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第1章 软件及有限元理论简介1

1.1 有限元仿真分析基本概念1

1.1.1 单元、节点和自由度1

1.1.2 载荷与边界条件2

1.1.3 前处理、求解和后处理2

1.2 ANSYS软件界面与启动3

1.2.1 ANSYS启动和交互3

1.2.2 ANSYS界面6

1.3 图形选取8

1.3.1 鼠标按钮选择功能分配8

1.3.2 空间选取和实体选取9

1.3.3 查询选取10

1.4 结果评价11

1.4.1 结果评价的一些方法11

1.4.2 调试可疑的分析结果11

1.5 典型单元模型介绍12

1.5.1 梁单元BEAM18812

1.5.2 壳单元SHELL18118

1.5.3 实体单元SOLID18519

1.5.4 结构质点MASS2124

1.5.5 常用单元列举25

1.6 本章小结26

第2章 有限元模型建立基础27

2.1 有限元模型建立过程27

2.2 ANSYS工作平面与坐标系29

2.2.1 坐标系29

2.2.2 全局坐标系30

2.2.3 局部坐标系30

2.2.4 节点坐标系34

2.2.5 其他坐标系35

2.2.6 工作平面36

2.3 几何建模40

2.3.1 图元基本操作41

2.3.2 几何建模通用操作63

2.3.3 布尔操作67

2.3.4 查看几何模型性质71

2.4 网格划分71

2.4.1 划分方式71

2.4.2 定义单元属性72

2.4.3 网格划分控制78

2.4.4 网格划分86

2.4.5 网格检查与修改87

2.5 图形显示90

2.5.1 图形显示设置技巧90

2.5.2 输出动画和图片93

2.6 本章小结94

第3章 有限元模型建立实例95

3.1 直接法实体模型建立95

3.1.1 问题描述95

3.1.2 解决问题建立有限元模型96

3.2 连杆实例103

3.2.1 问题描述103

3.2.2 解决问题建立有限元模型104

3.3 支座建模并划分网格113

3.3.1 问题描述113

3.3.2 解决问题建立有限元模型113

3.4 CAD系统软件导入法建立模型123

3.4.1 适用范围及注意事项123

3.4.2 导入实体几何模型实例124

3.4.3 导入划分好网格的有限元模型126

3.5 本章小结127

第4章 加载与求解128

4.1 对象选取与组件、集合128

4.1.1 对象选取128

4.1.2 组件与集合130

4.2 加载133

4.2.1 加载过程133

4.2.2 施载对象137

4.2.3 载荷类型138

4.2.4 载荷步通用设置150

4.2.5 施加载荷方式151

4.3 求解152

4.3.1 分析类型153

4.3.2 求解器154

4.3.3 求解与输出155

4.3.4 多载荷步求解157

4.3.5 重启动分析158

4.4 本章小结159

第5章 ANSYS 14.0后处理160

5.1 后处理概述160

5.1.1 后处理器类型160

5.1.2 结果文件161

5.1.3 后处理中的数据161

5.2 通用后处理器（POST1）161

5.2.1 读取结果数据161

5.2.2 图形方式查看结果165

5.2.3 面操作174

5.2.4 列表显示结果181

5.2.5 将结果映射到路径183

5.2.6 结果查看器185

5.2.7 部分其他操作186

5.3 时间历程后处理器（POST26）186

5.3.1 时间历程变量查看器187

5.3.2 定义变量187

5.3.3 变量数据运算操作190

5.3.4 查看变量191

5.4 本章小结193

第6章 静力学分析194

6.1 有限元线性分析基本理论194

6.1.1 线性本构关系（广义虎克定律）194

6.1.2 线性几何方程（小变形情况）195

6.1.3 平衡方程（虚功原理）195

6.2 带孔板静力分析实例197

6.2.1 问题描述197

6.2.2 启动ANSYS并建立有限元分析项目197

6.2.3 有限元模型求解199

6.2.4 有限元模型之后处理201

6.3 多载荷作用下的阶梯轴分析202

6.3.1 问题描述及问题分析202

6.3.2 启动ANSYS并建立分析项目203

6.3.3 模型求解206

6.3.4 结果后处理207

6.4 惯性载荷作用下的叶轮受力分析208

6.4.1 问题描述208

6.4.2 启动ANSYS并进行前处理208

6.4.3 模型求解210

6.4.4 模型后处理211

6.5 静载荷作用下的简支梁212

6.5.1 问题描述212

6.5.2 建立有限元模型213

6.5.3 模型求解216

6.5.4 模型后处理217

6.6 本章小结219

第7章 模态分析220

7.1 结构动力学分析概述220

7.2 模态分析简介及步骤221

7.2.1 模态分析原理221

7.2.2 模态分析步骤223

7.3 连杆的模态分析224

7.3.1 问题描述224

7.3.2 建立分析有限元模型224

7.3.3 模型求解226

7.3.4 模型后处理228

7.4 框架式建筑物有预应力模态分析230

7.4.1 问题描述230

7.4.2 建立分析项目和有限元模型231

7.4.3 加载求解236

7.4.4 模型后处理238

7.5 本章小结240

第8章 结构瞬态分析241

8.1 概述241

8.1.1 瞬态动力学分析一般描述和基本理论241

8.1.2 运动方程的求解方法及各方法优缺点242

8.1.3 瞬态分析时间步长选取准则245

8.2 冲击载荷作用下的管子245

8.2.1 问题描述245

8.2.2 建立分析模型246

8.2.3 加载求解249

8.2.4 结果后处理255

8.2.5 小结258

