ANSYS 14.0有限元分析入門與提高
所屬類別
科技 >> 機械 >> 機械設計
作者：呂建國、胡仁喜 等編著
叢書名：CAD/CAM/CAE軟體入門與提高
出版日期：2013年1月 書號：978-7-122-15802-4
開本：16 裝幀：平 版次：1版1次 頁數：355頁
本書以ANSYS的最新版本ANSYS 14.0為依據，對ANSYS分析的基本思路、操作步驟、套用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程套用實例詳細講述了ANSYS的具體套用方法。書中儘量避開繁瑣的理論描述，從實際套用出發，結合作者使用該軟體的經驗，一步步對實例的操作過程進行了講解。為了幫助用戶熟悉ANSYS的相關操作命令，在部分實例的後面列出了分析過程的命令流檔案。
本書分為兩部分，第一部分為操作基礎篇，共分為6章，詳細介紹了ANSYS分析全流程的基本步驟和方法：第二部分為專題實例篇，共分為10章，按不同的分析專題講解了各種分析參數設定的方法與技巧。
本書適用於ANSYS軟體的初級和中級用戶，以及有初步使用經驗的技術人員，可作為理工科院校相關專業的高年級本科生、研究生及教師學習ANSYS軟體的培訓教材，也可作為從事結構分析相關行業的工程技術人員使用ANSYS軟體的參考書。
目錄
第1章 ANSYS 14.0入門
1.1 ANSYS 14.0的用戶界面 2
1.2 ANSYS檔案系統 3
1.2.1 檔案類型 3
1.2.2 檔案管理 4
1.3 ANSYS分析過程 6
1.3.1 建立模型 6
1.3.2 載入並求解 6
1.3.3 後處理 7
1.4 實例入門 7
1.4.1 分析實例描述 7
1.4.2 建立模型 8
1.4.3 載入求解 13
1.4.4 查看計算結果 14
1.5 本章小結 15
第2章 幾何建模
2.1 坐標系簡介 17
2.1.1 總體和局部坐標系 17
2.1.2 顯示坐標系 19
2.1.3 節點坐標系 19
2.1.4 單元坐標系 20
2.1.5 結果坐標系 20
2.2 工作平面的使用 21
2.2.1 定義一個新的工作平面 21
2.2.2 控制工作平面的顯示和樣式 22
2.2.3 移動工作平面 22
2.2.4 旋轉工作平面 22
2.2.5 還原一個已定義的工作平面 22
2.3 布爾操作 22
2.3.1 布爾運算的設定 23
2.3.2 交運算 23
2.3.3 兩兩相交運算 24
2.3.4 加運算 24
2.3.5 減運算 25
2.3.6 利用工作平面進行減運算 26
2.3.7 搭接運算 26
2.3.8 分割運算 27
2.3.9 粘接（或合併）運算 27
2.4 編輯幾何模型 27
2.4.1 複製 28
2.4.2 鏡像 28
2.4.3 轉換坐標系 28
2.4.4 縮放 29
2.5 自底向上創建幾何模型 30
2.5.1 關鍵點 30
2.5.2 硬點 31
2.5.3 線 32
2.5.4 面 34
2.5.5 體 35
2.6 實例──儲液罐的實體建模 37
2.6.1 GUI方式 37
2.6.2 命令方式 40
2.7 自頂向下創建幾何模型 41
2.7.1 創建面體素 41
2.7.2 創建實體體素 42
2.8 實例──軸承座的實體建模 43
2.8.1 GUI方式 44
2.8.2 命令方式 48
2.9 從IGES檔案中導入幾何模型 49
2.9.1 使用SMOOTH選項 49
2.9.2 使用FACETED選項 49
2.10 本章小結 50
第3章 劃分格線
3.1 有限元格線概論 52
3.2 設定單元屬性 52
3.2.1 生成單元屬性表 52
3.2.2 在劃分格線之前分配單元屬性 53
3.3 格線劃分的控制 55
3.3.1 ANSYS格線劃分工具（Mesh-
Tool） 55
3.3.2 單元形狀 56
