ANSYS10.0結構分析從入門到精通

第0章  緒論 1
0.1  ANSYS公司簡介 1
0.2  ANSYS系列產品簡介 1
0.2.1  結構分析體系 2
0.2.2  電磁場分析體系 2
0.2.3  流體力學分析體系 2
0.2.4  行業(yè)化定制模塊 3
0.2.5  仿真模型建造系統(tǒng) 3
0.2.6  設計人員快捷分析工具箱 4
0.2.7  多目標快速優(yōu)化工具 4
0.2.8  客戶化開發(fā)平臺（ANSYS
Workbench SDK） 4
0.3  ANSYS理論基礎（有限元法）簡介 5
0.3.1  有限元法的基本思想 5
0.3.2  有限元法的特點 6
0.4  ANSYS分析的基本過程 6
0.4.1  前處理 7
0.4.2  加載并求解 7
0.4.3  后處理 8
第1部分  基 礎 知 識
第1章  幾何建模 10
1.1  幾何建模概論 10
1.1.1  自底向上創(chuàng)建幾何模型 10
1.1.2  自頂向下創(chuàng)建幾何模型 11
1.1.3  布爾運算建模 11
1.1.4  拖拉和旋轉建模 11
1.1.5  移動和復制建模 11
1.1.6  模型的修改（清除和刪除）
原則 12
1.1.7  從IGES文件中將幾何模型導入
到ANSYS 12
1.2  坐標系簡介 13
1.2.1  總體和局部坐標系 13
1.2.2  顯示坐標系 16
1.2.3  節(jié)點坐標系 16
1.2.4  單元坐標系 17
1.2.5  結果坐標系 17
1.3  工作平面的使用 18
1.3.1  定義一個新的工作平面 18
1.3.2  控制工作平面的顯示和樣式 19
1.3.3  移動工作平面 19
1.3.4  旋轉工作平面 20
1.3.5  還原一個已定義的工作平面 20
1.3.6  工作平面的高級用途 20
1.4  自底向上創(chuàng)建幾何模型 22
1.4.1  關鍵點 23
1.4.2  硬點 24
1.4.3  線 25
1.4.4  面 28
1.4.5  體 30
1.5  自頂向下創(chuàng)建幾何模型（體素） 31
1.5.1  創(chuàng)建面體素 31
1.5.2  創(chuàng)建實體體素 32
1.6  使用布爾操作修正幾何模型 34
1.6.1  布爾運算的設置 34
1.6.2  布爾運算之后的圖元編號 35
1.6.3  交運算 35
1.6.4  兩兩相交 36
1.6.5  相加 36
1.6.6  相減 37
1.6.7  利用工作平面作減運算 38
1.6.8  搭接 39
1.6.9  分割 39
1.6.10  粘接（或合并） 40
1.7  移動、復制和縮放幾何模型 40
1.7.1  按照樣本生成圖元 41
1.7.2  由對稱映像生成圖元 41
1.7.3  轉換樣本圖元的坐標系 41
1.7.4  實體模型圖元的縮放 42
1.8  從IGES文件中將幾何模型導入
到ANSYS 43
1.8.1  使用SMOOTH選項 44
1.8.2  使用FACETED選項 44
1.9  本章小結 45
第2章  劃分網格 46
2.1  有限元網格概論 46
2.2  設定單元屬性 47
2.2.1  生成單元屬性表 47
2.2.2  在劃分網格之前分配
單元屬性 48
2.3  網格劃分的控制 50
2.3.1  ANSYS網格劃分工具
（MeshTool） 50
2.3.2  單元形狀 50
2.3.3  選擇網格劃分類型 51
2.3.4  控制單元邊中點的位置 52
2.3.5  劃分自由網格時的單元尺寸
控制（SmartSizing） 52
2.3.6  映射網格劃分中單元的
默認尺寸 53
2.3.7  局部網格劃分控制 54
2.3.8  內部網格劃分控制 54
2.3.9  生成過渡棱錐單元 56
2.3.10  將退化的四面體單元轉化為
非退化的形式 57
2.3.11  執(zhí)行層網格劃分 57
2.4  自由網格劃分和映射網格
劃分控制 58
2.4.1  自由網格劃分 58
2.4.2  映射網格劃分 59
2.5  給實體模型劃分有限元網格 64
2.5.1  用xMESH命令生成網格 64
2.5.2  生成帶方向節(jié)點的梁單元
網格 65
2.5.3  在分界線或者分界面處生成
單位厚度的界面單元 67
2.6  延伸和掃掠生成有限元模型 68
2.6.1  延伸生成網格 68
2.6.2  掃掠生成網格 71
2.7  修正有限元模型 73
2.7.1  局部細化網格 73
2.7.2  移動和復制節(jié)點和單元 76
2.7.3  控制面、線和單元的法向 77
2.7.4  修改單元屬性 79
2.8  直接通過節(jié)點和單元生成
有限元模型 80
2.8.1  節(jié)點 80
2.8.2  單元 82
2.9  編號控制 85
