第1章 有限元法简介 1
1.1 有限元法的产生 1
1.1.1 有限元法的发展过程 1
1.1.2 有限元法的基本思想 2
1.1.3 有限元法的分类 3
1.2 有限元法的步骤 3
1.2.1 有限元法基本步骤 3
1.2.2 有限元解的误差及产生原因 5
1.2.3 有限元法的特点 5
1.3 有限元法的应用 6
1.3.1 有限元法的应用领域 6
1.3.2 有限元法在工程中的应用 7
1.3.3 有限元法在产品开发中的作用 8
1.4 弹性力学基本知识 9
1.4.1 弹性力学的基本假设 9
1.4.2 弹性力学的基本变量 9
1.4.3 弹性力学的基本方程 12
1.4.4 弹性问题的能量原理 15
1.4.5 弹性力学的平面问题 17
习题 21
第2章 平面问题的有限元法 22
2.1 结构的离散化 22
2.2 单元分析 23
2.2.1 位移函数 23
2.2.2 单元应变 27
2.2.3 单元应力 28
2.2.4 单元刚度矩阵 28
2.3 单元等效节点力 31
2.4 整体分析 33
2.5 有限元法解题过程与算例 38
2.6 边界条件的处理 45
2.7 计算结果的整理 46
2.8 矩形单元 47
2.8.1 位移函数 48
2.8.2 单元应变 49
2.8.3 单元应力 49
2.8.4 单元刚度矩阵 50
2.8.5 单元等效节点力 50
2.8.6 整体平衡方程 50
2.8.7 矩形单元与三角形单元比较 51
2.8.8 解答的收敛性 51
习题 51
第3章 空间问题和轴对称问题有限元法 54
3.1 空间问题的特点 54
3.2 采用四面体单元解一般空间问题 54
3.2.1 结构离散化 54
3.2.2 单元位移函数 55
3.2.3 单元的应变与应力 56
3.2.4 单元刚度矩阵 57
3.2.5 单元等效节点力 58
3.3 轴对称问题的有限元法 59
3.3.1 轴对称问题定义 59
3.3.2 基本变量和基本方程 59
3.3.3 轴对称问题的网格划分 60
3.3.4 轴对称问题的单元分析 61
习题 66
第4章 等参数单元与数值积分 68
4.1 等参数单元的基本概念 68
4.2 平面8节点四边形等参数单元 70
4.2.1 单元位移函数 71
4.2.2 单元应变 73
4.2.3 单元应力 74
4.2.4 单元刚度矩阵 75
4.3 空间20节点六面体等参数单元 76
4.3.1 单元位移函数 76
4.3.2 单元应变 77
4.3.3 单元应力 79
4.3.4 单元刚度矩阵 80
4.3.5 单元等效节点力 81
4.4 高斯求积法 82
习题 85
第5章 ANSYS软件简介 87
5.1 ANSYS概述 87
5.1.1 ANSYS简介 87
5.1.2 ANSYS启动、退出与GUI环境 87
5.2 ANSYS常用菜单与对话框操作 89
5.2.1 主菜单 89
5.2.2 工具菜单 90
5.2.3 输入窗口 94
5.2.4 快捷功能图标按钮 94
5.2.5 工具条按钮 94
5.2.6 可见／隐藏按钮 95
5.2.7 对话框执行按钮 95
5.2.8 图形变换对话框 95
5.2.9 图形拾取 97
5.3 ANSYS的坐标系 98
5.3.1 总体坐标系 99
5.3.2 局部坐标系 99
5.3.3 工作平面 101
5.3.4 激活坐标系（当前坐标系） 104
5.4 ANSYS有限元分析过程及实例入门 105
5.4.1 ANSYS有限元分析的基本步骤 105
5.4.2 ANSYS分析实例入门 106
习题 116
第6章 实体建模技术 117
6.1 实体建模概述 117
6.1.1 ANSYS实体建模的方法 117
6.1.2 ANSYS实体建模菜单系统 118
6.2 创建基本几何对象 118
6.2.1 关键点的创建 118
6.2.2 线的创建 120
