ANSYS 14有限元分析自学手册

第1篇　操作基础篇第1章　ANSYS概述1.1　有限单元法简介1.1.1　CAE软件简介1.1.2　有限单元法的基本概念1.2　ANSYS简介1.2.1　ANSYS的发展1.2.2　ANSYS的功能1.3　ANSYS14的启用及界面1.3.1　ANSYS14的启动1.3.2　ANSYS14运行环境配置1.3.3　ANSYS 14的用户界面1.4　程序结构1.4.1　处理器1.4.2∥募?袷健?1.4.3　输入方式1.4.4　输出文件类型1.5　ANSYS分析的基本过程1.5.1　前处理1.5.2　加载并求解1.5.3　后处理1.5.4　实例导航——齿轮泵齿轮静力分析实例1.6　本章小结第2章　几何建模2.1　坐标系简介2.1.1　总体和局部坐标系2.1.2　显示坐标系2.1.3　节点坐标系2.1.4　单元坐标系2.1.5　结果坐标系2.1.6　坐标系创建实例2.2　工作平面的使用和操作2.2.1　定义一个新的工作平面2.2.2　控制工作平面的显示和样式2.2.3　移动工作平面2.2.4　旋转工作平面2.2.5　还原一个已定义的工作平面2.2.6　工作平面的高级用途2.2.7　工作平面创建实例2.3　布尔操作2.3.1　布尔运算操作2.3.2　布尔运算的设置2.3.3　布尔运算之后的图元编号2.3.4　交运算2.3.5　两两相交2.3.6　相加2.3.7　相减2.3.8　利用工作平面作减运算2.3.9　搭接2.3.10　分割2.3.11　粘接(或合并)2.3.12　布尔操作实例2.4　自底向上创建几何模型2.4.1　关键点2.4.2　硬点2.4.3　线2.4.4　面2.4.5　体2.4.6　自底向上建模实例2.5　自顶向下创建几何模型(体素)2.5.1　创建面体素2.5.2　创建实体体素2.5.3　自顶向下建模实例2.6　移动、复制和缩放几何模型2.6.1　移动和复制2.6.2　拖拉和旋转2.6.3　按照样本生成图元2.6.4　由对称映像生成图元2.6.5　将样本图元转换坐标系2.6.6　实体模型图元的缩放2.6.7　修改模型(清除和删除)2.7　几何模型导入到ANSYS2.7.1　输入IGES单一实体2.7.2　输入SAT单一实体2.7.3　输入SAT实体集合2.7.4　输入Parasolid单一实体2.8　实例导航——齿轮泵齿轮的建模2.9　本章小结第3章　划分网格3.1　有限元网格概论3.2　设定单元属性3.2.1　生成单元属性表3.2.2　在划分网格之前分配单元属性3.2.3　设定单元属性实例3.3　网格划分的控制3.3.1　ANSYS网格划分工具(MeshTool)3.3.2　映射网格划分中单元的默认尺寸3.3.3　局部网格划分控制3.3.4　内部网格划分控制3.3.5　生成过渡棱锥单元3.3.6　将退化的四面体单元转化为非退化的形式3.3.7　执行层网格划分3.3.8　网格划分控制实例3.4　自由网格划分和映射网格划分控制3.4.1　自由网格划分3.4.2　映射网格划分3.5　给实体模型划分有限元网格3.5.1　用xMESH命令生成网格3.5.2　生成带方向节点的梁单元网格3.5.3　在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元3.6　延伸和扫略生成有限元模型3.6.1　延伸(Extrude)生成网格3.6.2　扫略(VSWEEP)生成网格3.7　修正有限元模型3.7.1　局部细化网格3.7.2　移动和复制节点和单元3.7.3　控制面、线和单元的法向3.7.4　修改单元属性3.8　编号控制3.8.1　合并重复项3.8.2　编号压缩3.8.3　设定起始编号3.8.4　编号偏差3.9　实例导航——齿轮泵齿轮模型网格划分3.10　本章小结第4章　施加载荷4.1　载荷概论4.1.1　什么是载荷4.1.2　载荷步、子步和平衡迭代4.1.3　时间参数4.1.4　阶跃载荷与坡道载荷4.2　施加载荷4.2.1　实体模型载荷与有限单元载荷4.2.2　施加载荷4.2.3　利用表格来施加载荷4.2.4　轴对称载荷与反作用力4.2.5　利用函数来施加载荷和边界条件4.3　设定载荷步选项4.3.1　通用选项4.3.2　非线性选项4.3.3　动力学分析选项4.3.4　输出控制4.3.5　Biot-Savart选项4.3.6　谱分析选项4.3.7　创建多载荷步文件4.4　实例导航——齿轮泵齿轮模型载荷施加4.5　本章小结第5章　求解5.1　求解概论5.1.1　使用直接求解法5.1.2　使用稀疏矩阵直接解法求解器5.1.3　使用雅克比共轭梯度法求解器5.1.4　使用不完全分解共轭梯度法求解器5.1.5　使用预条件共轭梯度法求解器5.1.6　使用自动迭代解法选项5.1.7　