《ANSYS 14完全自学一本通》

《ANSYS 14完全自学一本通》是针对最新版本ANSYS 14在工程分析中的应用进行编写的。根据内容的侧重点不同，全书可分为基础、专题两个部分。基础部分是按照ANSYS有限元分析的基本流程和基础操作，将有关知识分为6章，分别为ANSYS基础操作入门、几何建模、建立有限元模型、加载与求解、后处理及ANSYS参数化处理。专题部分是按照ANSYS中进行分析的对象与目的不同，将有关的结构基础分析知识分为20个专题，并分别在20个章节中说明。通过这20章的学习，用户能掌握使用ANSYS进行分析的基础方法，形成结构分析的整体概念，并能完成大多数结构工程问题模型的分析任务。
为了使用户能够更好地操作ANSYS，本书中对所有的算例的命令流都进行了注释，而且将命令流放在比GUI交互更重要的位置上进行说明。这样也将有助于用户将ANSYS视为专业编程软件，利用已有的编程知识快速入门与提高。

第1章 ANSYS基础操作入门1
1.1 ANSYS图形用户界面2
1.1.1 GUI布局2
1.1.2 GUI使用介绍3
1.1.3 对话框组件介绍7
1.2 ANSYS使用环境9
1.2.1 程序处理器9
1.2.2 ANSYS数据库10
1.2.3 ANSYS文件11
1.2.4 ANSYS启动和交互13
1.3 图形化选取15
1.3.1 鼠标按键选择功能分配16
1.3.2 空间选取和实体选取16
1.3.3 查询选取17
1.4 ANSYS分析入门18
1.5 实例：添加Tiff格式照片输出快捷按钮设置19
1.6 本章小结21
第2章 几何建模23
2.1 ANSYS建模概述24
2.2 坐标系25
2.2.1 全局坐标系25
2.2.2 局部坐标系26
2.2.3 节点坐标系30
2.2.4 其他坐标系32
2.3 工作平面33
2.3.1 创建工作平面34
2.3.2 工作平面操作36
2.4 几何建模38
2.4.1 图元基本操作38
2.4.2 几何建模通用操作73
2.4.3 布尔操作79
2.4.4 查看几何模型性质83
2.5 实例：斜齿轮几何建模83
2.6 模型文件导入88
2.7 本章小结91
第3章 建立有限元模型93
3.1 几何模型网格划分94
3.1.1 划分方式94
3.1.2 定义单元属性94
3.1.3 网格划分控制101
3.1.4 网格划分113
3.1.5 网格检查与修改116
3.1.6 螺栓网格划分119
3.2 直接生成网格单元简介122
3.3 耦合与约束方程122
3.3.1 耦合122
3.3.2 约束方程125
3.4 本章小结127
第4章 加载与求解129
4.1 对象选取与组件、集合130
4.1.1 对象选取130
4.1.2 组件与集合132
4.2 加载135
4.2.1 加载过程135
4.2.2 施载对象140
4.2.3 载荷类型141
4.2.4 载荷步通用设置154
4.2.5 施加载荷方式155
4.3 求解157
4.3.1 分析类型158
4.3.2 求解器159
4.3.3 求解与输出161
4.3.4 多载荷步求解162
4.3.5 重启动分析163
4.4 本章小结164
第5章 后处理165
5.1 后处理概述166
5.1.1 后处理器类型166
5.1.2 结果文件166
5.1.3 后处理中的数据166
5.2 通用后处理器（POST1）167
5.2.1 读取结果数据167
5.2.2 图形方式查看结果170
5.2.3 面操作179
5.2.4 列表显示结果187
5.2.5 将结果映射到路径189
5.2.6 结果查看器192
5.2.7 部分其他操作192
5.3 时间历程后处理器（POST26）192
5.3.1 时间历程变量查看器193
5.3.2 定义变量193
5.3.3 变量数据运算操作196
5.3.4 查看变量197
5.4 本章小结199
第6章 ANSYS参数化处理201
6.1 APDL概述202
6.2 使用参数202
6.2.1 标量参数202
6.2.2 数组参数204
6.2.3 参数表达式209
6.2.4 函数处理209
6.3 APDL程序控制209
6.3.1 宏的调用210
6.3.2 无条件转移控制210
6.3.3 条件转移控制211
6.3.4 重复操作211
6.3.5 循环212
6.4 本章小结212
第7章 线性静力学分析213
7.1 线性静力学分析概述214
7.1.1 线性结构力学知识基础214
7.1.2 有限元模型属性216
7.2 线性静力学分析过程218
7.2.1 前处理218
7.2.2 加载求解219
7.2.3 后处理219
