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第1篇　操作基础篇3

第1章 ANSYS概述3

1.1　CAE软件简介4

1.2　有限元法简介5

1.2.1　有限元法的基本思想5

1.2.2　有限元法的特点6

1.3 ANSYS简介6

1.3.1 ANSYS的发展7

1.3.2 ANSYS的功能7

1.4 ANSYS 11.0特点8

1.4.1 ANSYS 11.0版本的新特点8

1.4.2 ANSYS 11.0运行环境配置11

1.5　程序结构12

1.5.1　处理器12

1.5.2　文件格式12

1.5.3　输入方式12

1.5.4　输出文件类型13

1.6 ANSYS分析的基本过程13

1.6.1 前处理13

1.6.2　加载并求解14

1.6.3　后处理14

1.6.4　实例导航14

1.7　本章小结16

第2章　几何建模17

2.1　几何建模概论18

2.1.1 自底向上创建几何模型18

2.1.2 自顶向下创建几何模型18

2.1.3　布尔运算操作19

2.1.4　拖拉和旋转19

2.1.5　移动和复制19

2.1.6　修改模型（清除和删除）20

2.1.7　从IGES文件几何模型导入到ANSYS20

2.2　坐标系简介20

2.2.1　总体和局部坐标系21

2.2.2　显示坐标系23

2.2.3 节点坐标系23

2.2.4单元坐标系24

2.2.5　结果坐标系24

2.3　工作平面的使用25

2.3.1　定义一个新的工作平面25

2.3.2　控制工作平面的显示和样式26

2.3.3　移动工作平面26

2.3.4旋转工作平面26

2.3.5　还原一个已定义的工作平面27

2.3.6　工作平面的高级用途27

2.4 自底向上创建几何模型29

2.4.1　关键点29

2.4.2　硬点30

2.4.3　线31

2.4.4　面33

2.4.5　体34

2.5 自顶向下创建几何模型（体素）35

2.5.1　创建面体素35

2.5.2　创建实体体素36

2.6　使用布尔操作来修正几何模型37

2.6.1 布尔运算的设置37

2.6.2　布尔运算之后的图元编号38

2.6.3 交运算38

2.6.4 两两相交39

2.6.5　相加40

2.6.6　相减40

2.6.7　利用工作平面进行减运算41

2.6.8　搭接41

2.6.9　分割42

2.6.10　粘接（合并）42

2.7　移动、复制和缩放几何模型42

2.7.1　按照样本生成图元43

2.7.2 由对称映像生成图元43

2.7.3　将样本图元转换坐标系43

2.7.4 实体模型图元的缩放44

2.8　从IGES文件中将几何模型导入到ANSYS44

2.8.1　使用SMOOTH选项45

2.8.2　使用FACETED选项45

2.9　实例导航46

2.9.1 自底向上建立药柱模型46

2.9.2　布尔操作建立药柱模型51

2.9.3　导入SolidWorks中创建的药柱模型53

2.10　本章小结55

第3章　划分网格57

3.1　有限元网格概论58

3.2　设定单元属性58

3.2.1　生成单元属性表59

3.2.2　在划分网格之前分配单元属性59

3.3　网格划分的控制61

3.3.1　ANSYS网格划分工具（MeshTool）61

3.3.2　单元形状62

3.3.3　选择自由或映射网格划分62

3.3.4　控制单元边中节点的位置63

3.3.5　划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing）63

3.3.6　映射网格划分中单元的默认尺寸64

3.3.7　局部网格划分控制65

3.3.8　内部网格划分控制65

3.3.9　生成过渡棱锥单元67

3.3.10　将退化的四面体单元转化为非退化的形式67

3.3.11　执行层网格划分68

3.4 自由网格划分和映射网格划分控制69

3.4.1 自由网格划分69

3.4.2　映射网格划分70

3.5　给实体模型划分有限元网格74

3.5.1 用xMESH命令生成网格74

3.5.2　生成带方向节点的梁单元网格75

3.5.3　在分界线或分界面处生成单位厚度的界面单元76

3.6　延伸和扫略生成有限元模型77

3.6.1　延伸（Extrude）生成网格77

3.6.2　扫略（VSWEEP）生成网格79

3.7　修正有限元模型81

3.7.1　局部细化网格82

3.7.2　移动和复制节点和单元84

3.7.3　控制面、线和单元的法向85

3.7.4修改单元属性86

3.8　直接通过节点和单元生成有限元模型87

3.8.1　节点87

3.8.2　单元88

3.9　编号控制90

3.9.1　合并重复项90

3.9.2　编号压缩91

3.9.3　设定起始编号92

3.9.4　编号偏差92

3.10　实例导航93

3.10.1 采用智能分网94