8.3 压力容器瞬态分析258

8.3.1 问题描述258

8.3.2 建立有限元模型259

8.3.3 加载求解262

8.3.4 结果后处理265

8.4 本章小结267

第9章 谱分析与谐响应分析268

9.1 概述268

9.1.1 谐响应分析的定义与应用268

9.1.2 谱分析的定义与应用269

9.2 谐响应分析269

9.3 “工作台-电动机”系统谐响应分析271

9.3.1 问题描述271

9.3.2 建立有限元模型271

9.3.3 加载求解278

9.3.4 结果后处理280

9.4 谱分析282

9.5 板梁结构单点地震响应谱分析283

9.5.1 问题描述283

9.5.2 建立有限元模型283

9.5.3 加载求解289

9.5.4 数据后处理292

9.6 本章小结293

第10章 结构非线性分析294

10.1 非线性问题概述与基础理论294

10.1.1 结构非线性的定义294

10.1.2 结构非线性类型的描述295

10.1.3 求解基本原理296

10.2 弹簧变形分析299

10.2.1 问题描述299

10.2.2 创建模型299

10.2.3 加载求解301

10.2.4 结果后处理303

10.3 碰撞分析305

10.3.1 问题描述305

10.3.2 建立分析项目及模型306

10.3.3 加载求解308

10.3.4 结果后处理310

10.4 电子产品跌落分析312

10.4.1 问题描述312

10.4.2 建立分析项目及模型313

10.4.3 加载求解318

10.4.4 结果后处理319

10.5 本章小结321

第11章 热分析322

11.1 热分析概述和基本原理322

11.1.1 热分析概述322

11.1.2 热分析基本原理323

11.2 某潜艇保温分析325

11.2.1 问题描述325

11.2.2 创建模型325

11.2.3 加载求解330

11.2.4 结果后处理330

11.3 淬火过程的瞬态热分析332

11.3.1 问题描述332

11.3.2 模型建立333

11.3.3 加载求解337

11.3.4 结果后处理339

11.4 本章小结341

第12章 热结构耦合分析342

12.1 热结构耦合简介342

12.1.1 热结构耦合方法342

12.1.2 热结构耦合间接分析的基本步骤343

12.1.3 顺序耦合和直接耦合的比较344

12.2 气门热结构耦合分析345

12.2.1 问题描述345

12.2.2 创建模型346

12.2.3 加载求解349

12.2.4 查看热分析结果351

12.2.5 结构分析351

12.2.6 结果后处理354

12.3 本章小结355

第13章 接触分析356

13.1 接触问题概述356

13.2 轨道车辆车轮与钢轨接触359

13.2.1 问题描述359

13.3.2 建立有限元模型360

13.3.3 加载求解365

13.3.4 结果后处理367

13.4 本章小结369

第14章 复合材料分析370

14.1 复合材料概述370

14.1.1 复合材料的定义及分类370

14.1.2 复合材料的性能及用途371

14.1.3 树脂基和金属基复合材料372

14.2 高体积分数SICP/AL热残余应力分析373

14.2.1 问题描述373

14.2.2 创建有限元模型374

14.2.3 加载与求解377

14.2.4 数据后处理379

14.2.5 小结381

14.3 纤维增强体热残余应力分析381

14.3.1 问题描述381

14.3.2 创建有限元模型381

14.3.3 加载与求解385

14.3.4 结果后处理387

14.4 本章小结389

第15章 优化设计390

15.1 优化设计概述390

15.1.1 优化设计的步骤390

15.1.2 优化设计的一些基本概念392

15.1.3 优化设计算法介绍394

15.2 某导弹导流罩内部支撑结构优化397

15.2.1 问题描述397

15.2.2 建立模型398

15.2.3 加载求解403

15.2.4 结果后处理404

15.2.5 优化设计405

15.3 本章小结408

第16章 ANSYS在机械设计中的应用409

16.1 问题概述409

16.2 静力分析410

16.2.1 问题描述410

16.2.2 导入模型并划分网格410

16.2.3 加载求解413

16.2.4 结果后处理415

16.3 模态分析416

16.3.1 本节问题416

16.3.2 模型处理与求解417

16.3.3 结果处理419

16.4 瞬态热分析421

16.4.1 问题描述421

16.4.2 模型建立421

16.4.3 加载求解424

16.4.4 结果后处理426

16.5 热结构耦合分析427

16.5.1 问题描述与问题分析427

16.5.2 加载求解428

16.5.3 求解结果处理431

16.6 综合分析报告433

16.7 本章小结434

第17章 ANSYS在土木工程中的应用435

17.1 边坡工程应用435

17.1.1 边坡问题概述435

17.1.2 问题描述436

17.1.3 建立有限元模型437

17.1.4 模型加载442

17.1.5 查看初始状态结果444

17.1.6 更改滑体材料重新划分单元444

17.1.7 结果后处理446

17.2 桥梁桩分析448

17.2.1 问题描述448

17.2.2 建立有限元模型448

17.2.3 模型加载452

17.2.4 后处理453

17.2.5 模态分析455

17.3 本章小结458

附录459

附录1 单位制459

附录2 常用材料性能参数460

附录3 载荷及边界定义命令462

附录4 求解命令464

附录5 后处理命令465

参考文献469