获得解答5.2　利用特定的求解控制器来指定求解类型5.2.1　使用Abridged Solution菜单选项5.2.2　使用求解控制对话框5.3　多载荷步求解5.3.1　多重求解法5.3.2　使用载荷步文件法5.3.3　使用数组参数法(矩阵参数法)5.4　重新启动分析5.4.1　重新启动一个分析5.4.2　多载荷步文件的重启动分析5.5　预测求解时间和估计文件大小5.5.1　估计运算时间5.5.2　估计文件的大小5.5.3　估计内存需求5.6　实例导航——齿轮泵齿轮模型求解5.7　本章小结第6章　后处理6.1　后处理概述6.1.1　后处理6.1.2　结果文件6.1.3　后处理可用的数据类型6.2　通用后处理器(POST1)6.2.1　将数据结果读入数据库6.2.2　列表显示结果6.2.3　图像显示结果6.2.4　映射结果到某一路径上6.2.5　表面操作6.2.6　将结果旋转到不同坐标系中显示6.3　时间历程后处理(POST26)6.3.1　定义和储存POST26变量6.3.2　检查变量6.3.3　POST26后处理器的其他功能6.4　实例导航——齿轮泵齿轮模型结果后处理6.5　本章小结第2篇　专题实例篇第7章　静力学分析7.1　静力分析介绍7.1.1　结构静力分析简介7.1.2　静力分析的类型7.1.3　静力分析基本步骤7.2　实例导航——联轴体的静力分析实例7.2.1　问题描述7.2.2　建立模型7.2.3　定义边界条件并求解7.2.4　查看结果7.2.5　命令流实现7.3　实例导航——钢桁架桥静力受力分析7.3.1　问题描述7.3.2　建立模型7.3.3　定义边界条件并求解7.3.4　查看结果7.3.5　命令流实现7.4　本章小结第8章　模态分析8.1　模态分析概论8.2　模态分析的基本步骤8.2.1　建立模型8.2.2　加载及求解8.2.3　扩展模态8.2.4　观察结果和后处理8.3　实例导航——结构模态分析实例8.3.1　分析问题8.3.2　建立模型8.3.3　进行模态设置、定义边界条件并求解8.3.4　查看结果8.3.5　命令流实现8.4　实例导航——钢桁架桥模态分析8.4.1　问题描述8.4.2　模态分析操作方法8.4.3　命令流实现8.5　本章小结第9章　谐响应分析9.1　谐响应分析概论9.1.1　完全法(Full Method)9.1.2　减缩方法(Reduced Method)9.1.3　模态叠加法(Mode Superposition Method)9.1.4 几种方法的共同局限性9.2　谐响应分析的基本步骤9.2.1　建立模型(前处理)9.2.2　加载和求解9.2.3　观察模型(后处理)9.3　实例导航——弹簧质子系统的谐响应分析9.3.1　问题描述9.3.2　建立模型9.3.3　分析模型9.3.4　观察结果9.3.5　命令流方式9.4　实例导航——吉他的谐响应分析9.4.1　分析问题9.4.2　建立模型9.4.3　定义边界条件并求解9.4.4　查看结果9.4.5　命令流方式9.5　本章小结第10章　非线性分析10.1　非线性分析概论10.1.1　非线性行为的原因10.1.2　非线性分析的基本信息10.1.3　几何非线性10.1.4　材料非线性10.1.5　其他非线性问题10.2　非线性分析的基本步骤10.2.1　前处理(建模和分网)10.2.2　设置求解控制器10.2.3　设定其他求解选项10.2.4　加载10.2.5　求解10.2.6　后处理10.3　实例导航——螺栓的蠕变分析10.3.1　问题描述10.3.2　建立模型10.3.3　设置分析并求解10.3.4　查看结果10.3.5　命令流实现10.4　实例导航——材料非线性分析实例10.4.1　分析问题10.4.2　建立模型10.4.3　定义边界条件并求解10.4.4　查看结果10.4.5　命令流实现10.5　本章小结第11章　结构屈曲分析11.1　结构屈曲概论11.2　结构屈曲分析的基本步骤11.2.1　前处理11.2.2　获得静力解11.2.3　获得特征值屈曲解11.2.4　扩展解11.2.5　后处理(观察结果)11.3　实例导航——桁架结构屈曲分析11.3.1　问题描述11.3.2　建立模型11.3.3　求解11.3.4　查看结果11.3.5　命令流实现11.4　本章小结第12章　谱分析12.1　谱分析概论12.1.1　响应谱12.1.2　动力设计分析方法(DDAM)12.1.3　功率谱密度(PSD)12.2　谱分析的基本步骤12.2.1　前处理12.2.2　模态分析12.2.3　谱分析12.2.4　扩展模态12.2.5　合并模态12.2.6　后处理12.3　实例导航——支撑平板的动力效果分析12.3.1　问题描述12.3.2　建立模型12.3.3　