3.10.2　采用扫略分网95

3.10.3　采用延伸分网99

3.11　本章小结102

第4章　施加载荷103

4.1 载荷概论104

4.1.1　什么是载荷104

4.1.2　载荷步、子步和平衡迭代104

4.1.3 时间参数105

4.1.4　阶跃载荷与坡道载荷106

4.2　施加载荷107

4.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷107

4.2.2　施加载荷107

4.2.3　轴对称载荷与反作用力112

4.2.4　利用表格来施加载荷113

4.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件115

4.3　设定载荷步选项117

4.3.1　通用选项117

4.3.2　动力学分析选项120

4.3.3 非线性选项120

4.3.4　输出控制121

4.3.5　Biot-Savart选项122

4.3.6　谱分析选项122

4.3.7　创建多载荷步文件122

4.4　实例导航123

4.4.1　单载荷步的施加124

4.4.2　多载荷步的施加126

4.4.3　表格及函数载荷的施加129

4.5　本章小结130

第5章　求解131

5.1　求解概论132

5.1.1　使用直接求解法132

5.1.2　使用稀疏矩阵直接解法求解器133

5.1.3　使用雅克比共轭梯度法求解器133

5.1.4　使用不完全分解共轭梯度法求解器133

5.1.5　使用预条件共轭梯度法求解器134

5.1.6　使用自动迭代解法选项134

5.1.7　获得解答135

5.2　利用特定的求解控制器来指定求解类型135

5.2.1　使用【Abridged Solution】菜单选项136

5.2.2　使用求解控制对话框136

5.3　多载荷步求解137

5.3.1　多重求解法137

5.3.2　使用载荷步文件法138

5.3.3　使用数组参数法（矩阵参数法）138

5.4　重新启动分析140

5.4.1 重新启动一个分析140

5.4.2　多载荷步文件的重启动分析143

5.5　预测求解时间和估计文件大小145

5.5.1　估计运算时间145

5.5.2　估计文件的大小146

5.5.3　估计内存需求146

5.6　实例导航146

5.6.1　单载荷步求解146

5.6.2　多载荷步求解146

5.7　本章小结147

第6章　后处理149

6.1　后处理概述150

6.1.1　什么是后处理150

6.1.2　结果文件150

6.1.3　后处理可用的数据类型151

6.2　通用后处理器（POST1）151

6.2.1　将数据结果读入数据库151

6.2.2　图像显示结果157

6.2.3　列表显示结果162

6.2.4　表面操作168

6.2.5　映射结果到某一路径上171

6.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示175

6.3　时间历程后处理（POST26）177

6.3.1　定义和储存POST26变量177

6.3.2　检查变量179

6.3.3　POST26后处理器的其他功能181

6.4　实例导航182

6.4.1　通用后处理器182

6.4.2　时间历程处理器190

6.5　本章小结192

第2篇　专题实例篇195

第7章　静力学分析195

7.1　静力学概论196

7.2　静力学分析的基本步骤196

7.2.1　建立模型196

7.2.2　设置求解控制选项197

7.2.3　设置其他求解选项200

7.2.4　施加载荷203

7.2.5　求解204

7.2.6　检查结果205

7.3　平面问题静力分析实例206

7.3.1　分析问题207

7.3.2　建立模型207

7.3.3　定义边界条件并求解219

7.3.4　查看结果221

7.4　周期对称结构的静力分析实例224

7.4.1　分析问题224

7.4.2　建立模型225

7.4.3　定义边界条件并求解232

7.4.4　查看结果234

7.5　本章小结238

第8章　模态分析239

8.1　模态分析概论240

8.2　模态分析的基本步骤240

8.2.1　建模240

8.2.2　加载及求解240

8.2.3　扩展模态243

8.2.4　观察结果和后处理245

8.3　齿轮的模态分析实例246

8.3.1 分析问题246

8.3.2　建立模型246

8.3.3 进行模态设置、定义边界条件并求解252

8.3.4　查看结果255

8.4　本章小结257

第9章　谐响应分析259

9.1　谐响应分析概论260

9.1.1 完全法（Full Method）260

9.1.2　减缩方法（Reduced Method）261

9.1.3　模态叠加法（Mode Superposition Method）261

9.1.4 3种方法的共同局限性261

9.2　谐响应分析的基本步骤262

