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第1章 绪论1

1.1 有限元法概述1

1.1.1 有限元法的发展及基本思想1

1.1.2 有限元法的基本步骤2

1.2 有限元法的工程应用5

1.3 弹性力学基本知识6

1.3.1 关于外力、应力、应变与位移的定义6

1.3.2 弹性力学的基本方程10

1.3.3 变分原理介绍16

1.3.4 虚位移原理19

1.3.5 平面问题20

习题24

第2章 平面问题的有限元法25

2.1 结构的离散化25

2.2 单元分析27

2.2.1 位移模式27

2.2.2 单元应变33

2.2.3 单元应力34

2.2.4 单元平衡方程35

2.2.5 单元刚度矩阵38

2.3 整体分析41

2.4 等效节点力计算49

2.4.1 单元自重49

2.4.2 均布面力50

2.4.3 线性分布面力50

2.5 约束条件的处理51

2.6 计算结果的整理53

2.7 矩形单元54

2.7.1 位移模式55

2.7.2 单元应变56

2.7.3 单元应力56

2.7.4 单元刚度矩阵57

2.7.5 单元等效节点力58

2.7.6 整体平衡方程58

2.7.7 矩形单元与三角形单元比较58

2.7.8 解答的收敛性59

2.8 解题步骤与例题59

习题65

第3章 空间问题和轴对称问题有限元法69

3.1 采用四面体单元解一般空间问题69

3.1.1 单元的位移函数69

3.1.2 单元的应变与应力71

3.1.3 刚度矩阵73

3.1.4 等效节点力计算74

3.2 轴对称问题的有限元法75

3.2.1 概述75

3.2.2 三角形截面环单元76

3.2.3 单元刚度矩阵79

3.2.4 等效节点力计算81

习题84

第4章 等参数单元87

4.1 等参数单元概念87

4.2 平面8节点等参单元90

4.2.1 单元位移模式90

4.2.2 单元应变矩阵92

4.2.3 单元应力矩阵94

4.2.4 单元刚度矩阵94

4.2.5 单元等效节点力列阵96

4.3 空间20节点等参单元98

4.3.1 单元位移模式99

4.3.2 单元应变矩阵100

4.3.3 单元应力矩阵102

4.3.4 单元刚度矩阵102

4.3.5 单元等效节点力列阵104

4.4 高斯求积法107

习题109

第5章 动力学问题的有限元法简述111

5.1 动力学方程、质量矩阵及阻尼矩阵111

5.2 特征值问题115

5.3 动力响应和逐步积分法116

5.3.1 动力响应问题116

5.3.2 逐步积分法116

5.3.3 结构动力分析算例121

习题124

第6章 ANSYS程序概述126

6.1 ANSYS启动、退出与GUI环境126

6.1.1 ANSYS启动126

6.1.2 ANSYS交互运行界面环境组成126

6.1.3 退出ANSYS程序127

6.2 ANSYS常用菜单与对话框操作128

6.2.1 主菜单用法128

6.2.2 工具菜单用法129

6.2.3 绘图菜单用法130

6.2.4 输入窗口交互操作131

6.2.5 快捷功能图标按钮用法131

6.2.6 工具条按钮用法132

6.2.7 可见／隐藏图标用法132

6.2.8 对话框执行按钮用法133

6.2.9 平移、缩放和旋转图形变换对话框用法133

6.2.10 图形拾取用法136

6.3 ANSYS文件操作138

6.3.1 新分析相关文件及其操作138

6.3.2 ANSYS文件重命名、拷贝与删除139

6.3.3 导入与导出几何文件139

第7章 ANSYS标准有限元分析过程140

7.1 ANSYS有限元求解的基本步骤140

7.2 执行ANSYS分析的开始准备工作141

7.2.1 清空数据库并开始一个新分析142

7.2.2 指定新的工作文件名142

7.2.3 指定新标题143

7.2.4 指定新的工作目录143

7.3 ANSYS标准求解过程实例143

第8章 ANSYS基本分析过程技术158

8.1 创建几何模型158

8.1.1 ANSYS几何实体建模技术简介158

8.1.2 ANSYS几何建模菜单系统简介159

8.1.3 ANSYS的坐标系及其操作160

8.1.4 关键点与硬点及其创建方法171

8.1.5 线的类型与创建方法172

8.1.6 延伸线178

8.1.7 面的类型与创建方法179

8.1.8 体的类型与创建方法183

8.1.9 布尔运算186

8.1.10 拖拉191

8.1.11 比例缩放193

8.1.12 移动194

8.1.13 拷贝195

8.1.14 镜面映射197

8.1.15 删除几何实体198

8.1.16 合并重合几何实体199

8.2 创建有限元模型与网格划分技术201

8.2.1 创建有限元模型两种方法201

8.2.2 ANSYS单元库203

8.2.3 单元类型（单元表）的定义、设置、编辑和删除204

8.2.4 单元实常数的定义、编辑和删除207

8.2.5 使用网格划分工具MeshTool划分有限元网格模型209

8.2.6 清除几何模型上的网格210

8.3 施加载荷与求解过程211

8.3.1 单载荷步求解过程211

8.3.2 选择分析类型212

8.3.3 时间、载荷步与载荷子步212

8.3.4 定义载荷的基本操作方法213

8.3.5 施加结构载荷214

8.4 结果后处理过程218

8.4.1 后处理器环境、结果文件与结果数据218

8.4.2 通用后处理器（POST1）219

8.4.3 等值图显示结果219

8.4.4 抓取结果显示图片221

8.4.5 动画显示结果222

第9章 创建几何模型实例224

9.1 创建圆弧线、直线、切线、法线和交线的实例224

9.1.1 菜单建模过程224

9.1.2 点评228

9.2 WP变换／旋转拷贝／互分实例：具有横隔板的薄壁箱型梁柱模型229

9.2.1 菜单建模过程230

9.2.2 点评235

9.3 从底向上实体建模／样条曲线和拖拉实例：机翼实体模型235

9.3.1 菜单建模过程236

9.3.2 点评238

9.4 自顶向下建模／布尔运算实例：六角圆头螺杆实体模型238

9.4.1 菜单建模过程239

9.4.2 点评241

9.5 局部CS／旋转拖拉／布尔运算实例：椭圆封头的油罐体模型241

9.5.1 菜单建模过程242

9.5.2 点评249

9.6 倒角／旋转体／局部坐标系／旋转拷贝／合并实例：皮带轮250

9.6.1 菜单建模过程250

9.6.2 点评256

习题256

参考文献259