本書共分為5篇，分別為：入門篇、靜力分析篇、動(dòng)力分析篇、非線性分析篇、熱分析篇。入門篇介紹了ANSYS的安裝、基本功能、界面菜單和基本求解過程，使讀者對(duì)ANSYS有一個(gè)基本的了解，為后面進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。其余4篇是根據(jù)實(shí)際工程問題而分類的，在每一篇里，首先對(duì)進(jìn)行該主題下問題求解時(shí)用到的基本概念、方法和用ANSYS實(shí)現(xiàn)該問題求解的分析過程給予總結(jié)，使讀者對(duì)該問題有一個(gè)全面和清晰的認(rèn)識(shí)。接著選用若干個(gè)典型的實(shí)例講解用ANSYS求解該類問題的思路、方法和步驟，并在實(shí)例的講解過程中結(jié)合實(shí)際工程問題總結(jié)用ANSYS求解該類問題的技術(shù)難點(diǎn)、求解技巧及常見錯(cuò)誤。在每個(gè)實(shí)例的最后還給出了該實(shí)例的命令流，可以方便讀者了解ANSYS命令流方式的操作，為進(jìn)一步的進(jìn)修打下一定的基礎(chǔ)。 本書可作為理工科院校相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生及教師學(xué)習(xí)ANSYS軟件的教材或參考書，也可作為從事航空航天、機(jī)械制造、汽車、鐵道、軍工、能源、水利和土木工程等科學(xué)研究的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和使用ANSYS的參考書。本書適用于對(duì)ANSYS有一定了解的人員作為參考用書，也適合于ANSYS的初學(xué)者作為學(xué)習(xí)ANSYS的入門教材。I. 入門篇 1
第1章 ANSYS基本介紹 2
1.1 ANSYS 6.1的安裝 3
1.1.1 ANSYS 6.1的硬件環(huán)境 3
1.1.2 ANSYS 6.1的安裝 3
1.2 ANSYS 6.1的啟動(dòng)和配置 6
1.2.1 指定許可證服務(wù)器 7
1.2.2 ANSYS 6.1 的啟動(dòng) 8
1.2.3 ANSYS 6.1運(yùn)行環(huán)境的配置 9
1.3 ANSYS界面介紹 10
1.3.1 實(shí)用菜單 11
1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)工具欄 13
1.3.3 主菜單 13
1.4 ANSYS輸出文件 14
1.4.1 ANSYS數(shù)據(jù)庫 15
1.4.2 ANSYS Log文件 15
1.4.3 ANSYS輸出文件類型 15
第2章 建立模型 17
2.1 設(shè)置工作目錄 17
2.2 指定作業(yè)名和分析標(biāo)題 18
2.2.1 定義作業(yè)名 18
2.2.2 定義分析標(biāo)題 18
2.3 定義圖形界面過濾參數(shù) 19
2.4 ANSYS的單位制 19
2.5 定義單元類型 20
2.6 定義單元實(shí)常數(shù) 22
2.6.1 實(shí)常數(shù)簡介 22
2.6.2 定義實(shí)常數(shù)的GUI 操作步驟 23
2.6.3 梁單元截面 24
2.7 定義材料屬性 31
2.8 關(guān)于建立模型的基本概念 32
2.8.1 建模概述 33
2.8.2 建立模型的方法 33
2.9 坐標(biāo)系 35
2.9.1 總體坐標(biāo)系 35
2.9.2 局部坐標(biāo)系 35
2.9.3 顯示坐標(biāo)系 39
2.9.4 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 39
2.9.5 單元坐標(biāo)系 41
2.9.6 結(jié)果坐標(biāo)系 41
2.9.7 工作平面 42
2.10 實(shí)體建模 42
2.10.1 實(shí)體建模概述 42
2.10.2 用自底向上的方法建模 43
2.10.3 自頂向下建模 45
2.10.4 布爾運(yùn)算 47
2.11 對(duì)實(shí)體模型劃分網(wǎng)格 56
2.11.1 網(wǎng)格類型 57
2.11.2 定義單元屬性 57
2.11.3 網(wǎng)格劃分控制 59
2.11.4 自由網(wǎng)格的劃分 63
2.11.5 映射網(wǎng)格的劃分 63
2.11.6 對(duì)體掃掠生成網(wǎng)格 66
2.11.7 對(duì)面拖拉操作生成體 及網(wǎng)格 69
2.12 耦合和約束 70
2.12.1 耦合 70
2.12.2 約束方程 72