9.2.1 建立模型（前处理）262

9.2.2　加载和求解262

9.2.3　观察模型（后处理）267

9.3 吉他琴弦的谐响应分析实例269

9.3.1　分析问题269

9.3.2　建立模型269

9.3.3 查看结果281

9.4　本章小结283

第10章　瞬态动力学分析285

10.1　瞬态动力学概论286

10.1.1 完全法（Full Method）286

10.1.2　模态叠加法（Mode Superposition Method）286

10.1.3　减缩法（Reduced Method）287

10.2　瞬态动力学的基本步骤287

10.2.1　前处理（建模和分网）287

10.2.2　建立初始条件288

10.2.3　设定求解控制器288

10.2.4　设定其他求解选项290

10.2.5　施加载荷290

10.2.6　设定多载荷步291

10.2.7　瞬态求解292

10.2.8　后处理292

10.3　阻尼振动系统的自由振动分析实例294

10.3.1　分析问题294

10.3.2　建立模型295

10.3.3　进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解300

10.3.4　查看结果304

10.4　本章小结307

第11章　谱分析309

11.1　谱分析概论310

11.1.1　响应谱310

11.1.2　动力设计分析方法（DDAM）310

11.1.3　功率谱密度（PSD）310

11.2　谱分析的基本步骤311

11.2.1　前处理311

11.2.2　模态分析311

11.2.3　谱分析311

11.2.4　扩展模态314

11.2.5　合并模态315

11.2.6　后处理316

11.3　支撑平板的动力效果分析实例318

11.3.1 问题描述318

11.3.2　GUI路径模式318

11.4　本章小结339

第12章　非线性分析341

12.1　非线性分析概论342

12.1.1 非线性行为的原因342

12.1.2　非线性分析的基本信息343

12.1.3 几何非线性345

12.1.4　材料非线性346

12.1.5　其他非线性问题350

12.2　非线性分析的基本步骤350

12.2.1　前处理（建模和分网）351

12.2.2　设置求解控制器351

12.2.3　设定其他求解选项353

12.2.4　加载354

12.2.5 求解355

12.2.6　后处理355

12.3　材料非线性分析实例357

12.3.1 分析问题357

12.3.2　建立模型358

12.3.3　定义边界条件并求解363

12.3.4　查看结果365

12.4　几何非线性分析实例367

12.4.1　分析问题368

12.4.2　建立模型368

12.4.3 定义边界条件并求解372

12.4.4　查看结果376

12.5　本章小结379

第13章　接触问题分析381

13.1　接触问题概论382

13.1.1　一般分类382

13.1.2　接触单元382

13.2　接触分析的步骤383

13.2.1　建立模型并划分网格383

13.2.2　识别接触对384

13.2.3　定义刚性目标面384

13.2.4　定义柔性体的接触面385

13.2.5　设置实常数和单元关键点387

13.2.6　控制刚性目标的运动388

13.2.7　给变形体单元施加必要的边界条件388

13.2.8　定义求解和载荷步选项388

13.2.9　求解389

13.2.10　检查结果390

13.3　齿轮的接触分析实例391

13.3.1 分析问题391

13.3.2　建立模型392

13.3.3 定义边界条件并求解401

13.3.4　查看结果403

13.4　本章小结405

第14章　结构屈曲分析407

14.1 结构屈曲概论408

14.2　结构屈曲分析的基本步骤408

14.2.1 前处理408

14.2.2　获得静力解408

14.2.3　获得特征值屈曲解409

14.2.4　扩展解410

14.2.5　后处理（观察结果）412

14.3　桁架结构屈曲分析实例412

14.3.1 问题描述413

14.3.2　GUI路径模式413

14.4　本章小结426

第15章　优化设计427

15.1　优化设计概论428

15.2　优化设计的基本步骤430

15.2.1　生成分析文件430

15.2.2　建立优化过程中的参数433

15.2.3 进入OPT处理器，指定分析文件（OPT）433

15.2.4　指定优化变量434

15.2.5　选择优化工具或优化方法434

15.2.6　指定优化循环控制方式435

15.2.7　进行优化分析436

15.2.8　查看设计序列结果437

15.3　框架结构的优化设计实例437

15.3.1 问题描述437

15.3.2　GUI方式438

15.4本章小结456