ANSYS 19.0有限元分析从入门到精通

　　本书以ANSYS19.0为依托，对 ANSYS分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了 ANSYS的具体工程应用方法。 本书前7章为操作基础，详细介绍了 ANSYS分析全流程的基本步骤和方法：第1章 ANSYS概述；第2章几何建模；第3章建模实例；第4章网格划分：第5章施加载荷；第6章求解；第7章后处理。后8章为专题实例，按不同的分析专题讲解了各种分析专题的参数设置方法与技巧：第8章静力分析；第9章模态分析；第10章谐响应分析；第11章瞬态动力学分析；第12章谱分析；第13章结构屈曲分析；第14章非线性分析；第15章接触问题分析。 本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习 ANSYS软件的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用 ANSYS软件的参考书。

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前言

第 1 章 1.1 ANSYS 概述

1.1 CAE 软件简介 

1.2 有限元法简介

1.2.1 有限元法的基本思想 

1.2.2 有限元法的特点 

1.2.3 有限元模型 

1.2.4 自由度 

1.2.5 节点和单元

 1.3 ANSYS 概述

1.3.1 ANSYS 的功能

1.3.2 ANSYS 的发展

1.3.3 ANSYS 19.0 的启动

1.3.4 ANSYS 19.0 运行环境配置 1.4 程序结构

1.4.1 处理器

1.4.2 文件格式

1.4.3 输入方式

1.4.4 输出文件类型

1.5 ANSYS 分析求解过程

1.5.1 前处理

1.5.2 加载并求解

1.5.3 后处理

1.5.4 实例导航一导弹发动机药柱承受温度和内压载荷数值模拟

第 2 章几何建模

2.1 几何建模概论

2.1.1 自底向上创建几何模型

2.1.2 自顶向下创建几何模型

2.1.3 布尔运算操作

2.1.4 拖拉和旋转

2.1.5 移动和复制

2.1.6 修改模型（清除和删除）

2.1.7 从 IGES 文件几何模型导入到 ANSYS

2.2 自顶向下创建几何模型（体素）

2.2.1 创建面体素 

2.2.2 创建实体体素 

2.3 自底向上创建几何模型

2.3.1 关键点 

2.3.2 硬点 

2.3.3 线 

2.3.4 面 

2.3.5 体 

2.4 工作平面的使用

2.4.1 定义一个新的工作平面 

2.4.2 控制工作平面的显示和样式 

2.4.3 移动工作平面 

2.4.4 旋转工作平面

2.4.5 还原一个已定义的工作平面 

2.4.6 工作平面的高级用途 

2.5 坐标系简介

2.5.1 总体和局部坐标系

2.5.2 显示坐标系

2.5.3 节点坐标系

2.5.4 单元坐标系

2.5.5 结果坐标系

2.6 使用布尔操作来修正几何模型

2.6.1 布尔运算的设置

2.6.2 布尔运算之后的图元编号 

2.6.3 交运算 

2.6.4 两两相交 

2.6.5 相加 

2.6.6 相减

2.6.7 利用工作平面作减运算 

2.6.8 搭接 

2.6.9 分割

2.6.10 粘接（或合并）

2.7 移动、复制和缩放几何模型

2.7.1 按照样本生成图元

2.7.2 由对称映像生成图元

2.7.3 将样本图元转换坐标系 

2.7.4 实体模型图元的缩放

实例导航一导弹发动机药柱建模 

2.8.1 自底向上建立药柱模型 

2.8.2 布尔操作建立药柱模型 

2.8.3 导入 SolidWorks 中创建的药柱模型

第 3 章建模实例

3.1 实例导航一儿何模型的输入

3.1.1 输入 IGES 单一实体

3.1.2 输入 SAT 单一实体

3.1.3 输入 SAT 实体集合

3.1.4 输入 Parasolid 单一实体

3.2 实例导航一一对输入模型修改

3.2.1 自顶向下建模实例

3.2.2 自底向上建模实例

第 4 章网格划分

4.1 有限元网格概论

4.2 设定单元属性

4.2.1 生成单元属性表

4.2.2 在划分网格之前分配单元属性

4.3 网格划分的控制

4.3.1 ANSYS 网格划分工具（MeshTool)

4.3.2 单元形状

4.3.3 选择自由或映射网格划分

4.3.4 控制单元边中节点的位置

4.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing)