进行分析12.3.4　后处理12.3.5　命令流实现12.4　本章小结第13章　瞬态动力学分析13.1　瞬态动力学概论13.1.1　完全法(Full Method)13.1.2　模态叠加法(Mode Superposition Method)13.1.3　减缩法(Reduced Method)13.2　瞬态动力学的基本步骤13.2.1　前处理(建模和分网)13.2.2　建立初始条件13.2.3　设定求解控制器13.2.4　设定其他求解选项13.2.5　施加载荷13.2.6　设定多载荷步13.2.7　瞬态求解13.2.8　后处理13.3　实例导航——瞬态动力学分析实例13.3.1　分析问题13.3.2　建立模型13.3.3　进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解13.3.4　查看结果13.3.5　命令流实现13.4　本章小结第14章　接触问题分析14.1　接触问题概论14.1.1　一般分类14.1.2　接触单元14.2　接触分析的步骤14.2.1　建立模型，并划分网格14.2.2　识别接触对14.2.3　定义刚性目标面14.2.4　定义柔性体的接触面14.2.5　设置实常数和单元关键点14.2.6　控制刚性目标的运动14.2.7　给变形体单元施加必要的边界条件14.2.8　定义求解和载荷步选项14.2.9　求解14.2.10　检查结果14.3　实例导航——陶瓷套管的接触分析14.3.1　问题描述14.3.2　建立模型并划分网格14.3.3　定义边界条件并求解14.3.4　后处理14.3.5　命令流实现14.4　本章小结第15章　优化设计15.1　优化设计概论15.2　优化设计的基本步骤15.2.1　生成分析文件15.2.2　建立优化过程中的参数15.2.3　进入OPT处理器，指定分析文件15.2.4　指定优化变量15.2.5　选择优化工具或优化方法15.2.6　指定优化循环控制方式15.2.7　进行优化分析15.2.8　查看设计序列结果15.3　实例导航——框架结构的优化设计15.3.1　问题描述15.3.2　建立模型15.3.3　求解15.3.4　优化设计15.3.5　查看优化结果15.3.6　命令流实现15.4　本章小结

　　1． 结构鲜明：以利用ANSYS14.0进行有限元分析的相关基础知识为框架，用精选的多个实例以各种角度讲解命令的应用，从理论和实践中学习知识技能。　　2．可读性强：精心设计的排版方式不但比同类同页码书籍容纳多达27％的知识内容，也以封面、封二、光盘介绍链接和封底等各种方式引导读者学习和利用。　　3． 海量信息：带全程同步语音的实例录像演示，光盘简单易行的操作界面，演示录像丰富的步骤提示。　　《ANSYS 14有限元分析自学手册》以ANSYS的最新版本ANSYS14为蓝本，对ANSYS分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了ANSYS具体工程应用方法。　　书中尽量避开了繁琐的理论描述，从实际应用出发，结合作者使用该软件的经验，实例部分采用GUI方式一步一步地对操作过程和步骤进行了讲解。为了帮助用户熟悉ANSYS的相关操作命令，在每个实例的后面列出了分析过程的命令流文件。　　《ANSYS14有限元分析自学手册》分为两篇。第1篇为操作基础篇，详细介绍了ANSYS分析全流程的基本步骤和方法，分为6章：第1章是ANSYS概述，第2章介绍几何建模，第3章介绍划分网格，第4章介绍施加载荷，第5章介绍求解，第6章介绍后处理。第2篇为专题实例篇，按不同的专题讲解了各种实例的参数设置方法与技巧，分为9章：第7章介绍静力学分析，第8章介绍模态分析，第9章介绍谐响应分析，第10章介绍非线性分析，第11章介绍结构屈曲分析，第12章介绍谱分析，第13章介绍瞬态动力学分析，第14章介绍接触问题分析，第15章介绍优化设计。　　《ANSYS14有限元分析自学手册》的配套光盘包含书中所有实例的源码和操作步骤的视频讲解。《ANSYS14有限元分析自学手册》适用于ANSYS软件的初、中级用户学习参考，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS软件的参考书。【作者简介】　　胡仁喜，军械工程学院机械设计教研室讲师，机械工程博士，主要从事流体动力学分析、机械设计和工程图学教学和研究，国内著名CAD／CAM／CAE图书策划人和作者，从事CAD／CAM／CAE图书写作和策划近10年，写作和工程实践经验非常丰富，多年来形成了独树一帜的写作风格，建立了完整的CAD／CAM／CAE知识体系，很多作品深受业内专家和广大读者的好评。张秀辉，北京理工大学讲师。