7.3 算例1：非均匀截面梁受扭矩分析219
7.3.1 问题描述与分析219
7.3.2 前处理220
7.3.3 加载与求解223
7.3.4 后处理224
7.4 算例2：开孔板应力集中分析225
7.4.1 问题描述与分析225
7.4.2 前处理226
7.4.3 加载与求解230
7.4.4 后处理232
7.5 算例3：各向异性材料与热膨胀236
7.5.1 问题描述与分析236
7.5.2 前处理237
7.5.3 加载与求解240
7.5.4 后处理243
7.6 算例4：轴对称结构承受函数载荷和角速度246
7.6.1 问题描述与分析246
7.6.2 前处理246
7.6.3 加载与求解250
7.6.4 后处理251
7.7 本章小结255
第8章 非线性分析257
8.1 非线性分析概述258
8.1.1 几何非线性258
8.1.2 材料非线性260
8.2 静态非线性分析基本过程261
8.2.1 前处理261
8.2.2 加载与求解266
8.2.3 后处理267
8.3 算例1：桁架大变形分析269
8.3.1 问题描述与分析269
8.3.2 前处理269
8.3.3 加载与求解274
8.3.4 后处理276
8.4 算例2：多线性各向同性强化材料应力—应变分析278
8.4.1 问题描述与分析278
8.4.2 前处理278
8.4.3 加载与求解282
8.4.4 后处理284
8.5 本章小结286
第9章 屈曲分析287
9.1 屈曲分析概述288
9.2 线性屈曲分析步骤289
9.2.1 前处理289
9.2.2 求取静态解289
9.2.3 求取屈曲解289
9.4.4 后处理291
9.3 非线性屈曲分析步骤291
9.3.1 前处理291
9.3.2 加载与求解291
9.3.3 后处理292
9.4 算例1：中间铰支增强稳定性线性分析292
9.4.1 问题描述与分析292
9.4.2 前处理293
9.4.3 求取静态解297
9.4.4 求取屈曲解299
9.4.5 后处理300
9.5 算例2：中间铰支增强稳定性非线性分析300
9.5.1 问题描述与分析300
9.4.2 前处理301
9.4.3 加载与求解301
9.4.4 后处理303
9.6 本章小结306
第10章 模态分析307
10.1 模态分析概论308
10.2 模态分析过程308
10.2.1 前处理309
10.2.2 加载与求解309
10.2.3 后处理314
10.2.4 施加预应力效应316
10.2.5 循环对称结构的模态分析317
10.3 算例1：带集中质量结构扭振分析319
10.3.1 问题描述与分析319
10.3.2 前处理320
10.3.3 加载与求解323
10.3.4 后处理324
10.4 算例2：音叉固有频率分析326
10.4.1 问题描述与分析326
10.4.2 前处理326
10.4.3 加载与求解329
10.4.4 后处理331
10.5 算例3：循环对称结构振动模态分析332
10.5.1 问题描述与分析332
10.5.2 前处理333
10.5.3 加载与求解337
10.5.4 后处理339
10.6 本章小结341
第11章 谐响应分析343
11.1 谐响应分析概论344
11.1.1 谐响应分析简介344
11.1.2 谐响应分析理论简介344
11.2 谐响应分析过程346
11.2.1 完全法分析过程347
11.2.2 缩减法分析过程352
11.2.3 模态叠加法分析过程354
11.3 算例1：机翼谐响应完全法分析355
11.3.1 问题描述与分析355
11.3.2 前处理355
11.3.3 加载与求解359
11.3.4 后处理361
11.4 算例2：机翼谐响应缩减法分析363
11.4.1 问题描述与分析363
11.4.2 前处理364
11.4.3 模态分析求解364
11.4.4 谐响应分析求解365
11.4.5 后处理366
11.5 算例3：机翼谐响应模态叠加法分析368
11.5.1 问题描述与分析368
11.5.2 前处理368
11.5.3 模态分析求解368
11.5.4 谐响应分析求解369
11.5.5 后处理370
11.6 本章小结371
第12章 瞬态分析373
12.1 瞬态分析概论374
12.2 瞬态分析过程377
12.2.1 完全法分析瞬态过程377
12.2.2 缩减法分析瞬态过程384
12.3.3 模态叠加法分析瞬态过程388
12.3 算例1：悬板瞬态响应完全法分析389
12.3.1 问题描述与分析389
12.3.2 前处理389
12.3.3 加载与求解393