4.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸

4.3.7 局部网格划分控制

4.3.8 内部网格划分控制

4.3.9 生成过渡枝惟单元

4.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式

 4.3.11 执行层网格划分 

4.4 自由网格划分和映射网格划分控制

4.4.1 自由网格划分

4.4.2 映射网格划分

4.5 给实体模型划分有限元网格

4.5.1 用 xMESH 命令生成网格

4.5.2 生成带方向节点的梁单元网格

4.5.3 在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元

4.6 延伸和扫略生成有限元模型

4.6.1 延伸（Extrude）生成网格

4.6.2 扫略（VSWEEP）生成网格

4.7 修正有限元模型

4.7.1 局部细化网格

4.7.2 移动和复制节点和单元

4.7.3 控制面、线和单元的法向

4.7.4 修改单元属性

4.8 直接通过节点和单元生成有限元模型

4.8.1 节点

4.8.2 单元

4.9 编号控制

4.9.1 合并重复项

4.9.2 编号压缩

4.9.3 设定起始编号

4.9.4 编号偏差

4.10 实例导航一一导弹发动机药柱模型网格划分

4.10.1 采用智能分网

4.10.2 采用扫略分网

4.10.3 采用延伸分网

第 5 章施加载荷

5.1 载荷概论

5.1.1 什么是载荷

5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代

5.1.3 时间参数

5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷

5.2 施加载荷

5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷

5.2.2 施加载荷

5.2.3 利用表格来施加载荷

5.2.4 轴对称载荷与反作用力

5.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件

5.3 设定载荷步选项

5.3.1 通用选项

5.3.2 非线性选项

5.3.3 动力学分析选项

5.3.4 输出控制 5.3.5 Biot-Savart 选项 5.3.6 谱分析选项 5.3.7 创建多载荷步文件

5.4 实例导航一一导弹发动机药柱模型载荷施加

5.4.1 单载荷步的施加

5.4.2 多载荷步的施加

5.4.3 表格及函数载荷的施加

第 6 章求解

6.1 求解概论

6.1.1 使用直接求解法

6.1.2 使用稀疏矩阵直接求解法求解器

6.1.3 使用雅克比共轭梯度法水解器

6.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器 6.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器 

6.1.6 使用自动迭代解法选项 

6.1.7 获得解答

6.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型

6.2.1 使用 Abridged Solution 菜单选项

6.2.2 使用求解控制对话框

6.3 多载荷步求解

6.3.1 多重求解法

6.3.2 使用载荷步文件法

6.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法）

6.4 重新启动分析

6.4.1 重新启动一个分析

6.4.2 多载荷步文件的重启动分析

6.5 预测求解时间和估计文件大小

6.5.1 估计运算时间

6.5.2 估计文件的大小

6.5.3 估计内存需求

6.6 实例导航一一导弹发动机药柱模型求解

6.6.1 单载荷步求解

6.6.2 多载荷步求解

第 7 章后处理

7.1 后处理概述

7.1.1 什么是后处理

7.1.2 结果文件

7.1.3 后处理可用的数据类型

7.2 通用后处理器（POSTI)

7.2.1 将数据结果读入数据库 

7.2.2 列表显示结果 

7.2.3 图像显示结果 

7.2.4 映射结果到某一路径上 

7.2.5 表面操作

7.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示

7.3 时间历程后处理（POST26)