2.13 模型的合并和歸檔 73
第3章 加載和求解 76
3.1 加載 76
3.1.1 關(guān)于載荷的一些概念 76
3.1.2 載荷的施加 78
3.2 求解 84
3.2.1 進(jìn)入求解器 85
3.2.2 定義分析類型 85
3.2.3 求解控制 86
3.2.4 分析選項(xiàng) 88
3.2.5 進(jìn)行求解 88
3.2.6 可能出現(xiàn)的問題 89
第4章 后處理 90
4.1 通用后處理器(POST1) 90
4.1.1 將結(jié)果數(shù)據(jù)讀入數(shù)據(jù)庫 90
4.1.2 通用后處理的一些 選項(xiàng)控制 92
4.1.3 圖形顯示結(jié)果數(shù)據(jù) 93
4.1.4 列表顯示結(jié)果數(shù)據(jù) 96
4.2 單元表 96
4.2.1 單元表的創(chuàng)建 97
4.2.2 單元表的顯示 102
4.2.3 單元表的操作 103
4.3 路徑 104
4.3.1 定義路徑 104
4.3.2 映射路徑數(shù)據(jù) 105
4.3.3 觀察路徑項(xiàng) 106
4.3.4 對(duì)路徑進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算 108
4.3.5 存儲(chǔ)或恢復(fù)路徑數(shù)據(jù) 108
4.4 時(shí)間歷程后處理器(POST26) 109
4.4.1 變量查看器 109
4.4.2 進(jìn)入時(shí)間歷程后處理器 110
4.4.3 定義變量 111
4.4.4 對(duì)變量進(jìn)行處理計(jì)算 112
4.4.5 查看結(jié)果 114
第5章 六方孔螺釘頭用扳手 的靜力分析 116
5.1 問題描述 116
5.2 建立模型 116
5.2.1 設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題 117
5.2.2 設(shè)定單位制和一些參數(shù) 118
5.2.3 定義單元類型 119
5.2.4 定義材料屬性 121
5.2.5 建立扳手模型 121
5.3 定義邊界條件并求解 128
5.3.1 施加位移邊界 129
5.3.2 顯示位移邊界 131
5.3.3 在扳手柄上施加面力 132
5.3.4 寫第一個(gè)載荷步文件 135
5.3.5 在扳手柄上施加 向下的面力 135
5.3.6 寫第二個(gè)載荷步文件 136
5.3.7 從載荷步文件求解 136
5.4 查看結(jié)果 137
5.4.1 讀入第一個(gè)載荷步并 查看結(jié)果 137
5.4.2 讀入第二個(gè)載荷步并查看 139
5.5 命令流輸入 141
II. 靜力分析篇 144
第6章 靜力分析介紹 145
6.1 結(jié)構(gòu)靜力分析中用到的單元 145
6.2 靜力分析的類型 146
6.2.1 平面問題 147
6.2.2 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)問題 147
6.2.3 周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)問題 147
6.3 靜力分析基本步驟 147
6.3.1 建立模型 148
6.3.2 加載并求解 148
6.3.3 查看結(jié)果 154
第7章 平面問題分析實(shí)例 155
7.1 問題描述 155
7.2 建立模型 155
7.2.1 設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題 155
7.2.2 定義單元類型 156
7.2.3 定義實(shí)常數(shù) 157
7.2.4 定義材料屬性 158
7.2.5 建立盤面模型 159
7.2.6 對(duì)盤面劃分網(wǎng)格 161
7.3 定義邊界條件并求解 163
7.3.1 施加位移邊界 163
7.3.2 施加轉(zhuǎn)速慣性載荷并求解 165
7.4 查看結(jié)果 166
7.4.1 旋轉(zhuǎn)結(jié)果坐標(biāo)系 166
7.4.2 查看變形 166
7.4.3 查看應(yīng)力 167
7.5 命令流輸入 169
第8章 軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的靜力分析實(shí)例 171
8.1 問題描述 171
8.2 建立模型 172
8.2.1 設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題 172