12.3.4 后处理396
12.4 算例2：悬板瞬态响应缩减法分析398
12.4.1 问题描述与分析398
12.4.2 前处理398
12.4.3 加载与求解398
12.4.4 后处理401
12.5 算例3：悬板瞬态响应模态叠加法分析401
12.5.1 问题描述与分析401
12.5.2 前处理401
12.5.3 模态分析求解402
12.5.4 瞬态分析求解403
12.5.5 后处理403
12.6 本章小结404
第13章 谱分析405
13.1 谱分析概述406
13.2 谱分析过程406
13.2.1 单点响应谱分析过程407
13.2.2 随机振动功率谱密度分析410
13.3 算例1：屋顶单点响应谱分析415
13.3.1 问题描述与分析415
13.3.2 前处理416
13.3.3 模态分析求解419
13.3.4 谱分析求解421
13.3.5 后处理423
13.4 算例2：屋顶多点响应谱分析425
13.4.1 问题描述与分析425
13.4.2 前处理425
13.4.3 模态分析求解425
13.4.4 谱分析求解425
13.4.5 后处理427
13.5 算例3：屋顶随机振动谱分析428
13.5.1 问题描述与分析428
13.5.2 前处理428
13.5.3 模态分析求解428
13.5.4 谱分析求解429
13.5.5 后处理430
13.6 本章小结431
第14章 线性扰动分析433
14.1 线性扰动分析概述434
14.1.1 假设与限制434
14.1.2 线性扰动分析理论概述434
14.2 线性扰动分析过程437
14.2.1 线性扰动模态分析过程437
14.2.2 线性扰动屈曲分析过程438
14.2.3 线性扰动谐响应分析过程438
14.3 算例：线性扰动模态分析440
14.3.1 问题描述与分析440
14.3.2 前处理441
14.3.3 基础分析求解443
14.3.4 重建刚度矩阵445
14.3.5 线性扰动模态分析求解446
14.3.6 后处理447
14.4 本章小结448
第15章 密封垫片分析449
15.1 密封垫片分析概述450
15.2 密封垫片分析过程450
15.2.1 垫片单元450
15.2.2 材料定义452
15.2.3 网格划分455
15.2.4 求解与查看结果456
15.3 算例：密封垫片分析457
15.3.1 问题描述与分析457
15.3.2 前处理457
15.3.3 加载与求解463
15.3.4 后处理466
15.4 本章小结468
第16章 断裂分析469
16.1 断裂分析概论470
16.1.1 断裂模式470
16.1.2 断裂力学参数计算470
16.1.3 断裂仿真方法472
16.2 断裂分析过程472
16.2.1 J积分计算过程473
16.2.2 能量释放率计算过程478
16.2.3 应力密度系数计算过程478
16.3 算例：应力集中点断裂分析480
16.3.1 问题描述与分析480
16.3.2 前处理480
16.3.3 静态分析加载493
16.3.4 设置计算参数494
16.3.5 求解495
16.3.6 后处理495
16.4 本章小结496
第17章 脱落分析497
17.1 脱落分析过程498
17.1.1 基于VCCT的裂纹扩展仿真498
17.1.2 基于接口单元的界面脱落建模方式505
17.1.3 基于接触单元的界面脱落建模方式510
17.2 算例：基于VCCT法的悬臂梁界面开裂分析510
17.2.1 问题描述与分析510
17.2.2 前处理510
17.2.3 设置裂纹扩展路径516
17.2.4 加载与求解517
17.2.5 后处理519
17.3 本章小结522
第18章 复合材料分析523
18.1 复合材料建模分析过程524
18.1.1 选择合适的单元类型524
18.1.2 定义复合材料构造525
18.1.3 设置失效准则527
18.1.4 复合材料建模和后处理建议528
18.2 算例1：复合材料壳单元分析530
18.2.1 问题描述与分析530
18.2.2 前处理530
18.2.3 加载与求解534
18.2.4 后处理535
18.3 算例2：复合材料实体单元分析537
18.3.1 问题描述与分析537
18.3.2 前处理537
18.3.3 加载与求解541
18.3.4 后处理542
18.4 本章小结543
第19章 疲劳分析545
19.1 疲劳分析概述546
19.2 疲劳分析过程546
19.2.1 疲劳分析操作步骤547
19.2.2 疲劳分析命令流样式554
19.3 算例：L架疲劳分析555