3.3.3 選擇自由或映射格線劃分 56
3.3.4 控制單元邊中間節點的位置 56
3.3.5 劃分自由格線時的單元尺寸控制 56
3.3.6 映射格線劃分中單元的默認尺寸 57
3.3.7 局部格線劃分控制 58
3.3.8 內部格線劃分控制 60
3.3.9 生成過渡稜錐單元 60
3.3.10 將退化的四面體單元轉化為非退化的形式 60
3.3.11 執行層格線劃分 61
3.4 自由格線劃分和映射格線劃分控制 61
3.4.1 自由格線劃分 61
3.4.2 映射格線劃分 66
3.5 給實體模型劃分有限元格線 66
3.5.1 用xMESH命令生成格線 67
3.5.2 生成帶方向節點的梁單元格線 68
3.5.3 在分界線或分界面處生成單位厚度的界面單元 68
3.6 實例──儲液罐的格線劃分 68
3.6.1 GUI方式 69
3.6.2 命令方式 71
3.7 延伸和掃掠生成有限元模型 71
3.7.1 延伸生成格線 72
3.7.2 掃掠生成格線 73
3.8 修正有限元模型 75
3.8.1 局部細化格線 75
3.8.2 移動、複製節點和單元 77
3.8.3 控制面、線和單元的法向 78
3.8.4 修改單元屬性 79
3.9 直接通過節點和單元生成有限元模型 79
3.9.1 節點 79
3.9.2 單元 81
3.10 編號控制 83
3.10.1 合併重複項 83
3.10.2 編號壓縮 84
3.10.3 設定起始編號 84
3.10.4 編號偏差 85
3.11 實例——軸承座的格線劃分 85
3.11.1 GUI方式 85
3.11.2 命令方式 89
3.12 本章小結 90
第4章 施載入荷
4.1 載荷概論 92
4.1.1 什麼是載荷 92
4.1.2 載荷步、子步和平衡疊代 92
4.1.3 時間參數 93
4.1.4 階躍載荷與坡道載荷 94
4.2 施載入荷 94
4.2.1 施載入荷 95
4.2.2 軸對稱載荷與反作用力 99
4.2.3 利用表格來施載入荷 100
4.2.4 利用函式來施載入荷和邊界條件 102
4.3 實例── 軸承座載荷和約束的施加 103
4.3.1 GUI方式 104
4.3.2 命令方式 106
4.4 設定載荷步選項 106
4.4.1 通用選項 106
4.4.2 動力學分析選項 109
4.4.3 非線性選項 110
4.4.4 輸出控制 110
4.4.5 Biot-Savart選項 111
4.4.6 譜分析選項 112
4.4.7 創建多載荷步檔案 112
4.5 實例── 儲液罐載荷和約束的施加 113
4.5.1 GUI方式 113
4.5.2 命令方式 115
4.6 本章小結 116
第5章 求解
5.1 求解概論 118
5.1.1 使用直接求解法 119
5.1.2 計算求解 119
5.2 利用特定的求解控制器來指定求解類型 119
5.2.1 使用Abridged Solution選單選項 120
5.2.2 使用“求解控制”對話框 120
5.3 多載荷步求解 121
5.3.1 多重求解法 121
5.3.2 載荷步檔案法 122
5.3.3 矩陣參數法（數組參數法） 122
5.4 實例── 軸承座和儲液罐模型求解 123
5.5 本章小結 124
第6章 後處理
6.1 後處理概述 126
6.1.1 結果檔案 126
6.1.2 後處理可用的數據類型 126
6.2 通用後處理器 127
6.2.1 將數據結果讀入資料庫 127
6.2.2 圖像顯示結果 132
6.2.3 列表顯示結果 137
6.2.4 將結果旋轉到不同坐標系中顯示 138
6.3 實例──軸承座計算結果後處理 140
6.3.1 GUI方式 140
6.3.2 命令方式 142
6.4 時間歷程後處理器 142
6.4.1 定義和儲存POST26變數 143