8.2.2 定義單元類型 173
8.2.3 定義材料屬性 174
8.2.4 建立輪盤截面 175
8.2.5 對(duì)盤截面進(jìn)行分割 179
8.2.6 對(duì)盤截面進(jìn)行網(wǎng)格劃分 180
8.3 定義邊界條件并求解 182
8.3.1 施加位移約束 182
8.3.2 施加離心載荷并求解 184
8.4 查看結(jié)果 187
8.4.1 查看變形 188
8.4.2 查看應(yīng)力 190
8.5 命令流輸入 192
第9章 周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)的靜力 分析實(shí)例 197
9.1 問題描述 197
9.2 建立模型 198
9.2.1 設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題 198
9.2.2 定義單元類型 199
9.2.3 定義材料屬性 200
9.2.4 建立輪盤截面 201
9.2.5 對(duì)盤截面進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 生成實(shí)體 204
9.2.6 創(chuàng)建均壓孔 205
9.2.7 對(duì)基本扇區(qū)進(jìn)行分割 207
9.2.8 定義周期對(duì)稱分析選項(xiàng) 211
9.2.9 對(duì)盤扇區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分 213
9.3 定義邊界條件并求解 219
9.3.1 施加位移約束 219
9.3.2 施加離心載荷并求解 221
9.4 查看結(jié)果 224
9.4.1 旋轉(zhuǎn)結(jié)果坐標(biāo)系 225
9.4.2 查看變形 225
9.4.3 查看應(yīng)力 227
9.5 命令流輸入 230
III. 動(dòng)力分析篇 236
第10章 動(dòng)力學(xué)分析介紹 237
10.1 動(dòng)力分析簡介 237
10.2 動(dòng)力學(xué)分析分類 237
10.2.1 模態(tài)分析 237
10.2.2 諧響應(yīng)分析 239
10.2.3 瞬態(tài)動(dòng)力分析 240
10.2.4 譜分析 241
10.3 各類動(dòng)力學(xué)分析的基本步驟 242
10.3.1 模態(tài)分析的基本步驟 242
10.3.2 諧響應(yīng)分析的基本步驟 250
10.3.3 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析的 基本步驟 257
10.3.4 譜分析的基本步驟 264
第11章 有預(yù)應(yīng)力作用結(jié)構(gòu)的 模態(tài)分析實(shí)例 270
11.1 問題描述 270
11.2 建立模型 270
11.2.1 指定分析標(biāo)題并設(shè)置 分析范疇 271
11.2.2 定義單元類型 272
11.2.3 定義材料性能 273
11.2.4 建立輪盤截面幾何模型 274
11.2.5 對(duì)輪盤截面進(jìn)行 有限元分網(wǎng) 281
11.2.6 旋轉(zhuǎn)出整個(gè)輪盤的 有限元模型 282
11.3 定義邊界條件并求解 285
11.3.1 節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)變換 286
11.3.2 進(jìn)行靜力分析 287
11.3.3 進(jìn)行模態(tài)分析 291
11.4 結(jié)果分析 293
11.4.1 列出固有頻率 293
11.4.2 觀察解得的模態(tài) 293
11.5 命令流輸入 297
第12章 周期對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模態(tài) 分析實(shí)例 301
12.1 問題描述 301
12.2 建立模型 301
12.3 定義邊界條件并求解 302
12.3.1 定義分析選項(xiàng) 303
12.3.2 設(shè)定周期對(duì)稱求解選項(xiàng) 304
12.3.3 開始求解 305
12.4 查看結(jié)果 306
12.4.1 擴(kuò)展結(jié)果 306
12.4.2 讀入結(jié)果 306
12.4.3 查看模態(tài) 307
12.5 命令流輸入 309
第13章 有預(yù)應(yīng)力作用結(jié)構(gòu)的 諧響應(yīng)實(shí)例 315
13.1 問題描述 315
13.2 建立模型 315
