ANSYS基础与应用教程

目录
第1章 绪论
1.1 有限元法基本思路
1.2 ANSYS简介
1.2.1 前处理模块PREP7
1.2.2 求解模块SOLUTION
1.2.3 后处理模块POST1和POST26
1.3 ANSYS新版本功能简介
第2章 初识ANSYS
2.1 ANSYS 10.0的启动运行及设定
2.2 ANSYS的文件系统
2.3 ANSYS分析的基本步骤
2.3.1 启动ANSYS
2.3.2 建立模型
2.3.3 加载和求解
2.3.4 检查分析结果
2.4 基本分析过程示例
2.4.1 问题描述
2.4.2 建立ANSYS实体模型
2.4.3 网格划分——创建有限元模型
2.4.4 施加载荷和约束条件
2.4.5 求解分析
2.4.6 查看结果
2.4.7 退出ANSYS
2.4.8 命令行方式分析过程
第3章 应用菜单
3.1 File菜单
3.1.1 数据库和文件操作
3.1.2 模型导入导出操作
3.1.3 报告自动生成器
3.2 Select菜单
3.2.1 实体选择
3.2.2 部件和组件操作(Comp／Assembly)
3.2.3 选择所有实体
3.3 List菜单
3.3.1 列表显示文件信息
3.3.2 列表显示当前状态
3.3.3 列表显示各实体数据
3.3.4 列出当前施加的载荷情况(Loads)
3.3.5 列出实体属性(Properties)
3.4 Plot菜单
3.4.1 刷新当前显示
3.4.2 实体显示
3.4.3 显示层单元
3.4.4 显示指定的材料属性
3.4.5 显示所有选择的实体
3.4.6 显示组件和部件
3.5 PlotCtrls菜单
3.5.1 模型视图的移动、缩放和旋转
3.5.2 视图显示内容设置
3.5.3 图形显示风格设置
3.5.4 字体控制
3.5.5 绘图窗口控制
3.5.6 绘图区的清理
3.5.7 动画制作
3.5.8 图形设备操作
3.5.9 图形文件输出
3.5.10 保存和恢复绘图控制设置
3.6 WorkPlane菜单
3.6.1 显示工作平面
3.6.2 设置工作平面选项
3.6.3 工作平面的平移和旋转
3.6.4 局部坐标系设置
第4章 ANSYS的几何建模
4.1 ANSYS几何建模的概念
4.2 建模前的问题规划
4.2.1 类型(二维、三维等)
4.2.2 线性单元和二次单元的选择
4.2.3 不同单元连接的限制
4.2.4 对称性
4.2.5 决定模型包含多少细节
4.3 坐标系和工作平面在建模中的应用
4.3.1 ANSYS的坐标系
4.3.2 使用工作平面
4.4 自底向上建模方法
4.4.1 关键点(Key Point)
4.4.2 硬点(Hard Point)
4.4.3 线(Line)
4.4.4 面(Area)
4.4.5 体(Volume)
4.5 自顶向下的建模方法
4.5.1 创建面体素
4.5.2 生成实体体素
4.6 实体模型的布尔运算
4.6.1 布尔运算的设置
4.6.2 交运算
4.6.3 加运算
4.6.4 减运算
4.6.5 分割运算
4.6.6 搭接运算
4.6.7 分块连接
4.6.8 粘接
4.7 实体图元的缩放
4.8 从其他CAD系统导入模型
4.8.1 导入IGES格式文件
4.8.2 Pro／E接口
4.8.3 UG接口
4.8.4 导入SAT格式文件
4.8.5 导入ParaSolid格式文件
4.9 实体模型几何特性的计算
4.9.1 计算两点间距离
4.9.2 计算实体几何特性
4.10 实体建模时的注意事项
4.10.1 实体模型的内部表示
4.10.2 布尔运算中的常见问题
4.10.3 常用措施
第5章 创建有限元模型
5.1 选定单元类型