7.3.1 定义和储存 POST26 变量

7.3.2 检查变量

7.3.3 POST26 后处理器的其他功能

7.4 实例导航一一导弹发动机药柱模型结果后处

7.4.1 通用后处理器

7.4.2 时间历程处理器

第 8 章静力分析 10.8.1 静力分析介绍

8.1.1 结构静力分析简介

8.1.2 静力分析的类型

8.1.3 静力分析基本步骤

8.2 实例导航一一悬臂梁的横向切应力分析

8.2.1 问题的描述

8.2.2 GUI 路径模式

8.2.3 命令流方式

8.3 实例导航一一内六角扳手的静态分析

8.3.1 问题的描述

8.3.2 建立模型

8.3.3 定义边界条件并求解

8.3.4 查香结果

8.3.5 命令流方式

8.4 实例导航钢桁架桥静力受力分析

8.4.1 问题描述

8.4.2 GUI 操作方法

8.4.3 命令流实现

8.5 实例导航一联轴体的静力分析实例

8.5.1 问题描述 

8.5.2 建立模型

8.5.3 定义边界条件并求解 

8.5.4 查看结果 

8.5.5 命令流方式

第 9 章模态分析

9.1 模态分析概论

9.2 模态分析的基本步骤

9.2.1 建模

9.2.2 加载及求解

9.2.3 扩展模态

9.2.4 观察结果和后处理

9.3 实例导航一钢桁架桥模态分析

9.3.1 问题描述

9.3.2 GUI 操作方法

9.3.3 命令流实现

9.4 实例导航一一小发电机转子模态分析

9.4.1 分析问题

9.4.2 建立模型

9.4.3 进行模态设置，定义边界条件并求解 9.4.4 查看结果 

9.4.5 命令流方式

9.5 实例导航一一压电变换器的自振频率分析

9.5.1 问题描述

9.5.2 GUI 模式

9.5.3 命令流方式

第 10 章谐响应分析

10.1 谐响应分析概论

10.2 请响应分析的基本步骤

10.2.1 建立模型（前处理）

10.2.2 加载和求解

10.2.3 观察模型（后处理）

10.3 实例导航弹簧质子系统的谐响应分析

10.3.1 问题描述

10.3.2 GUI 模式

10.3.3 命令流方式

10.4 实例导航一一悬臂梁请响应分析

10.4.1 分析问题

10.4.2 建立模型

10.4.3 查看结果

10.4.4 命令流方式

第 11 章瞬态动力学分析

11.1 瞬态动力学概论

11.1.1 Full 法（完全法）

11.1.2 Mode Superposition 法（模态叠加法）

11.1.3 Reduced 法（减缩法）

11.2 瞬态动力学的基本步骤

11.2.1 前处理（建模和分网）

11.2.2 建立初始条件

11.2.3 设定求解控制器

11.2.4 设定其他求解选项

11.2.5 施加载荷

11.2.6 设定多载荷步

11.2.7 瞬态求解

11.2.8 后处理

11.3 实例导航哥伦布阻尼的自由振动分析

11.3.1 问题描述

11.3.2 GUI 模式

11.3.3 命令流方式

11.4 实例导航一瞬态动力学分析实例

11.4.1 分析问题

11.4.2 建立模型

11.4.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解

 11.4.4 查看结果 

11.4.5 命令流实现

第 12 章谱分析

12.1 谱分析概论

12.1.1 响应谱

12.1.2 动力设计分析方法（DDAM)

12.1.3 功率谱密度（PSD)

12.2 谱分析的基本步

12.2.1 前处理

12.2.2 模态分析 

12.2.3 谱分析 

12.2.4 扩展模态 

12.2.5 合并模态 

12.2.6 后处理

123 实例导航一支撑平板的动力效果分析

12.3.1 问题描述

12.3.2 GUI 路径模式

12.3.3 命令流方式

第 13 章结构屈曲分析

13.1 结构屈曲概论

13.2 结构屈曲分析的基本步骤

13.2.1 前处理

13.2.2 获得静力解

13.2.3 获得特征值屈曲解

13.2.4 扩展解

13.2.5 后处理（观察结果）

13.3 实例导航薄壁圆简屈曲分析

13.3.1 问题描述

13.3.2 GUI 路径模式

13.3.3 命令流方式

第 14 章非线性分析

14.1 非线性分析概论

14.1.1 非线性行为的原因

14.1.2 非线性分析的基本信息

14.1.3 几何非线性

14.3.1 问题描述 

14.3.2 建立模型

14.3.3 定义边界条件并求解 

14.3.4 查看结果

14.3.5 命令流方式

第 15 章接触问题分析

15.1 接触问题概论

15.1.1 一般分类

15.1.2 接触单元

15.2 接触问题分析的步骤

15.2.1 建立模型并划分网格

15.2.2 识别接触对

15.2.3 定义刚性目标面

15.2.4 定义柔性体的接触面 

15.2.5 设置实常数和单元关键点 

15.2.6 控制刚性目标的运动

15.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件 15.2.8 定义求解和载荷步选项 

15.2.9 求解 

15.2.10 检查结果

15.3 实例导航一陶瓷套筒的接触分析

15.3.1 问题描述

15.3.2 建立模型并划分网格

15.3.3 定义边界条件并求解

15.3.4 后处理

15.3.5 命令流实现

14.1.4 材料非线性

14.1.5 其他非线性问题

14.2 非线性分析的基本步骤

14.2.1 前处理（建模和分网）

14.2.2 设置求解控制器

14.2.3 设定其他求解选项

14.2.4 加载

14.2.5 求解

14.2.6 后处理

14.3 实例导航铆钉