2.9.1  合并重復項 85
2.9.2  編號壓縮 86
2.9.3  設定起始編號 86
2.9.4  編號偏差 87
2.10  本章小結 88
第3章  施加載荷 89
3.1  載荷概論 89
3.1.1  什么是載荷 89
3.1.2  載荷步、子步和平衡迭代 90
3.1.3  時間參數 91
3.1.4  階躍載荷與傾斜載荷 92
3.2  施加載荷 93
3.2.1  實體模型載荷與有限單元
載荷 93
3.2.2  施加載荷 94
3.2.3  軸對稱載荷與反作用力 100
3.2.4  利用表格來施加載荷 101
3.2.5  利用函數來施加載荷和
邊界條件 103
3.3  設定載荷步選項 105
3.3.1  通用選項 106
3.3.2  動力學分析選項 109
3.3.3  非線性選項 110
3.3.4  輸出控制 111
3.3.5  Biot-Savart選項 112
3.3.6  譜分析選項 112
3.3.7  創(chuàng)建多載荷步文件 113
3.4  本章小結 114
第4章  求解 115
4.1  求解概論 115
4.1.1  使用直接求解法 116
4.1.2  使用稀疏矩陣直接解法
求解器 116
4.1.3  使用雅克比共軛梯度法
求解器 117
4.1.4  使用不完全分解共軛梯度法
求解器 117
4.1.5  使用預條件共軛梯度法
求解器 117
4.1.6  使用自動迭代解法選項 118
4.1.7  獲得解答 119
4.2  利用特定的求解控制器來指定
求解類型 119
4.2.1  使用Abridged Solution菜單
選項 120
4.2.2  使用求解控制對話框 120
4.3  多載荷步求解 121
4.3.1  多重求解法 122
4.3.2  載荷步文件法 122
4.3.3  數組參數法（矩陣參數法） 123
4.4  重新啟動分析 124
4.4.1  重新啟動一個分析 125
4.4.2  多載荷步文件的重啟動分析 129
4.5  預測求解時間和估計文件大小 131
4.5.1  估計運算時間 131
4.5.2  估計文件的大小 131
4.5.3  估計內存需求 132
4.6  本章小結 132
第5章  后處理 133
5.1  后處理概述 133
5.1.1  什么是后處理 133
5.1.2  結果文件 134
5.1.3  后處理可用的數據類型 134
5.2  通用后處理器（POST1） 135
5.2.1  將數據結果讀入數據庫 135
5.2.2  圖像顯示結果 142
5.2.3  列表顯示結果 149
5.2.4  表面操作 155
5.2.5  將結果映射到某一路徑上 159
5.2.6  將結果旋轉到不同坐標系中
顯示 165
5.3  時間歷程后處理器（POST26） 166
5.3.1  定義和儲存POST26變量 167
5.3.2  檢查變量 169
5.3.3  POST26后處理器的其他
功能 171
5.4  本章小結 172

第2部分  專    題

第6章  結構靜力學分析 174
6.1  結構靜力學概論 174
6.2  結構靜力學分析的基本步驟 174
6.2.1  建立模型 175
6.2.2  設置求解控制選項 175
6.2.3  設置其他求解選項 179
6.2.4  施加載荷 182
6.2.5  求解 184
6.2.6  檢查結果 185
6.3  實例：懸臂梁的橫向剪切應力
分析 186
6.3.1  問題的描述 186
6.3.2  GUI路徑模式 187
6.3.3  命令流模式 197
6.4  本章小結 198
第7章  模態(tài)分析 199
7.1  模態(tài)分析概論 199
7.2  模態(tài)分析的基本步驟 199
7.2.1  建模 200
7.2.2  加載及求解 200
7.2.3  擴展模態(tài) 203
7.2.4  觀察結果和后處理 205
7.3  實例：壓電變換器的自振頻率
分析 206
7.3.1  問題描述 206
7.3.2  GUI模式 207
7.3.3  命令流模式 219
7.4  本章小結 221
第8章  諧響應分析 222
8.1  諧響應分析概論 222
8.1.1  完全法（Full Method） 223
8.1.2  減縮法（Reduced Method） 223
8.1.3  模態(tài)疊加法（Mode
Superposition Method） 223
8.1.4  3種方法的共同局限性 224
8.2  諧響應分析的基本步驟 224
8.2.1  建立模型（前處理） 224
8.2.2  加載和求解 225
8.2.3  觀察模型（后處理） 231
8.3  實例：彈簧質子系統(tǒng)的諧響應
分析 233
8.3.1  問題描述 233
8.3.2  GUI模式 234
8.3.3  命令流模式 245
8.4  本章小結 246