5.1.1 ANSYS的单元类型
5.1.2 定义单元类型的一般过程
5.2 设置实常数
5.3 定义材料属性
5.3.1 材料属性的说明
5.3.2 ANSYS中的材料模型
5.3.3 定义材料属性的一般过程
5.4 实体模型的网格划分
5.4.1 自由网格和映射网格
5.4.2 网格划分的一般步骤
5.4.3 网格划分工具
5.5 网格划分控制
5.5.1 设定单元尺寸Size Cntrls
5.5.2 网格划分选项
5.5.3 使用“SmartSize”控制尺寸
5.5.4 单元形状控制
5.5.5 自由网格划分
5.5.6 映射网格划分
5.5.7 由面生成体网格
5.6 网格质量检查和修改
5.6.1 单元形状检查
5.6.2 网格局部细化
5.6.3 清除网格
5.6.4 处理退化的四面体单元
5.6.5 改进四面体单元网格
5.7 直接生成单元网格的方法
5.7.1 创建节点
5.7.2 创建单元
第6章 载荷施加
6.1 载荷概述
6.1.1 载荷概念和类型
6.1.2 载荷步、载荷子步的概念
6.1.3 阶跃载荷和递变载荷
6.2 自由度约束条件的施加
6.2.1 施加DOF约束
6.2.2 施加对称／反对称边界条件
6.2.3 删除DOF约束
6.3 施加载荷
6.3.1 集中力载荷
6.3.2 表面载荷
6.3.3 体积载荷
6.3.4 施加耦合场载荷
6.3.5 载荷步文件的使用
第7章 求解
7.1 求解器
7.2 求解多步载荷
7.2.1 多重求解法
7.2.2 载荷步文件法
7.2.3 矩阵参数法
7.3 分析的中断和重启动
7.3.1 中断分析作业
7.3.2 重新启动分析的要求
7.3.3 重启动分析的步骤
7.3.4 从不兼容的数据库重新启动非线性分析
7.3.5 分步求解
7.4 求解参数估计
7.4.1 估计求解时间
7.4.2 估计文件大小
7.4.3 估计内存需求
7.5 求解时需要注意的事项
7.5.1 求解控制设置
7.5.2 问题的奇异解
第8章 ANSYS后处理
8.1 后处理概述
8.1.1 什么是后处理
8.1.2 ANSYS分析结果文件和数据类型
8.2 通用后处理器
8.2.1 读入结果文件
8.2.2 结果的图形显示
8.2.3 结果的列表显示
8.2.4 结果的查询
8.2.5 节点结果计算
8.2.6 单元表的创建和使用
8.2.7 路径的创建和使用
8.2.8 分析计算误差
8.2.9 将计算结果旋转到不同坐标系中
8.2.10 产生及组合载荷工况
8.3 时间历程后处理(POST26)
8.3.1 定义和储存POST26变量
8.3.2 查看变量
8.3.3 POST26后处理器的其他功能
第9章 结构静力分析
9.1 结构分析的概念
9.2 结构静力分析的基本步骤
9.2.1 建模
9.2.2 施加载荷和边界条件
9.2.3 查看结果
9.3 平面问题的结构静力分析
9.3.1 平面问题定义
9.3.2 ANSYS二维平面单元
9.3.3 平面问题分析示例
9.4 桁架结构静力分析
9.4.1 桁架结构定义
9.4.2 ANSYS中常用杆单元
9.4.3 空间桁架结构静力分析示例
9.5 梁结构静力分析
9.5.1 常用梁单元
9.5.2 梁截面的创建和使用
9.5.3 梁结构静力分析示例
9.6 壳结构静力分析
9.6.1 壳结构定义
9.6.2 壳结构分析示例
9.7 三维实体结构静力分析
9.7.1 三维实体结构概念
9.7.2 三维实体结构静力分析示例
9.8 结构静力分析中需要注意的问题
9.8.1 模型简化和应力奇异
9.8.2 载荷施加原则
9.8.3 大型结构件的应力分析——子模型法
9.8.4 后处理的基本注意事项
9.8.5 分析结果验证
第10章 非线性结构分析
