ANSYS 12.0有限元分析与范例解析

出版说明

前言

第1章 概述 1

1.1 数值模拟与有限元法概述 1

1.1.1 工程问题的解决 1

1.1.2 数值模拟与有限元法 1

1.1.3 有限元法的起源 2

1.1.4 有限元的常用术语 3

1.2 ANSYS 12.0概述 4

1.2.1 ANSYS 12.0简介 4

1.2.2 ANSYS在CAE领域的地位 6

1.2.3 ANSYS与其他有限元分析主流软件的简单比较 6

1.2.4 ANSYS功能模块 6

1.3 ANSYS 12.0的改进和新增功能 8

1.3.1 ANSYS 12.0的改进 8

1.3.2 ANSYS 12.0 的新增功能 9

第2章 ANSYS 12.0安装与启动 12

2.1 ANSYS 12.0的安装 12

2.1.1 安装前的准备工作 12

2.1.2 License Manager Server 的配置 14

2.1.3 ANSYS 12.0产品的安装方法 18

2.2 ANSYS 12.0的启动与设置 23

2.2.1 配置ANSYS的运行环境 23

2.2.2 选择工作目录、设置工作文件名 23

2.2.3 设置ANSYS工作空间和数据库的大小 23

2.2.4 运行ANSYS 12.0 24

2.2.5 退出ANSYS12.0 25

第3章 ANSYS实体建模与网格划分 26

3.1 有限元模型建模简介 26

3.1.1 建模方法 26

3.1.2 实体建模与直接生成模型的比较 26

3.1.3 ANSYS中建模的典型步骤 26

3.1.4 从CAD系统中输入实体模型 27

3.2 实体建模过程 27

3.2.1 坐标系 27

3.2.2 工作平面 28

3.2.3 实体建模 29

3.3 布尔运算与网格划分 33

3.3.1 用布尔运算雕塑实体模型 33

3.3.2 图元对象的其他操作 40

3.3.3 网格划分 43

第4章 加载、求解与后处理 48

4.1 载荷概述 48

4.1.1 载荷分类及加载方式 48

4.1.2 载荷步操作选项介绍 49

4.1.3 载荷步的创建 53

4.2 求解 55

4.3 结果后处理 56

4.3.1 通用后处理器（Post1） 56

4.3.2 时间历程后处理器（Post26） 59

第5章 工程应用范例分析 61

5.1 线性静力学分析 61

5.1.1 线性静力学分析概述 61

5.1.2 线性静力学分析基本步骤 61

5.1.3 线性静力学分析范例解析——薄板圆孔构件承载分析 65

5.1.4 线性静力学分析范例解析-六方扳手的静力分析 71

5.2 动力学分析 79

5.2.1 动力学有限元分析原理 79

5.2.2 振动基本方程 79

5.2.3 动力学分析类型 81

5.2.4 模态分析 83

5.2.5 瞬态分析 84

5.2.6 谐响应分析 88

5.2.7 谱分析 93

5.2.8 动力学分析范例解析——模型飞机机翼模态分析 100

5.2.9 动力学分析范例解析——吊车梁在移动载荷作用下的响应分析 108

5.2.10 动力学分析范例解析——悬索拱桥的谐响应分析 114

5.2.11 动力学分析范例解析——悬索拱桥地震载荷响应 123

5.3 非线性分析 127

5.3.1 非线性分析概述 127

5.3.2 非线性分析基本步骤 129

5.3.3 非线性分析范例解析-铝材挤压过程分析 134

5.3.4 非线性分析范例解析-油罐底效应的简化分析 145

5.3.5 非线性分析范例解析-橡胶圆盘超弹分析 154

5.4 有限元热分析原理 163

5.4.1 热分析概述 163

5.4.2 热分析经典理论 164

5.4.3 ANSYS的热分析 164

5.4.4 稳态热分析的基本过程 165

5.4.5 瞬态热分析的基本过程 167

5.4.6 稳态热分析范例解析-柱体对流传热分析 170

5.4.7 瞬态热分析范例解析-带孔金属板冷却 177

5.5 耦合场分析 183

5.5.1 耦合场分析概述 183

