CAD/CAM/CAE自学手册 ANSYS 15.0有限元分析自学手册2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1篇 操作基础篇2

第1章 ANSYS概述2

1.1 有限单元法简介3

1.1.1 CAE软件简介3

1.1.2 有限单元法的基本概念5

1.2 工业ANSYS简介6

1.2.1 ANSYS的发展7

1.2.2 ANSYS的功能7

1.3 ANSYS 15.0的启动及界面8

1.3.1 设置运行环境8

1.3.2 启动与退出11

1.3.3 ANSYS 15.0的图形用户界面12

1.4 程序结构13

1.4.1 处理器14

1.4.2 文件格式14

1.4.3 输入方式14

1.4.4 输出文件类型15

1.5 ANSYS分析的基本过程15

1.5.1 前处理15

1.5.2 加载并求解16

1.5.3 后处理16

1.5.4 实例导航——齿轮泵齿轮静力分析实例17

1.6 本章小结18

第2章 几何建模19

2.1 坐标系简介20

2.1.1 总体和局部坐标系20

2.1.2 显示坐标系22

2.1.3 节点坐标系23

2.1.4 单元坐标系23

2.1.5 结果坐标系24

2.1.6 坐标系创建实例24

2.2 工作平面的使用和操作27

2.2.1 定义一个新的工作平面27

2.2.2 控制工作平面的显示和样式28

2.2.3 移动工作平面28

2.2.4 旋转工作平面29

2.2.5 还原一个已定义的工作平面29

2.2.6 工作平面的高级用途29

2.2.7 工作平面创建实例31

2.3 布尔操作33

2.3.1 布尔运算操作33

2.3.2 布尔运算的设置34

2.3.3 布尔运算之后的图元编号35

2.3.4 交运算35

2.3.5 两两相交36

2.3.6 相加37

2.3.7 相减37

2.3.8 利用工作平面作减运算38

2.3.9 搭接39

2.3.10 分割39

2.3.11 粘接（或合并）40

2.3.12 布尔操作实例40

2.4 自底向上创建几何模型43

2.4.1 关键点44

2.4.2 硬点48

2.4.3 线49

2.4.4 面51

2.4.5 体52

2.4.6 自底向上建模实例54

2.5 自顶向下创建几何模型（体素）64

2.5.1 创建面体素64

2.5.2 创建实体体素64

2.5.3 自顶向下建模实例67

2.6 移动、复制和缩放几何模型77

2.6.1 移动和复制77

2.6.2 拖拉和旋转78

2.6.3 按照样本生成图元78

2.6.4 由对称映像生成图元79

2.6.5 将样本图元转换坐标系79

2.6.6 实体模型图元的缩放80

2.6.7 修改模型（清除和删除）81

2.7 几何模型导入到ANSYS82

2.7.1 输入IGES单一实体82

2.7.2 输入SAT单一实体85

2.7.3 输入SAT实体集合87

2.7.4 输入Parasolid单一实体91

2.7.5 输入Parasolid实体集合94

2.8 实例导航——齿轮泵齿轮的建模95

2.9 本章小结109

第3章 划分网格111

3.1 有限元网格概论112

3.2 设定单元属性112

3.2.1 生成单元属性表113

3.2.2 在划分网格之前分配单元属性113

3.2.3 设定单元属性实例115

3.3 网格划分的控制119

3.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool）119

3.3.2 映射网格划分中单元的默认尺寸121

3.3.3 局部网格划分控制122

3.3.4 内部网格划分控制123

3.3.5 生成过渡棱锥单元125

3.3.6 将退化的四面体单元转化为非退化的形式126

3.3.7 执行层网格划分126

3.3.8 网格划分控制实例127

3.4 自由网格划分和映射网格划分控制129

3.4.1 自由网格划分129

3.4.2 映射网格划分130

3.5 给实体模型划分有限元网格135

3.5.1 用xMESH命令生成网格135

3.5.2 生成带方向节点的梁单元网格136

3.5.3 在分界线或分界面处生成单位厚度的界面单元137

3.6 延伸和扫略生成有限元模型138

3.6.1 延伸（Extrude）生成网格138

3.6.2 扫略（VSWEEP）生成网格140

3.7 修正有限元模型142

3.7.1 局部细化网格143

3.7.2 移动和复制节点和单元145

3.7.3 控制面、线和单元的法向146

3.7.4 修改单元属性147

3.8 编号控制147

3.8.1 合并重复项148

3.8.2 编号压缩149

3.8.3 设定起始编号149

3.8.4 编号偏差150

3.9 实例导航——齿轮泵齿轮模型网格划分150

3.10 本章小结155

第4章 施加载荷156

4.1 载荷概论157

4.1.1 什么是载荷157

4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代158

4.1.3 时间参数159

4.1.4 阶跃载荷与坡道载荷160

4.2 施加载荷160

4.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷161

4.2.2 施加载荷161

4.2.3 利用表格来施加载荷167

4.2.4 轴对称载荷与反作用力169

4.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件170