10.1 结构非线性的基本概念
10.1.1 非线性结构的定义
10.1.2 导致结构非线性的原因
10.2 非线性分析的特殊性
10.2.1 过程依赖性
10.2.2 子步
10.2.3 恒定力和跟随力
10.2.4 非线性瞬态分析
10.3 非线性静态分析的基本过程
10.3.1 建模
10.3.2 设置一般求解控制选项
10.3.3 设置其他求解选项
10.3.4 施加载荷、求解
10.3.5 查看结果
10.3.6 终止正在运行的工作，重启动分析
10.4 非线性结构分析注意事项
10.4.1 分析之前的注意事项
10.4.2 建模过程中的注意事项
10.4.3 确保计算收敛的注意事项
10.5 大应变分析
10.5.1 大应变分析概念
10.5.2 大应变分析注意事项
10.6 屈曲分析
10.6.1 非线性屈曲分析过程
10.6.2 特征值屈曲分析过程
10.7 材料非线性分析(弹塑性分析)
10.7.1 材料塑性基本理论
10.7.2 ANSYS中的塑性材料模型
10.7.3 塑性分析的注意事项
10.8 非线性分析示例
10.8.1 大应变分析示例
10.8.2 非线性屈曲分析示例
10.8.3 特征值屈曲分析示例
10.8.4 弹塑性分析示例
10.8.5 非线性瞬态结构分析示例
第11章 接触分析
11.1 接触分析的概念和分类
11.2 ANSYS接触分析能力
11.2.1 面—面接触单元
11.2.2 点—面接触单元
11.2.3 点—点接触单元
11.13 面—面接触分析
11.3.1 面—面接触分析的基本步骤
11.3.2 识别接触对
11.3.3 定义目标面
11.3.4 定义接触面
11.3.5 设置接触单元关键字
11.3.6 定义解除对实常数
11.3.7 施加约束条件
11.3.8 设置分析选项
11.3.9 求解及后处理
11.4 点—面接触分析
11.4.1 点—面接触单元
11.4.2 点—面接触分析基本过程
11.4.3 生成接触单元
11.4.4 设置单元关键字和实常数
11.4.5 施加必要的边界条件
11.4.6 定义求解选项
11.4.7 求解及后处理
11.5 点—点接触分析
11.6 接触问题示例
11.6.1 三维接触分析示例
11.6.2 二维接触分析示例
第12章 模态分析
12.1 模态分析基本概念
12.2 模态分析方法
12.3 模态分析过程
12.3.1 建模
12.3.2 加载并求解
12.3.3 扩展模态
12.3.4 观察结果
12.4 预应力模态分析
12.5 循环对称结构的模态分析
12.5.1 基本概念
12.5.2 一般循环对称结构的模态分析过程
12.5.3 有预应力循环对称结构模态分析
12.6 模态分析示例
第13章 谐响应分析
13.1 谐响应分析基本概念
13.2 谐响应分析求解方法
13.3 完全法谐响应分析过程
13.4 缩减法谐响应分析过程
13.5 模态叠加法谐响应分析过程
13.5.1 获取模态分析解
13.5.2 获取模态叠加法谐响应分析解
13.6 有预应力的谐响应分析
13.7 谐响应分析实例
13.7.1 弹簧—质量块系统谐响应分析
13.7.2 琴弦的预应力谐响应分析
第14章 瞬态动力学分析
14.1 瞬态动力学分析概念
14.2 瞬态分析的三种求解方法
14.3 完全法瞬态动力学分析过程
14.3.1 建模
14.3.2 设定分析类型和选项
14.3.3 建立初始条件
14.3.4 施加其他瞬态载荷步
14.3.5 求解
14.3.6 观察结果
14.4 缩减法瞬态动力学分析过程
14.4.1 缩减法求解
14.4.2 观察缩减法求解的结果
14.4.3 扩展求解
14.4.4 观察扩展求解结果