5.5.2 耦合场分析定义和类型 183

5.5.3 耦合场分析方法 183

5.5.4 热流体耦合分析范例解析-腔体内空气热流分析 185

5.5.5 热结构耦合分析范例解析-滑动摩擦生热分析 192

第6章 ANSYS优化设计 203

6.1 优化设计概述 203

6.1.1 优化设计概念 203

6.1.2 优化问题的数学模型 203

6.2 ANSYS优化设计基础 204

6.2.1 优化设计术语 204

6.2.2 选择优化变量 207

6.2.3 优化设计的步骤 208

6.2.4 优化设计范例解析-平板网架结构的优化设计 214

6.2.5 优化设计范例解析-压力容器壁厚优化设计 228

第7章 ANSYS高级分析 242

7.1 可靠性分析 242

7.1.1 可靠性分析概述 242

7.1.2 可靠性分析相关概念 242

7.1.3 可靠性分析步骤 243

7.1.4 可靠性分析范例解析-悬臂梁的可靠性分析 244

7.1.5 可靠性分析范例解析-高压球形容器强度可靠性分析 248

7.2 拓扑优化 260

7.2.1 拓扑优化的概念 260

7.2.2 拓扑优化步骤 260

7.2.3 拓扑优化范例解析——弹性梁的拓扑优化分析 262

7.3 单元生死及其应用 265

7.3.1 单元生死的概念 265

7.3.2 单元生死特性的使用 266

7.3.3 单元生死控制 267

7.3.4 单元生死范例解析——在焊接中的应用 268

第8章 ANSYS参数化设计语言（APDL） 288

8.1 APDL简介 288

8.2 APDL主要概念 288

8.3 APDL应用范例解析——弹簧-质量系统的响应 292

8.4 APDL应用范例解析——平面二力杆网架受力分析 294

第9章 LS-DYNA动力学分析 297

9.1 LS-DYNA概述 297

9.2 LS-DYNA功能特点 298

9.3 LS-DYNA的一般分析过程 306

9.4 LS-DYNA范例解析——炸药在土壤内部爆炸分析 307

9.5 LS-DYNA范例解析——薄壁钢管在轴向冲击作用下的屈曲分析 326

第10章 后置处理软件LS-PREPOST 339

10.1 LS-PREPOST简介 339

10.2 LS-PREPOST应用实例 340

10.3 下拉菜单 341

10.4 图形显示区及鼠标操作 341

10.4.1 图形显示区 341

10.4.2 鼠标操作说明 342

10.5 图形控制区 342

10.6 命令输入区与操作历史文本框 345

10.7 主菜单 345

参考文献 363

《ANSYS12.0有限元分析与范例解析》是通用有限元软件ANSYS 12.0及其工程应用的学习教程，全书根据ANSYS 12.0功能模块及工程应用分为10章。主要内容包括：有限元分析ANSYS 12.0简介；实体建模与网格划分；加载、求解与后处理；工程应用范例（包括静力学、动力学、非线性、热力学及耦合场分析）；优化设计；高级分析（包括可靠性分析、拓扑优化、单元生死）；参数化设计语言（APDL）；LS-DYNA动力分析及后置处理软件LS-PREPOST。《ANSYS12.0有限元分析与范例解析》内容新颖丰富、涉及范围广泛，使读者能全面掌握ANSYS软件所具有的功能模块及处理实际工程问题的分析思路和方法。
　　《ANSYS12.0有限元分析与范例解析》按照深入浅出的原则，分别通过图形用户界面和命令流两种方式对典型的工程应用问题进行了详细讲解。
　　《ANSYS12.0有限元分析与范例解析》适合理工院校机械、航空、力学等相关专业师生使用，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

《ANSYS12.0有限元分析与范例解析》核心内容包含：
　　ANSYS实体建模与网格划分
　　加载、求解与后处理
　　工程应用范例分析
　　ANSYS优化设计
　　ANSYS高级分析
　　ANSYS参数化设计语言
　　LS—DYNA动力学分析
　　后置处理软件LS—PREPOST