第9章  瞬態(tài)動力學分析 247
9.1  瞬態(tài)動力學概論 247
9.1.1  完全法（Full Method） 247
9.1.2  模態(tài)疊加法（Mode
Superposition Method） 248
9.1.3  減縮法（Reduced Method） 248
9.2  瞬態(tài)動力學分析的基本步驟 249
9.2.1  前處理 249
9.2.2  建立初始條件 249
9.2.3  設定求解控制器 250
9.2.4  設定其他求解選項 252
9.2.5  施加載荷 253
9.2.6  設定多載荷步 254
9.2.7  瞬態(tài)求解 255
9.2.8  后處理 255
9.3  實例：哥倫布阻尼的自由振動
分析 257
9.3.1  問題描述 258
9.3.2  GUI模式 258
9.3.3  命令流模式 271
9.4  本章小結 272
第10章  譜分析 273
10.1  譜分析概論 273
10.1.1  響應譜 273
10.1.2  動力設計分析方法
（DDAM） 274
10.1.3  功率譜密度（PSD） 274
10.2  譜分析的基本步驟 274
10.2.1  前處理 274
10.2.2  模態(tài)分析 275
10.2.3  譜分析 275
10.2.4  擴展模態(tài) 278
10.2.5  合并模態(tài) 279
10.2.6  后處理 281
10.3  實例：支撐平板的動力效果分析 282
10.3.1  問題描述 282
10.3.2  GUI模式 283
10.3.3  命令流模式 307
10.4  本章小結 309
第11章  非線性分析 310
11.1  非線性分析概論 310
11.1.1  非線性行為的原因 310
11.1.2  非線性分析的基本信息 311
11.1.3  幾何非線性 314
11.1.4  材料非線性 315
11.1.5  其他非線性問題 319
11.2  非線性分析的基本步驟 320
11.2.1  前處理（建模和分網） 320
11.2.2  設置求解控制器 320
11.2.3  設定其他求解選項 322
11.2.4  加載 324
11.2.5  求解 325
11.2.6  后處理 325
11.3  實例：螺栓的蠕變分析 327
11.3.1  問題描述 327
11.3.2  GUI模式 327
11.3.3  命令流模式 335
11.4  本章小結 335
第12章  結構屈曲分析 336
12.1  結構屈曲概論 336
12.2  結構屈曲分析的基本步驟 336
12.2.1  前處理 337
12.2.2  獲得靜力解 337
12.2.3  獲得特征值屈曲解 338
12.2.4  擴展解 339
12.2.5  后處理（觀察結果） 341
12.3  實例：框架結構的屈曲分析 342
12.3.1  問題描述 342
12.3.2  GUI模式 342
12.3.3  命令流模式 357
12.4  本章小結 360
第13章  接觸問題分析 361
13.1  接觸問題概論 361
13.1.1  一般分類 361
13.1.2  接觸單元 361
13.2  接觸分析的步驟 363
13.2.1  建立模型，并劃分網格 363
13.2.2  識別接觸對 363
13.2.3  定義剛性目標面 364
13.2.4  定義柔性接觸面 365
13.2.5  設置實常數和單元關鍵點 367
13.2.6  控制剛性目標面的運動 368
13.2.7  給變形體單元施加必要的
邊界條件 369
13.2.8  定義求解選項和載荷步 369
13.2.9  求解 370
13.2.10  查看結果 370
13.3  實例：陶瓷套管的接觸分析 372
13.3.1  問題描述 372
13.3.2  GUI模式 373
13.3.3  命令流模式 386
13.4  本章小結 391
第14章  結構優(yōu)化設計 392
14.1  結構優(yōu)化設計概論 392
14.2  優(yōu)化設計的基本步驟 394
14.2.1  生成分析文件 395
14.2.2  建立優(yōu)化過程中的參數 398
14.2.3  進入OPT處理器指定分析
文件 399
14.2.4  指定優(yōu)化變量 399
14.2.5  選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法 400
14.2.6  指定優(yōu)化循環(huán)控制方式 401
14.2.7  進行優(yōu)化分析 402
14.2.8  查看設計序列結果 403
14.3  實例：框架結構的優(yōu)化設計 404
14.3.1  問題描述 404
14.3.2  GUI模式 404
14.3.3  命令流模式 417
14.4  本章小結 422