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第1章ANSYS 13.0简介 1

1.1有限元分析基本概念 1

1.1.1有限元分析基本思想 1

1.1.2有限元基本构成 2

1.1.3有限元分析基本步骤 3

1.2 ANSYS 13.0的基本功能 3

1.3 ANSYS 13.0的新功能 4

1.4 ANSYS 13.0的基本操作 9

1.4.1 ANSYS 13.0的启动方式 9

1.4.2 ANSYS 13.0的图形用户界面 11

1.4.3 ANSYS 13.0的文件格式 13

1.5有限元分析实例 14

1.5.1提出问题 14

1.5.2定义参数 14

1.5.3创建几何模型 18

1.5.4划分网格 20

1.5.5施加载荷 22

1.5.6求解 23

1.5.7结果分析 24

1.5.8结果比较 26

1.6本章小结 29

1.7练习题 29

第2章 实体建模 30

2.1 ANSYS建模基本方法 30

2.1.1实体建模方法 30

2.1.2直接生成法建模 32

2.1.3从CAD图形中导入实体模型 32

2.1.4三种建模方法的优缺点 32

2.2坐标系及其操作 33

2.2.1总体坐标系及其操作 33

2.2.2局部坐标系及其操作 35

2.2.3显示坐标系及其操作 37

2.2.4节点坐标系及其操作 38

2.2.5单元坐标系及其操作 40

2.2.6结果坐标系及其操作 40

2.3工作平面及使用 41

2.3.1显示和设置工作平面 41

2.3.2定义工作平面 43

2.3.3旋转和平移工作平面 44

2.4自底向上建模 45

2.4.1定义及操作关键点 45

2.4.2选择、查看和删除关键点 47

2.4.3定义及操作线 48

2.4.4选择、查看和删除线 51

2.4.5定义及操作面 52

2.4.6选择、查看和删除面 54

2.4.7定义体 54

2.4.8选择、查看和删除体 55

2.5自顶向下建模 56

2.5.1建立矩形面原始对象 56

2.5.2建立圆或环形面原始对象 57

2.5.3建立正多边形面原始对象 59

2.5.4建立长方体原始对象 60

2.5.5建立柱体原始对象 61

2.5.6建立多棱柱原始对象 61

2.5.7建立球体或部分球体原始对象 62

2.5.8建立锥体或圆台原始对象 63

2.5.9建立环体或部分环体原始对象 63

2.6布尔运算 64

2.6.1布尔运算的基础设置 64

2.6.2交运算 65

2.6.3加运算 69

2.6.4减运算 70

2.6.5切割运算 72

2.6.6搭接运算 76

2.6.7分割运算 77

2.6.8黏结运算 78

2.7模型修改 79

2.7.1移动图元 79

2.7.2复制图元 80

2.7.3镜像图元 81

2.7.4缩放图元 81

2.7.5转换图元坐标系 82

2.8运用组件 83

2.8.1组件和部件的操作 83

2.8.2通过组件和部件选择实体 84

2.9综合实例1——轴承座实体建模 84

2.10综合实例2——汽车连杆实体建模 91

2.11本章小结 96

2.12练习题 96

第3章 网格划分 99

3.1定义单元属性 99

3.1.1定义单元类型 99

3.1.2定义实常数 101

3.1.3定义材料参数 102

3.1.4分配单元属性 105

3.2网格划分控制 106

3.2.1网格划分工具 107

3.2.2 Smart Size网格划分控制 108

3.2.3尺寸控制 110

3.2.4单元形状控制 113

3.2.5网格划分器选择 114

3.3实体模型网格划分 117

3.3.1关键点网格划分 118

3.3.2线网格划分 118

3.3.3面网格划分 119

3.3.4体网格划分 119

3.3.5网格修改 121

3.4网格检查 123

3.4.1设置形状检查选项 123

3.4.2设置形状限制参数 124

3.4.3确定网格质量 125

3.5直接法生成有限元模型 125

3.5.1节点定义 126

3.5.2单元定义 130

3.6综合实例1——轴承座实体模型的网格划分 134

3.7综合实例2——汽车连杆实体模型的网格划分 136

3.8小结 140

3.9练习题 141

第4章 施加载荷及求解 142

4.1加载概述 142

4.1.1载荷类型 142

4.1.2载荷施加方式 143

4.1.3载荷步、子步和平衡迭代 144

4.1.4载荷步选项 145

4.1.5载荷的显示 146

4.2载荷的定义 146

4.2.1自由度约束 146

4.2.2集中载荷 150

4.2.3表面载荷 153

