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第1章 ANSYS概述 1

1.1 有限元法的常用术语 1

1.2 有限元法的分析过程 2

1.3 ANSYS 18.0的配置 3

1.3.1 设置运行参数 3

1.3.2 启动与退出 5

1.4 ANSYS 18.0的用户界面 6

1.5 ANSYS分析的基本过程 8

1.5.1 前处理 8

1.5.2 加载并求解 8

1.5.3 后处理 9

第2章 几何建模 10

2.1 几何建模概论 10

2.1.1 自底向上创建几何模型 10

2.1.2 自顶向下创建几何模型 10

2.1.3 布尔运算操作 11

2.1.4 拖拉和旋转 12

2.1.5 移动和复制 12

2.1.6 修改模型（清除和删除） 12

2.1.7 从IGES文件几何模型导入到ANSYS 13

2.2 自顶向下创建几何模型（体素） 13

2.2.1 创建面体素 13

2.2.2 创建实体体素 14

2.3 自底向上创建几何模型 15

2.3.1 关键点 15

2.3.2 硬点 17

2.3.3 线 18

2.3.4 面 19

2.3.5 体 20

2.4 工作平面的使用 22

2.4.1 定义一个新的工作平面 22

2.4.2 控制工作平面的显示和样式 23

2.4.3 移动工作平面 23

2.4.4 旋转工作平面 23

2.4.5 还原一个己定义的工作平面 24

2.5 坐标系简介 24

2.5.1 总体和局部坐标系 24

2.5.2 显示坐标系 26

2.5.3 节点坐标系 27

2.5.4 单元坐标系 28

2.5.5 结果坐标系 28

2.6 使用布尔操作来修正几何模型 28

2.6.1 布尔运算的设置 29

2.6.2 布尔运算之后的图元编号 29

2.6.3 交运算 29

2.6.4 两两相交 30

2.6.5 相加 31

2.6.6 相减 31

2.6.7 利用工作平面做减运算 32

2.6.8 搭接 33

2.6.9 分割 33

2.6.10 粘接（或合并） 33

2.7 实例——轴承座的实体建模 34

2.7.1 GUI方式 34

2.7.2 命令流方式 40

第3章 划分网格 42

3.1 有限元网格概论 42

3.2 设定单元属性 43

3.2.1 生成单元属性表 43

3.2.2 在划分网格之前分配单元属性 43

3.3 网格划分的控制 45

3.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 45

3.3.2 映射网格划分中单元的默认尺寸 48

3.3.3 局部网格划分控制 48

3.3.4 内部网格划分控制 49

3.4 自由网格划分和映射网格划分控制 51

3.4.1 自由网格划分控制 51

3.4.2 映射网格划分控制 52

3.5 延伸和扫掠生成有限元模型 56

3.5.1 延伸（Extrude）生成网格 57

3.5.2 扫掠（VSWEEP）生成网格 58

3.6 编号控制 61

3.6.1 合并重复项 61

3.6.2 编号压缩 62

3.6.3 设定起始编号 62

3.6.4 编号偏差 63

3.7 实例——轴承座的网格划分 63

3.7.1 GUI方式 63

3.7.2 命令流方式 68

第4章 施加载荷 70

4.1 载荷概论 70

4.1.1 什么是载荷 70

4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 71

4.1.3 时间参数 72

4.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 73

4.2 施加载荷 73

4.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 73

4.2.2 施加载荷 74

4.2.3 利用表格来施加载荷 79

4.2.4 轴对称载荷与反作用力 81

4.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件 82

4.3 设定载荷步选项 84

4.3.1 通用选项 84

4.3.2 非线性选项 86

4.3.3 动力学分析选项 86

4.3.4 输出控制 87

4.3.5 毕-萨选项 87

4.3.6 谱分析选项 88

4.3.7 创建多载荷步文件 88

4.4 实例——轴承座的载荷和约束施加 88

4.4.1 GUI方式 88

4.4.2 命令流方式 91

第5章 求解 93

5.1 求解概论 93

5.1.1 使用直接求解法 94

5.1.2 使用稀疏矩阵直接求解法求解器 94

5.1.3 使用雅克比共轭梯度法求解器 94

5.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器 94

5.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器 95

5.1.6 使用自动迭代解法选项 95

5.1.7 获得解答 96

5.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 97

5.2.1 使用Abridged Solution菜单选项 97

5.2.2 使用Solution Controls对话框 97

5.3 多载荷步求解 98

5.3.1 多重求解法 98

5.3.2 使用载荷步文件法 99

5.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 100

5.4 重新启动分析 101

5.4.1 重新启动一个分析 102

5.4.2 多载荷步文件的重启动分析 105

5.5 预测求解时间和估计文件大小 107

5.5.1 估计运算时间 107

5.5.2 估计文件的大小 107

5.5.3 估计内存需求 107

5.6 实例——轴承座模型求解 108

第6章 后处理 109

6.1 后处理概述 109

6.1.1 什么是后处理 109