14.5 模态叠加法瞬态动力学分析过程
14.5.1 定义分析类型和分析选项
14.5.2 在模型上加载
14.5.3 瞬态分析求解
14.6 有预应力瞬态动力学分析
14.7 进行瞬态分析要注意的技术细节
14.7.1 积分时间步长的选取
14.7.2 自动时间步长
14.7.3 阻尼
14.8 瞬态动力学分析示例
第15章 谱分析
15.1 谱分析基本概念
15.2 谱分析中的常用术语
15.2.1 参与系数(PF)
15.2.2 模态系数
15.2.3 模态合并
15.3 单点响应谱(SPRS)分析步骤
15.4 随机振动(PSD)分析步骤
15.4.1 模态扩展
15.4.2 进行谱分析
15.4.3 合并模态
15.4.4 后处理观察结果
15.4.5 典型的PSD命令行方式分析过程
15.4.6 随机振动分析结果的应用
15.5 动力设计方法(DDAM谱分析)
15.6 多点响应谱(MPRS)分析
15.7 单点响应谱分析示例
15.7.1 问题描述和分析
15.7.2 GUI方式分析过程
15.7.3 命令行方式分析过程
15.8 随机振动分析示例
15.8.1 问题描述和分析
15.8.2 GUI分析过程
15.8.3 命令行方式分析过程
第16章 热分析
16.1 ANSYS热分析功能
16.2 热分析的理论基础
16.2.1 基本传热方式
16.2.2 热分析计算公式
16.2.3 热分析的分类
16.2.4 热分析的基本材料属性
16.2.5 热分析的边界条件
16.2.6 热分析的载荷
16.2.7 热分析的常用参数的符号和单元
16.3 稳态传热分析
16.3.1 概述
16.3.2 稳态热分析的基本步骤
16.3.3 稳态热分析实例
16.4 瞬态传热分析
16.4.1 瞬态传热分析概述
16.4.2 瞬态热分析的基本步骤
16.4.3 瞬态热分析实例
16.5 辐射热分析
16.5.1 热辐射基本概念
16.5.2 ANSYS热辐射分析类型
16.5.3 使用AUX12辐射矩阵方法进行热辐射分析
16.5.4 Radiosity求解方法进行热辐射分析
16.5.5 热辐射分析示例
16.6 含相变现象的热分析
16.7 热应力分析
16.7.1 耦合场求解方法
16.7.2 热应力分析方法
16.8 综合热分析示例
第17章 APDL开发
17.1 参数
17.1.1 参数定义
17.1.2 删除参数
17.1.3 参数值的使用
17.1.4 参数值的更新
17.1.5 参数列表
17.1.6 参数的存储和恢复
17.2 数组型参数
17.2.1 数组型参数的概念和分类
17.2.2 数组型参数的定义和显示
17.2.3 数组型参数的赋值
17.2.4 数组型参数间的运算
17.2.5 数组型参数的矢量图形显示
17.3 数据文件的输入输出
17.3.1 文件的打开和写入
17.3.2 数据文件的读取
17.4 APDL宏程序设计
17.4.1 宏程序文件的命名规则
17.4.2 在ANSYS下创建宏程序
17.4.3 使用文本编辑器创建宏程序
17.4.4 创建宏程序库
17.4.5 执行宏程序
17.4.6 宏程序的局部参数
17.4.7 宏程序的流程控制
17.4.8 宏程序中应用STATUS和RETURN参数
17.4.9 宏程序中应用部件和组件
17.4.10 宏程序示例
17.5 与GUI的交互设计
17.5.1 定制工具栏
17.5.2 提示用户输入
17.5.3 对话框提示
17.5.4 定制自己的输出消息
17.5.5 创建进程状态窗
17.5.6 实现图形拾取
17.6 宏程序的加密
17.6.1 加密前的准备工作
17.6.2 创建加密的宏程序
17.6.3 加密宏程序的执行
参考文献