19.3.1 问题描述与分析555
19.3.2 前处理555
19.3.3 加载与求解558
19.3.4 后处理561
19.3.5 疲劳计算561
19.4 本章小结564
第20章 梁单元模型分析565
20.1 梁单元概述566
20.2 梁单元建模566
20.2.1 创建梁截面568
20.2.2 使用非线性及复合材料梁截面571
20.3 算例：复合截面与普通截面梁静力对比分析574
20.3.1 问题描述与分析574
20.3.2 前处理574
20.3.3 加载与求解580
20.3.4 后处理581
20.4 本章小结582
第21章 壳单元模型分析583
21.1 创建壳单元截面过程584
21.1.1 普通截面584
21.1.2 合成截面586
21.2 算例：复合截面与普通截面壳静力对比分析587
21.2.1 问题描述与分析587
21.2.2 前处理588
21.2.3 加载与求解591
21.2.4 后处理592
21.3 本章小结593
第22章 强化材料建模分析595
22.1 强化材料建模596
22.2 算例1：离散强化分析597
22.2.1 问题描述与分析597
22.2.2 前处理597
22.2.3 加载与求解602
22.2.4 后处理603
22.3 算例2：层片强化分析604
22.3.1 问题描述与分析604
22.3.2 前处理604
22.3.3 加载与求解608
22.3.4 后处理610
22.4 本章小结611
第23章 接触分析613
23.1 接触概述614
23.2 GUI交互工具615
23.2.1 接触管理器615
23.2.2 接触向导616
23.3 面面接触617
23.3.1 面面接触单元617
23.3.2 面面接触分析617
23.4 点面接触635
23.4.1 点面接触单元636
23.4.2 点面接触分析636
23.5 三维梁梁接触分析637
23.5.1 三维线线接触单元637
23.5.2 梁梁接触建模637
23.5.3 三维梁梁接触分析638
23.6 线面接触639
23.6.1 线面接触单元639
23.6.2 线面接触分析640
23.7 点点接触640
23.7.1 点点接触单元640
23.7.2 点点接触分析640
23.8 多点约束和装配644
23.8.1 实体-实体装配和壳-壳装配645
23.8.2 壳-实体装配646
23.8.3 基于面的约束647
23.9 算例：赫兹接触分析649
23.9.1 问题描述与分析649
23.9.2 前处理650
23.9.3 加载与求解661
23.9.4 后处理664
23.10 本章小结665
第24章 多体运动学分析667
24.1 多体运动学分析概述668
24.2 多体运动学分析过程668
24.2.1 柔体建模668
24.2.2 刚体建模669
24.2.3 连接部件670
24.2.4 多体运动学分析过程672
24.3 算例：摇杆机构运动学分析673
24.3.1 问题描述与分析673
24.3.2 前处理674
24.3.3 加载与求解679
24.3.4 后处理682
24.4 本章小结686
第25章 热分析687
25.1 热分析概述688
25.1.1 物理量与单位688
25.1.2 单元类型688
25.1.3 基础理论689
25.2 分析过程691
25.2.1 稳态热分析过程691
25.2.2 瞬态热分析过程693
25.3 算例1：自适应网格温度场及热应力分析694
25.3.1 问题描述与分析694
25.3.2 热分析前处理695
25.3.3 求解温度场697
25.3.4 热分析结果处理698
25.3.5 结构分析前处理698
25.3.6 求解应力场700
25.3.7 结构分析结果处理700
25.4 算例2：无限平板的瞬态热分析701
25.4.1 问题描述与分析701
25.4.2 前处理701
25.4.3 施加载荷并求解704
25.4.4 查看结果706
25.5 本章小结708
第26章 DESIGNXPLORER设计优化709
26.1 DesignXplorer概述710
26.1.1 DesignXplorer介绍710
26.1.2 基本操作711
26.1.3 单元类型711
26.2 算例：板厚优化设计713
26.2.1 问题描述与分析713
26.2.2 预分析前处理713
26.2.3 预分析求解717
26.2.4 预分析结果查看718
26.2.5 设计问题求解719
26.2.6 查看设计结果719
26.2.7 优化设计721
26.3 本章小结722