷步求解控制 141
14.7.3边界条件定义 142
14.7.4载荷定义 142
14.7.5写出载荷步1 142
14.7.6第二载荷步求解控制 142
14.7.7边界条件定义 144
14.7.8载荷定义 144
14.7.9写出载荷步2 144
14.7.10求解并查看结果 144
14.8本章小结 145
第15章 响应谱分析 146
15.1概述 146
15.2响应谱分析的类型 146
15.3单点响应谱分析的基本步骤 147
15.3.1建立有限元网格模型 147
15.3.2获得模态解 147
15.3.3设置单点响应谱分析求解控制选项 147
15.3.4施加边界条件及载荷 148
15.3.5合并模态 148
15.3.6求解 148
15.3.7查看结果 148
15.4多点响应谱分析的基本步骤 148
15.4.1设置多点响应谱分析求解控制选项 148
15.4.2施加边界条件及载荷 149
15.4.3计算参与系数 149
15.5单点响应谱分析实例 149
15.5.1问题描述 149
15.5.2网格划分 150
15.5.3单元定义 150
15.5.4设置实常数 150
15.5.5定义梁截面 150
15.5.6材料定义 151
15.5.7边界条件定义 151
15.5.8模态分析 151
15.5.9单点响应谱分析求解控制 153
15.5.10载荷定义 153
15.5.11合并模态 155
15.5.12求解并查看结果 155
15.6多点响应谱分析实例 157
15.6.1问题描述 157
15.6.2多点响应谱分析求解控制 157
15.6.3定义载荷1 157
15.6.4计算参与系数1 158
15.6.5定义载荷2 158
15.6.6计算参与系数2 159
15.6.7合并模态 160
15.6.8求解并查看结果 160
15.7本章小结 161
第16章 随机振动分析 162
16.1概述 162
16.2随机振动分析的类型 162
16.3随机过程的数字特征 162
16.3.1均值 163
16.3.2方差 163
16.3.3标准偏差 163
16.3.4均方 163
16.3.5均方根 163
16.3.6正态分布 163
16.4单点随机振动分析的基本步骤 164
16.4.1建立有限元网格模型 164
16.4.2获得模态解 164
16.4.3设置随机振动分析求解控制选项 164
16.4.4设置阻尼 164
16.4.5施加边界条件及载荷 165
16.4.6计算参与系数 165
16.4.7设置输出控制选项 165
16.4.8合并模态 165
16.4.9求解 165
16.4.10查看结果 166
16.5多点随机振动分析的基本步骤 166
16.6单点随机振动分析实例 166
16.6.1问题描述 166
16.6.2随机振动分析求解控制 166
16.6.3设置阻尼 167
16.6.4载荷定义 167
16.6.5计算参与系数 169
16.6.6设置输出控制选项 169
16.6.7合并模态 170
16.6.8求解并查看结果 170
16.7多点随机振动分析实例 174
16.7.1问题描述 174
16.7.2定义载荷1 174
16.7.3计算参与系数1 175
16.7.4定义载荷2 175
16.7.5计算参与系数2 176
16.7.6后续求解及查看结果 176
16.8本章小结 179
第17章 几何非线性分析 180
17.1概述 180
17.2几何非线性涉及的问题及处理方法 180
17.2.1小应变大位移 180
17.2.2大应变 180
17.2.3应力刚化效应 181
17.2.4载荷和位移方向 181
17.2.5有限元网格模型的特殊要求 181
17.2.6几何非线性求解控制 182
17.2.7监视求解过程 182
17.3几何非线性分析实例 183
17.3.1问题描述 183
17.3.2网格划分 183
17.3.3单元定义 183
17.3.4设置实常数 183
17.3.5材料定义 184
17.3.6边界条件定义 184
17.3.7载荷定义 184
17.3.8求解控制 184
17.3.9求解并查看结果 184
17.4本章小结 186
第18章 材料非线性分析 187
18.1概述 187
18.2弹塑性涉及的问题及处理方法 187
18.2.1弹塑性 187
18.2.2 Bauschinger效应 188
18.2.3静水压力 188
18.2.4率相关性 188
18.2.5屈服准则 188
18.2.6流动准则 189
18.2.7强化准则 189
18.2.8弹塑性材料简化模型 190