13.2.1 指定分析標(biāo)題并設(shè)置 分析范疇 316
13.2.2 定義單元類型 316
13.2.3 定義材料性能和實(shí)常數(shù) 317
13.2.4 生成節(jié)點(diǎn) 319
13.2.5 生成弦單元 321
13.3 定義邊界條件、加載并求解 322
13.3.1 定義載荷和邊界條件 322
13.3.2 進(jìn)行靜力分析 324
13.3.3 進(jìn)行模態(tài)分析 327
13.3.4 進(jìn)行諧響應(yīng)分析 330
13.4 觀察分析結(jié)果 335
13.4.1 利用POST1觀察結(jié)果 336
13.4.2 利用POST26觀察結(jié)果 339
13.5 命令流輸入 342
第14章 瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析實(shí)例 345
14.1 問題描述 345
14.2 建立模型 345
14.2.1 指定分析標(biāo)題并設(shè)置 分析范疇 346
14.2.2 定義單元類型 347
14.2.3 定義單元實(shí)常數(shù) 347
14.2.4 定義材料性能 349
14.2.5 定義節(jié)點(diǎn) 350
14.2.6 生成梁單元和質(zhì)量單元 352
14.3 定義邊界條件、加載并求解 353
14.3.1 指定分析類型及 分析選項(xiàng) 353
14.3.2 定義主自由度 354
14.3.3 定義載荷步選項(xiàng)并求解 355
14.4 觀察分析結(jié)果 360
14.4.1 利用POST26觀察 縮減法結(jié)果 361
14.4.2 擴(kuò)展處理 364
14.4.3 利用POST1觀察結(jié)果 365
14.5 命令流輸入 369
第15章 隨機(jī)振動(dòng)和隨機(jī)疲勞 分析實(shí)例 372
15.1 問題描述 372
15.2 建立模型 373
15.2.1 指定分析標(biāo)題并 設(shè)置分析范疇 373
15.2.2 定義單元類型 374
15.2.3 定義單元實(shí)常數(shù) 375
15.2.4 指定材料特性 376
15.2.5 建立梁有限元模型 377
15.2.6 建立板殼有限元模型 382
15.3 定義邊界條件、加載并求解 387
15.3.1 定義載荷和邊界條件 387
15.3.2 進(jìn)行模態(tài)求解 388
15.3.3 獲得譜解 390
15.3.4 模態(tài)合并 393
15.4 觀察分析結(jié)果 394
15.4.1 利用POST1觀察結(jié)果 394
15.4.2 在POST26處理器中計(jì)算 PSD響應(yīng) 399
15.4.3 在POST26后處理器中 計(jì)算協(xié)方差 404
15.4.4 隨機(jī)疲勞計(jì)算 406
15.5 命令流輸入 407
第16章 單點(diǎn)響應(yīng)譜分析實(shí)例 411
16.1 問題描述 411
16.2 建立模型 411
16.3 定義邊界條件、加載并求解 413
16.3.1 定義載荷和邊界條件 413
16.3.2 進(jìn)行模態(tài)求解 413
16.3.3 獲得譜解 414
16.3.4 擴(kuò)展模態(tài) 417
16.3.5 模態(tài)合并 418
16.4 觀察分析結(jié)果 419
16.4.1 結(jié)果列表 419
16.4.2 云圖顯示結(jié)果 423
16.5 命令流輸入 425
IV. 非線性分析篇 428
第17章 非線性結(jié)構(gòu)分析 429
17.1 非線性結(jié)構(gòu)分析簡介 429
17.1.1 非線性結(jié)構(gòu)的定義 429
17.1.2 非線性結(jié)構(gòu)分析注意事項(xiàng) 430
17.2 非線性結(jié)構(gòu)分析的分析過程 431
17.2.1 建模 431
17.2.2 加載求解 431
17.2.3 結(jié)果后處理 438
17.3 幾何非線性 440
17.3.1 幾何非線性簡介 440
17.3.2 大應(yīng)變效應(yīng) 440
17.3.3 對(duì)幾何非線性情況 的處理方法 441
17.4 材料非線性 442
17.4.1 進(jìn)行塑性分析時(shí)的ANSYS 輸入 443
17.4.2 塑性分析中的輸出量 443
17.4.3 塑性分析中的一些 基本原則 443
17.4.4 查看結(jié)果 444
17.5 狀態(tài)非線性 444
17.5.1 點(diǎn)-點(diǎn)接觸分析 445
