ANSYS有限元分析完全自学手册

第1章  有限元法及ANSYS概述        1
1.1  发展与现状        2
1.2  矩阵分析法及有限元法分析的一般步骤        3
1.2.1  矩阵分析法        3
【实例1-1】桁架结构的平衡方程        9
1.2.2  有限元法分析的一般步骤        11
1.3  ANSYS基本操作        12
1.3.1  ANSYS安装        12
1.3.2  ANSYS启动、用户界面及退出        13
1.3.3  ANSYS操作方式        15
1.3.4  ANSYS典型分析过程        16
【实例1-2】悬臂梁的受力分析        16
1.3.5  ANSYS文件管理及日志文件使用        20
1.4  本章小结        21
1.5  习题        22
第2章  有限元法基础理论        23
2.1  结构静力学问题的有限元法        24
2.1.1  平面问题有限元法        24
【实例2-1】求单元在以下受力情况下的等效节点荷载        30
【实例2-2】求悬臂梁节点位移        32
2.1.2  轴对称问题有限元法        33
2.1.3  空间问题有限元法        36
2.1.4  等参数有限元法        39
2.1.5  单元与整体分析        43
2.2  结构动力学问题有限元法        46
2.2.1  运动方程        46
2.2.2  质量矩阵        47
2.2.3  阻尼矩阵        48
2.2.4  结构自振频率与振型        50
【实例2-3】求解Kj = w2Mj的振型        52
2.2.5  用振型叠加法求解结构的受迫振动        53
2.3  结构非线性有限元法        54
2.3.1  塑性力学问题        55
2.3.2  大位移问题        64
2.4  热传导问题有限元法        65
2.4.1  关于温度场和热传导的一些概念        65
2.4.2  热传导微分方程        67
2.4.3  温度场的边值条件        68
2.4.4  稳态热传导问题        69
2.4.5  瞬态热传导问题        73
2.4.6  热变形与热应力计算        75
2.5  流体力学分析有限元法        75
2.5.1  稳定渗流基本方程及其离散化        76
2.5.2  用势函数表示的势流        80
2.6  电磁场分析有限元法        83
2.6.1  麦克斯韦方程组        83
2.6.2  位函数的微分方程        84
2.6.3  位函数的边界条件        85
2.6.4  位函数的边值问题        85
2.7  本章小结        89
2.8  习题        90
第3章    ANSYS建模        92
3.1  建模基础        93
3.1.1  生成模型        93
3.1.2  坐标系统        93
3.1.3  工作平面        96
3.1.4  实体模型        97
3.1.5  有限元模型        98
3.2  建立复杂有限元模型        101
3.3  实例—连接板建模        102
3.4  实例—轴类零件建模        108
3.4.1  自底向上建模        109
3.4.2  自顶向下建模        115
3.5  实例—圆柱齿轮建模        116
3.6  本章小结        126
3.7  习题        126
第4章  结构线性静力分析        127
4.1  结构静力分析过程与步骤        128
4.1.1  建立模型        128
4.1.2  施加载荷并求解        128
4.1.3  检查结果        130
4.2  实例—连杆受力分析        132
4.3  实例—圆孔应力集中分析        147
4.4  实例—内六角扳手静力分析        155
4.5  实例—轮子受力分析        170
4.6  本章小结        187
4.7  习题        187
第5章  动力学分析        189
5.1  动力学分析的过程与步骤        190
5.1.1  模态分析的步骤        190
5.1.2  谐响应分析        194
5.1.3  瞬态动力学分析        198
5.2  实例—机翼模态分析        202
5.3  实例—电动机系统谐响应分析        212
5.4  实例—梁结构瞬态动力学分析        227
5.5  本章小结        238
5.6  习题        239
第6章  非线性分析        241
6.1  基本概念        242
6.2  非线性分析的过程与步骤        245
6.2.1  建模        246
6.2.2  加载求解        246
6.2.3  查看结果        249
6.3  实例—铜弹冲击刚性壁的非线性分析        251
6.4  实例—圆盘塑性变形分析        264
6.5  实例—销与销孔接触分析        278
6.6  本章小结        293
6.7  习题        293
第7章  其他问题分析        295
7.1  热分析        296
7.1.1  热分析单元        296
7.1.2  稳态热分析过程        297
7.1.3  瞬态热分析过程        300
7.1.4  耦合分析的过程和步骤        303
7.1.5  实例—冷却栅管的热分析        306
7.1.6  实例—包含焊缝的金属板热膨胀分析        317
7.2  流体动力学分析        334
7.2.1  FLOTRAN CFD分析的概念与基本步骤        334
7.2.2  实例—管内流动分析        339
7.3  电磁场分析        358
7.3.1  电磁场分析的基本步骤与概念        358
7.3.2  实例—2D静态电磁场分析        361
7.4  结构优化设计        377
7.4.1  优化设计的相关概念        377
7.4.2  优化设计的过程与步骤        379
7.4.3  实例—简支梁优化设计        386
7.4.4  实例—桁架轻型化优化设计        395
7.5  本章小结        405
7.6  习题        406
第8章  高级分析方法        409
8.1  拓扑优化分析        410
8.1.1  拓扑优化步骤        410
8.1.2  实例—拱桥桥梁结构拓扑优化        411
8.2  ANSYS/LS-DYNA显式动力分析        422
8.2.1  ANSYS/LS-DYNA分析综述        422
8.2.2  ANSYS/LS-DYNA分析基本步骤        425
8.2.3  实例—容器坠落碰撞        427
8.3  参数化设计        435
8.3.1  参数化设计语言介绍        435
8.3.2  参数化设计语言的功能        435
8.3.3  实例—梁结构参数化设计        437
8.4  子模型分析技术        442
8.4.1  子模型分析技术综述        442
8.4.2  子模型分析基本过程        443
8.4.3  实例—带孔长方形板条子模型分析        447
8.5  自适应网格划分技术        458
8.5.1  自适应网格划分技术综述        458
8.5.2  实例—热传导问题自适应网格划分        461
8.6  单元的生死技术        464
8.6.1  单元的生死技术综述        465
8.6.2  实例—杆件单元生死        467
8.7  本章小结        472
8.8  习题        473
附录A  弹性力学的基本方程        474
附录B  ANSYS程序中常用量和单位        478
附录C  ANSYS结构分析常用命令参考        480