6.2.3 面的创建 123
6.2.4 体的创建 127
6.3 布尔运算 132
6.4 拖拉 135
6.5 编辑功能 135
6.5.1 缩放 136
6.5.2 移动 137
6.5.3 复制 137
6.5.4 镜像 138
6.5.5 编辑操作综合训练 139
6.6 合并重合几何对象 141
6.7 删除几何对象 142
6.8 轴承座实体建模实例 142
习题 149
第7章 网格划分与创建有限元模型技术 151
7.1 创建有限元模型概述 151
7.1.1 ANSYS创建有限元模型的方法 151
7.1.2 创建有限元模型的基本过程 151
7.2 定义单元属性 152
7.2.1 定义单元类型 152
7.2.2 定义实常数 154
7.2.3 定义材料属性 156
7.3 直接法创建有限元模型实例 159
7.4 网格划分控制 162
7.4.1 网格划分工具 163
7.4.2 设置单元属性 163
7.4.3 网格密度控制 164
7.4.4 单元尺寸控制 165
7.4.5 单元形状控制 167
7.4.6 网格划分器选择 168
7.4.7 网格加密操作 168
7.5 清除实体模型上的网格 169
习题 170
第8章 施加载荷与求解 171
8.1 求解概述 171
8.2 单载荷步求解过程 171
8.2.1 选择分析类型 171
8.2.2 设置分析类型选项 172
8.2.3 载荷及其分类 173
8.2.4 载荷步与载荷子步 173
8.2.5 设置载荷步选项 173
8.2.6 求解控制对话框 174
8.3 多载荷步求解 175
8.4 定义载荷 176
8.4.1 施加载荷的途径 176
8.4.2 定义载荷菜单系统 176
8.4.3 载荷显示 176
8.5 施加结构载荷 177
8.5.1 施加位移约束 177
8.5.2 施加集中力载荷 180
8.5.3 施加压力载荷 182
8.5.4 施加体载荷 185
8.5.5 施加惯性载荷 186
8.5.6 施加特殊载荷 187
8.6 进行求解 187
8.6.1 模型检查 188
8.6.2 选择合适的求解器 188
8.6.3 求解的实施 189
8.6.4 中断和重新启动 190
习题 190
第9章 后处理技术 192
9.1 后处理概述 192
9.1.1 后处理器 192
9.1.2 结果文件 192
9.1.3 结果数据 192
9.2 通用后处理技术 193
9.2.1 通用后处理的一般步骤 193
9.2.2 选择结果文件与结果数据 193
9.2.3 查看结果文件包含的结果序列 194
9.2.4 读入用于后处理的结果序列 194
9.2.5 结果输出方式控制 194
9.2.6 图形显示结果 195
9.2.7 列表显示结果信息 198
9.2.8 查询节点及单元结果 200
9.2.9 抓取结果显示图片 200
9.2.10 动画显示结果 201
9.3 时间历程后处理技术 201
9.3.1 定义和存储变量 202
9.3.2 变量的操作 205
9.3.3 查看变量 208
9.3.4 动画技术 211
习题 213
第10章 静力分析 214
10.1 结构静力分析简介 214
10.2 钢支架的平面问题分析 214
10.3 联轴器的三维结构分析 220
10.4 转轮的轴对称结构分析 228
10.5 轮子的周期对称结构分析 238
10.6 悬臂梁的几何非线性分析 242
习题 247
第11章 动力学分析 248
11.1 ANSYS动力分析简介 248
11.1.1 动力分析的概念 248
11.1.2 动力分析的类型 248
11.1.3 动力分析的基本步骤 249
11.2 飞机机翼的模态分析 254
11.3 弹簧质量系统的谐响应分析 260
11.4 钢梁的瞬态动力学分析 266
习题 276
参考文献 278