17.5.2 點(diǎn)-面接觸分析 445
17.5.3 面-面的接觸分析 446
第18章 非線性瞬態(tài)分析實(shí)例 447
18.1 問題描述 447
18.2 模型建立 448
18.2.1 設(shè)置分析標(biāo)題 448
18.2.2 定義單元類型 449
18.2.3 定義材料性質(zhì)和強(qiáng)化 數(shù)據(jù)表 450
18.2.4 建立有限元模型 452
18.3 定義分析類型、加載并求解 456
18.3.1 定義分析類型和求解選項(xiàng) 456
18.3.2 定義初始條件和約束 458
18.3.3 求解問題 459
18.4 觀察分析結(jié)果 460
18.4.1 利用POST1觀察結(jié)果 460
18.4.2 利用POST26觀察結(jié)果 463
18.5 非線性瞬態(tài)分析命令流 466
第19章 塑性分析實(shí)例 469
19.1 問題描述 469
19.2 建立有限元模型 470
19.2.1 設(shè)置分析標(biāo)題 470
19.2.2 定義參數(shù) 471
19.2.3 定義單元類型 472
19.2.4 定義材料特性和多線性 隨動(dòng)強(qiáng)化數(shù)據(jù)表 473
19.2.5 建立幾何模型并分網(wǎng) 474
19.2.6 定義耦合集和位移約束 478
19.3 加載并求解 480
19.3.1 定義分析類型和求解 控制選項(xiàng) 480
19.3.2 定義載荷步并輸出 載荷步文件 481
19.3.3 求解問題 483
19.4 結(jié)果分析 483
19.4.1 利用通用后處理器 觀察結(jié)果 483
19.4.2 利用時(shí)間歷程后 處理器分析結(jié)果 485
19.5 塑性實(shí)例分析的命令流方式 487
第20章 接觸分析實(shí)例 491
20.1 問題描述 491
20.2 建立有限元模型 492
20.2.1 設(shè)置分析標(biāo)題 492
20.2.2 定義單元類型 492
20.2.3 定義材料特性 493
20.2.4 建立幾何模型并分網(wǎng) 494
20.2.5 創(chuàng)建接觸對(duì) 496
20.3 加載并求解 498
20.3.1 定義對(duì)稱邊界條件 和位移約束 499
20.3.2 定義并求解第一個(gè)載荷步 500
20.3.3 定義并求解第二載荷步 501
20.4 結(jié)果分析 503
20.4.1 利用通用后處理器 觀察結(jié)果 503
20.4.2 利用時(shí)間歷程后處理器 分析結(jié)果 507
20.5 接觸分析的命令流 508
V. 熱分析篇 511
第21章 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析 512
21.1 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析簡介 512
21.1.1 熱分析基本知識(shí) 512
21.1.2 耦合分析 513
21.2 穩(wěn)態(tài)熱分析 514
21.2.1 建模 514
21.2.2 施加載荷計(jì)算 514
21.2.3 后處理 516
21.3 瞬態(tài)傳熱分析 517
21.3.1 建模 517
21.3.2 加載求解 517
21.3.3 結(jié)果后處理 520
21.4 熱-結(jié)構(gòu)耦合分析 520
第22章 熱-應(yīng)力耦合分析實(shí)例 522
22.1 問題描述 522
22.2 建立模型 523
22.2.1 指定分析標(biāo)題并 設(shè)置分析范疇 523
22.2.2 定義單元類型 524
22.2.3 定義材料熱學(xué)性能 525
22.2.4 建立軸對(duì)稱幾何模型 526
22.2.5 對(duì)截面進(jìn)行有限元分網(wǎng) 528
22.3 穩(wěn)態(tài)熱分析 529
22.3.1 定義溫度邊界條件 529
22.3.2 進(jìn)行穩(wěn)態(tài)熱分析求解 530
22.3.3 觀察穩(wěn)態(tài)熱分析結(jié)果 531
22.4 結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析 535
22.4.1 轉(zhuǎn)換模型 535
22.4.2 定義結(jié)構(gòu)分析邊界條件及 溫度載荷 537
22.4.3 分析求解 540
22.4.4 觀察結(jié)構(gòu)分析結(jié)果 540
22.5 熱-應(yīng)力耦合分析的命令流 543