4.2.4体载荷 161

4.2.5特殊载荷 162

4.3求解 163

4.3.1选择合适的求解器 163

4.3.2求解多步载荷 165

4.3.3求解 167

4.4综合实例1——轴承座模型载荷施加及求解 168

4.5综合实例2——汽车连杆模型载荷施加及求解 171

4.6小结 173

4.7练习题 173

第5章 通用后处理器 174

5.1通用后处理器概述 174

5.1.1通用后处理器处理的结果文件 174

5.1.2结果文件读入通用后处理器 175

5.1.3浏览结果数据集信息 175

5.1.4读取结果数据集 176

5.1.5设置结果输出方式与图形显示方式 179

5.2图形显示计算结果 179

5.2.1绘制变形图 180

5.2.2绘制等值线图 181

5.2.3绘制矢量图 184

5.2.4绘制粒子轨迹图 185

5.2.5绘制破裂图和压碎图 185

5.3路径操作 186

5.3.1定义路径 186

5.3.2观察沿路径的结果 188

5.3.3进行沿路径的数学运算 190

5.4单元表 190

5.4.1创建和修改单元表 191

5.4.2基于单元表的数学运算 192

5.4.3根据单元表绘制结果图形 193

5.5载荷组合及其运算 194

5.5.1创建载荷工况 194

5.5.2载荷工况的读写 195

5.5.3载荷工况数学运算 195

5.6综合实例1——桁架计算 196

5.7综合实例2——轴承座及汽车连杆后处理分析 202

5.7.1轴承座后处理分析 202

5.7.2汽车连杆后处理分析 203

5.8本章小结 204

5.9练习题 204

第6章 时间历程后处理器 205

6.1定义和存储变量 205

6.1.1变量定义 206

6.1.2变量存储 207

6.1.3变量的导入 208

6.2变量的操作 209

6.2.1数学运算 209

6.2.2变量与数组相互赋值 210

6.2.3数据平滑 211

6.2.4生成响应频谱 212

6.3查看变量 213

6.3.1图形显示 213

6.3.2列表显示 215

6.4动画技术 217

6.4.1直接生成动画 217

6.4.2通过动画帧显示动画 217

6.4.3动画播放 219

6.5综合实例——钢球温度计算 219

6.5.1问题描述 219

6.5.2 GUI操作步骤 219

6.6小结 227

6.7练习题 227

第7章ANSYS结构分析及应用 228

7.1结构分析概述 228

7.1.1结构分析定义 228

7.1.2结构分析的类型 228

7.1.3结构分析所使用的单元 229

7.1.4材料模式界面 229

7.1.5阻尼 229

7.1.6求解方法 232

7.2结构静力分析 232

7.2.1结构静力分析求解步骤 233

7.2.2实例1——钢支架结构静力分析 233

7.2.3实例2——六角扳手结构静力分析 239

7.2.4更多的结构静力分析实例 256

7.3结构非线性分析 257

7.3.1结构非线性分析概述 257

7.3.2结构非线性分析基本步骤 258

7.3.3实例1——悬臂梁几何非线性分析 258

7.3.4实例2——钢棒单轴拉伸非线性分析 262

7.3.5其他例子 265

7.4模态分析 266

7.4.1模态分析简介 266

7.4.2模态分析步骤 266

7.4.3实例——飞机机翼模态分析 269

7.5瞬态动力学分析 274

7.5.1瞬态动力学分析简介 274

7.5.2瞬态动力学分析步骤 275

7.5.3瞬时动力学分析实例 277

7.6谐波响应分析 282

7.6.1谐波响应分析简介 282

7.6.2谐波响应分析步骤 282

7.6.3谐波响应分析实例 283

7.7谱分析 287

7.7.1谱分析简介 287

7.7.2谱分析步骤 288

7.7.3谱分析实例 289

7.8屈曲分析 296

7.8.1屈曲分析简介 297

7.8.2屈曲分析步骤 297

7.8.3屈曲分析实例 300

7.8.4其他例子 304

7.9本章小结 305

第8章ANSYS结构优化设计 306

8.1优化设计基本概念 306

8.2优化设计的过程与步骤 308

8.2.1生成分析文件 309

8.2.2建立优化参数 312

8.2.3指定分析文件 312

8.2.4声明优化变量 312

8.2.5选择优化工具或优化方法 315

8.2.6指定优化循环控制方式 317

8.2.7进行优化分析 318

8.2.8查看优化结果 319

8.3优化设计实例 321

8.3.1问题描述 321

8.3.2 GUI操作步骤 321

8.4小结 328

8.5练习题 329

参考文献 330