4.3 设定载荷步选项172

4.3.1 通用选项172

4.3.2 非线性选项175

4.3.3 动力学分析选项176

4.3.4 输出控制176

4.3.5 Biot-Savart选项177

4.3.6 谱分析选项178

4.3.7 创建多载荷步文件178

4.4 实例导航——齿轮泵齿轮模型载荷施加179

4.5 本章小结183

第5章 求解184

5.1 求解概论185

5.1.1 使用直接求解法186

5.1.2 使用稀疏矩阵直接解法求解器186

5.1.3 使用雅克比共轭梯度法求解器186

5.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器187

5.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器187

5.1.6 使用自动迭代解法选项188

5.1.7 获得解答189

5.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型189

5.2.1 使用Abridged Solution菜单选项190

5.2.2 使用求解控制对话框190

5.3 多载荷步求解192

5.3.1 多重求解法192

5.3.2 使用载荷步文件法192

5.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法）193

5.4 重新启动分析194

5.4.1 重新启动一个分析195

5.4.2 多载荷步文件的重启动分析198

5.5 预测求解时间和估计文件大小200

5.5.1 估计运算时间201

5.5.2 估计文件的大小201

5.5.3 估计内存需求201

5.6 实例导航——齿轮泵齿轮模型求解202

5.7 本章小结202

第6章 后处理203

6.1 后处理概述204

6.1.1 后处理204

6.1.2 结果文件205

6.1.3 后处理可用的数据类型205

6.2 通用后处理器（POST1）206

6.2.1 将数据结果读入数据库206

6.2.2 列表显示结果213

6.2.3 图像显示结果219

6.2.4 映射结果到某一路径上226

6.2.5 表面操作231

6.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示234

6.3 时间历程后处理器（POST26）236

6.3.1 定义和储存POST26变量236

6.3.2 检查变量239

6.3.3 后处理器POST26的其他功能241

6.4 实例导航——齿轮泵齿轮模型结果后处理242

6.5 本章小结248

第2篇 专题实例篇250

第7章 静力学分析250

7.1 静力分析介绍251

7.1.1 结构静力分析简介251

7.1.2 静力分析的类型252

7.1.3 静力分析基本步骤252

7.2 实例导航——联轴体的静力分析实例253

7.2.1 问题描述253

7.2.2 建立模型254

7.2.3 定义边界条件并求解258

7.2.4 查看结果261

7.2.5 命令流实现265

7.3 实例导航——内六角扳手的静态分析265

7.3.1 问题的描述265

7.3.2 建立模型265

7.3.3 定义边界条件并求解273

7.3.4 查看结果276

7.3.5 命令流方式280

7.4 本章小结280

第8章 模态分析281

8.1 模态分析概论282

8.2 模态分析的基本步骤282

8.2.1 建立模型282

8.2.2 加载及求解283

8.2.3 扩展模态286

8.2.4 观察结果和后处理287

8.3 实例导航——结构模态分析实例288

8.3.1 分析问题289

8.3.2 建立模型289

8.3.3 进行模态设置、定义边界条件并求解295

8.3.4 查看结果298

8.3.5 命令流实现301

8.4 实例导航——小发电机转子模态分析301

8.4.1 分析问题301

8.4.2 建立模型302

8.4.3 进行模态设置、定义边界条件并求解306

8.4.4 查看结果308

8.4.5 命令流方式308

8.5 本章小结308

第9章 谐响应分析309

9.1 谐响应分析概论310

9.1.1 完全法（Full Method）311

9.1.2 减缩法（Reduced Method）311

9.1.3 模态叠加法（Mode SuperpositionMethod）312

9.1.4 3种方法的共同局限性312

9.2 谐响应分析的基本步骤312

9.2.1 建立模型（前处理）313

9.2.2 加载和求解313

9.2.3 观察模型（后处理）318

9.3 实例导航——悬臂梁谐响应分析320

9.3.1 分析问题320

9.3.2 建立模型320

9.3.3 定义边界条件并求解325

9.3.4 查看结果331

9.3.5 命令流方式333

9.4 实例导航——吉他的谐响应分析334

9.4.1 分析问题335

9.4.2 建立模型335

9.4.3 定义边界条件并求解340

9.4.4 查看结果346

9.4.5 命令流方式348

9.5 本章小结348

第10章 瞬态动力学分析349

10.1 瞬态动力学概论350

10.1.1 完全法（Full Method）350

10.1.2 模态叠加法（Mode SuperpositionMethod）351

10.1.3 减缩法（Reduced Method）351

10.2 瞬态动力学的基本步骤351