18.2.9有限元网格模型的特殊要求 190
18.2.10弹塑性求解控制 190
18.3超弹性涉及的问题及处理方法 190
18.3.1超弹性 190
18.3.2超弹性材料简化模型 191
18.3.3有限元网格模型的特殊要求 191
18.3.4单元技术的特殊要求 191
18.3.5超弹性求解控制 191
18.4弹塑性材料非线性分析实例 192
18.4.1问题描述 192
18.4.2网格划分 192
18.4.3单元定义 193
18.4.4材料定义 193
18.4.5边界条件定义 193
18.4.6第一载荷步求解控制 193
18.4.7定义载荷1 195
18.4.8写出载荷步1 195
18.4.9第二载荷步求解控制 195
18.4.10定义载荷2 195
18.4.11写出载荷步2 195
18.4.12第三载荷步求解控制 195
18.4.13定义载荷3 195
18.4.14写出载荷步3 196
18.4.15 第四载荷步求解控制 196
18.4.16定义载荷4 196
18.4.17写出载荷步4 196
18.4.18求解并查看结果 196
18.5超弹性材料非线性分析实例 198
18.5.1问题描述 198
18.5.2网格划分 198
18.5.3单元定义 198
18.5.4设置实常数 198
18.5.5材料定义 198
18.5.6边界条件定义 199
18.5.7载荷定义 199
18.5.8求解控制 199
18.5.9求解并查看结果 200
18.6本章小结 201
第19章 接触非线性分析 202
19.1概述 202
19.2接触分析原理 202
19.3面-面接触 202
19.3.1建立面-面接触模型 202
19.3.2面-面接触分析关键技术 203
19.4点-面接触 206
19.4.1建立点-面接触模型 206
19.4.2点-面接触分析关键技术 207
19.5接触非线性求解控制 207
19.6 接触非线性分析实例1——过盈配合 207
19.6.1问题描述 208
19.6.2网格划分 208
19.6.3创建接触对 209
19.6.4单元定义 212
19.6.5材料定义 212
19.6.6边界条件定义 212
19.6.7载荷步1求解控制 213
19.6.8写出载荷步1 213
19.6.9载荷步2求解控制 213
19.6.10定义自由度载荷 214
19.6.11写出载荷步2 214
19.6.12求解并查看结果 214
19.7接触非线性分析实例2——钢球跌落 216
19.7.1问题描述 216
19.7.2网格划分 216
19.7.3创建接触对 217
19.7.4单元定义 217
19.7.5设置实常数 217
19.7.6材料定义 217
19.7.7边界条件定义 218
19.7.8载荷步1求解控制 218
19.7.9载荷步2求解控制 220
19.7.10求解并查看结果 220
19.8接触非线性分析实例3——钢球跌落 223
19.8.1问题描述 223
19.8.2网格划分 223
19.8.3创建接触对 223
19.8.4单元定义 224
19.8.5设置实常数 224
19.8.6查看结果 224
19.9接触非线性分析实例4——螺栓预紧 226
19.9.1问题描述 227
19.9.2网格划分 227
19.9.3创建接触对 228
19.9.4单元定义 229
19.9.5定义预紧截面 229
19.9.6材料定义 229
19.9.7 边界条件定义 229
19.9.8施加预紧力 229
19.9.9求解控制 230
19.9.10求解并查看结果 231
19.10本章小结 231
第20章 多体刚-柔系统分析 232
20.1概述 232
20.2多体刚-柔系统分析原理 232
20.3多体刚-柔系统建模 232
20.4多体刚-柔系统分析关键技术 233
20.4.1建立柔体模型 233
20.4.2建立刚体模型 233
20.4.3建立连接模型 233
20.5多体刚-柔系统分析求解控制 233
20.6多体刚-柔系统分析实例 234
20.6.1问题描述 234
20.6.2网格划分 234
20.6.3创建铰链连接1 236
20.6.4创建铰链连接2 237
20.6.5创建局部坐标系 239
20.6.6单元定义 239
20.6.7设置实常数 239
20.6.8材料定义 239
20.6.9边界条件定义 240
20.6.10定义铰链截面 240
20.6.11求解控制 240
20.6.12定义角位移表格数据 241
20.6.13施加角位移载荷 244
20.6.14求解并查看结果 245
20.7本章小结 250
参考文献 251