6.1.2 结果文件 110

6.1.3 后处理可用的数据类型 110

6.2 通用后处理器（POST1） 111

6.2.1 将数据结果读入数据库 111

6.2.2 列表显示结果 112

6.2.3 图像显示结果 115

6.2.4 映射结果到某一路径上 115

6.2.5 表面操作 115

6.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示 116

6.3 时间历程后处理（POST26） 118

6.3.1 定义和储存POST26变量 118

6.3.2 检查变量 120

6.3.3 POST26后处理器的其他功能 122

6.4 实例——轴承座计算结果后处理 123

6.4.1 GUI方式 123

6.4.2 命令流方式 126

第7章 静力分析 127

7.1 静力分析介绍 127

7.1.1 结构静力分析简介 127

7.1.2 静力分析的类型 128

7.1.3 静力分析基本步骤 128

7.2 实例导航——内六角扳手的静态分析 128

7.2.1 问题的描述 128

7.2.2 建立模型 129

7.2.3 定义边界条件并求解 137

7.2.4 查看结果 141

7.2.5 命令流方式 146

第8章 模态分析 147

8.1 模态分析概论 147

8.2 模态分析的基本步骤 147

8.2.1 建模 147

8.2.2 加载及求解 148

8.2.3 扩展模态 150

8.2.4 观察结果和后处理 152

8.3 实例导航——小发电机转子模态分析 153

8.3.1 分析问题 153

8.3.2 建立模型 153

8.3.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 158

8.3.4 查看结果 160

8.3.5 命令流方式 161

第9章 瞬态动力学分析 162

9.1 瞬态动力学概论 162

9.1.1 Full法 162

9.1.2 Mode Superposition法 163

9.1.3 Reduced法 163

9.2 瞬态动力学的基本步骤 163

9.2.1 前处理（建模和分网） 163

9.2.2 建立初始条件 164

9.2.3 设定求解控制器 165

9.2.4 设定其他求解选项 166

9.2.5 施加载荷 167

9.2.6 设定多载荷步 168

9.2.7 瞬态求解 168

9.2.8 后处理 169

9.3 实例导航——弹簧振子瞬态动力学分析 171

93.1 分析问题 171

9.3.2 建立模型 172

9.3.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解 176

9.3.4 查看结果 181

9.3.5 命令流实现 183

第10章 谐响应分析 184

10.1 谐响应分析概论 184

10.2 谐响应分析的基本步骤 185

10.2.1 建立模型（前处理） 185

10.2.2 加载和求解 185

10.2.3 观察模型（后处理） 191

10.3 实例导航——悬臂梁谐响应分析 193

10.3.1 分析问题 193

10.3.2 建立模型 193

10.3.3 查看结果 206

10.3.4 命令流方式 208

第11章 结构屈曲分析 209

11.1 结构屈曲概论 209

11.2 结构屈曲分析的基本步骤 209

11.2.1 前处理 209

11.2.2 获得静力解 210

11.2.3 获得特征值屈曲解 210

11.2.4 扩展解 212

11.2.5 后处理（观察结果） 213

11.3 实例导航——薄壁圆筒屈曲分析 214

11.3.1 问题描述 214

11.3.2 GUI路径模式 214

11.3.3 命令流方式 222

第12章 谱分析 223

12.1 谱分析概论 223

12.1.1 响应谱 223

12.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 224

12.1.3 功率谱密度（PSD） 224

12.2 实例导航——简单梁结构响应谱分析 224

12.2.1 问题描述 224

12.2.2 GUI操作方法 225

12.2.3 命令流方式 235

第13章 接触问题分析 236

13.1 接触问题概论 236

13.1.1 一般分类 236

13.1.2 接触单元 236

13.2 接触问题分析的步骤 237

13.2.1 建立模型并划分网格 238

13.2.2 识别接触对 238

13.2.3 定义刚性目标面 238

13.2.4 定义柔性体的接触面 238

13.2.5 设置实常数和单元关键点 239

13.2.6 控制刚性目标的运动 240

13.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件 240

13.2.8 定义求解和载荷步选项 240

13.2.9 求解 241

13.2.10 检查结果 242

13.3 实例导航——陶瓷套筒的接触分析 243

13.3.1 问题描述 243

13.3.2 建立模型并划分网格 243

13.3.3 定义边界条件并求解 251

13.3.4 后处理 256

13.3.5 命令流实现 260

第14章 非线性分析 261

14.1 非线性分析概论 261

14.1.1 非线性行为的原因 261

14.1.2 非线性分析的基本信息 262

14.1.3 几何非线性 264

14.1.4 材料非线性 265

14.1.5 其他非线性问题 267

14.2 非线性分析的基本步骤 268

14.2.1 前处理（建模和分网） 268

14.2.2 设置求解控制器 268

14.2.3 加载 269

14.2.4 求解 269

14.2.5 后处理 269

14.3 铆钉非线性分析 270

14.3.1 问题描述 271

14.3.2 建立模型 271

14.3.3 定义边界条件并求解 278

14.3.4 查看结果 280

14.3.5 命令流方式 284