10.2.1 前处理（建模和分网）352

10.2.2 建立初始条件352

10.2.3 设定求解控制器353

10.2.4 设定其他求解选项355

10.2.5 施加载荷355

10.2.6 设定多载荷步357

10.2.7 瞬态求解357

10.2.8 后处理357

10.3 实例导航——瞬态动力学分析实例359

10.3.1 分析问题360

10.3.2 建立模型361

10.3.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解365

10.3.4 查看结果369

10.3.5 命令流实现371

10.4 实例导航——哥伦布阻尼的自由振动分析372

10.4.1 问题描述372

10.4.2 建立模型373

10.4.3 进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解376

10.4.4 查看结果380

10.4.5 命令流方式384

10.5 本章小结384

第11章 谱分析385

11.1 谱分析概论386

11.1.1 响应谱386

11.1.2 动力设计分析方法（DDAM）386

11.1.3 功率谱密度（PSD）387

11.2 A谱分析的基本步骤387

11.2.1 前处理387

11.2.2 模态分析387

11.2.3 谱分析388

11.2.4 扩展模态390

11.2.5 合并模态391

11.2.6 后处理392

11.3 实例导航——支撑平板的动力效果分析393

11.3.1 问题描述394

11.3.2 建立模型394

11.3.3 进行分析400

11.3.4 后处理408

11.3.5 命令流实现411

11.4 本章小结411

第12章 结构屈曲分析412

12.1 结构屈曲概论413

12.2 结构屈曲分析的基本步骤413

12.2.1 前处理413

12.2.2 获得静力解414

12.2.3 获得特征值屈曲解414

12.2.4 扩展解415

12.2.5 后处理（观察结果）417

12.3 实例导航——薄壁圆筒屈曲分析417

12.3.1 分析问题417

12.3.2 建立模型418

12.3.3 求解421

12.3.4 查看结果424

12.3.5 命令流424

12.4 实例导航——桁架结构屈曲分析424

12.4.1 问题描述424

12.4.2 建立模型425

12.4.3 求解429

12.4.4 查看结果432

12.4.5 命令流实现437

12.5 本章小结437

第13章 非线性分析438

13.1 非线性分析概论439

13.1.1 非线性行为的原因439

13.1.2 非线性分析的基本信息440

13.1.3 几何非线性442

13.1.4 材料非线性443

13.1.5 其他非线性问题447

13.2 非线性分析的基本步骤447

13.2.1 前处理（建模和分网）448

13.2.2 设置求解控制器448

13.2.3 设定其他求解选项450

13.2.4 加载451

13.2.5 求解451

13.2.6 后处理452

13.3 实例导航——螺栓的蠕变分析453

13.3.1 问题描述453

13.3.2 建立模型454

13.3.3 设置分析并求解456

13.3.4 查看结果459

13.3.5 命令流实现461

13.4 实例导航——材料非线性分析实例461

13.4.1 分析问题462

13.4.2 建立模型462

13.4.3 定义边界条件并求解466

13.4.4 查看结果468

13.4.5 命令流实现472

13.5 本章小结472

第14章 接触问题分析473

14.1 接触问题概论474

14.1.1 一般分类474

14.1.2 接触单元474

14.2 接触分析的步骤475

14.2.1 建立模型，并划分网格476

14.2.2 识别接触对476

14.2.3 定义刚性目标面477

14.2.4 定义柔性体的接触面478

14.2.5 设置实常数和单元关键点480

14.2.6 控制刚性目标的运动480

14.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件481

14.2.8 定义求解和载荷步选项481

14.2.9 求解482

14.2.10 检查结果482

14.3 实例导航——陶瓷套管的接触分析483

14.3.1 问题描述483

14.3.2 建立模型并划分网格484

14.3.3 定义边界条件并求解489

14.3.4 后处理494

14.3.5 命令流实现498

14.4 本章小结499

第15章 高级分析500

15.1 自适应网格划分501

15.1.1 自适应网格的条件501

15.1.2 自适应网格过程502

15.2 自适应网格划分实例-平板受热504

15.2.1 问题描述504

15.2.2 建立模型505

15.2.3 定义边界条件并求解508

15.2.4 查看结果510

15.2.5 命令流511

15.3 子模型511

15.3.1 子模型介绍511

15.3.2 子模型方法512

15.3.3 子模型过程512

15.4 参数化设计语言516

15.4.1 参数化设计语言介绍516

15.4.2 参数化设计语言的功能516

15.5 参数化设计语言实例-悬臂梁519

15.5.1 分析问题519

15.5.2 建立模型519

15.5.3 定义边界条件并求解522

15.5.4 命令流523

15.6 本章小结523