6.4.2 檢查變數 145
6.4.3 時間歷程後處理器的其他功能 147
6.5 實例──儲液罐計算結果後處理 148
6.5.1 GUI方式 148
6.5.2 命令方式 150
6.6 本章小結 150
第7章 結構靜力分析
7.1 結構靜力概論 152
7.2 結構靜力學分析的基本設定 152
7.2.1 設定求解控制選項 152
7.2.2 設定其他求解選項 155
7.2.3 施載入荷 157
7.3 實例──齒輪應力分析 159
7.3.1 分析問題 159
7.3.2 建立模型 159
7.3.3 定義邊界條件並求解 168
7.3.4 查看結果 170
7.4 本章小結 172
第8章 模態分析
8.1 模態分析概論 174
8.2 模態分析的基本設定 174
8.2.1 載入及求解 174
8.2.2 擴展模態 177
8.3 實例──齒輪模態分析 178
8.3.1 分析問題 178
8.3.2 建立模型 178
8.3.3 進行模態設定、定義邊界條件並求解 184
8.3.4 查看結果 187
8.4 本章小結 188
第9章 諧回響分析
9.1 諧回響分析概論 190
9.1.1 完全法 190
9.1.2 減縮方法 190
9.1.3 模態疊加法 191
9.1.4 諧回響分析方法的共同局限性 191
9.2 諧回響分析的基本設定 191
9.2.1 定義分析類型和載荷選項…. 191
9.2.1 定義分析類型和載荷選項 191
9.2.2 在模型上載入 193
9.2.3 指定載荷步選項 195
9.3 實例──琴弦諧回響分析 196
9.3.1 分析問題 196
9.3.2 建立模型 196
9.3.3 查看結果 205
9.4 本章小結 207
第10章 瞬態動力學分析
10.1 瞬態動力學概論 209
10.1.1 完全法 209
10.1.2 模態疊加法 209
10.1.3 減縮法 209
10.2 瞬態動力學分析的基本設定 210
10.2.1 建立初始條件 210
10.2.2 設定求解控制器 211
10.2.3 設定其他求解選項 212
10.2.4 施載入荷 212
10.2.5 設定多載荷步 214
10.3 實例──彈簧阻尼系統自由振動分析 214
10.3.1 分析問題 214
10.3.2 建立模型 215
10.3.3 進行瞬態動力分析設定、定義邊界條件並求解 219
10.3.4 查看結果 222
10.4 本章小結 225
第11章 譜分析
11.1 譜分析概論 227
11.1.1 回響譜 227
11.1.2 動力設計分析方法 227
11.1.3 功率譜密度 227
11.2 譜分析的基本步驟 227
11.2.1 譜分析 227
11.2.2 擴展模態229
11.2.2 擴展模態 229
11.2.3 合併模態 230
11.3 實例——三層框架結構地震回響譜分析 230
11.3.1 問題描述 231
11.3.2 GUI操作方法 231
11.4 本章小結 240
第12章 非線性分析
12.1 非線性分析概論 242
12.1.1 非線性行為的原因 242
12.1.2 非線性分析的基本
信息 243
12.1.3 幾何非線性 245
12.1.4 材料非線性 246
12.1.5 其他非線性問題 249
12.2 非線性分析的基本設定 249
12.2.1 設定求解控制器 249
12.2.2 設定其他求解選項 251
12.3 實例──鉚釘衝壓應力分析 253
12.3.1 分析問題 253
12.3.2 建立模型 253
12.3.3 定義邊界條件並求解 258
12.3.4 查看結果 260
12.4 本章小結 263
第13章 結構屈曲分析
13.1 結構屈曲概論 265
13.2 結構屈曲分析的基本設定 265
13.2.1 獲得靜力解 265
13.2.2 獲得特徵值屈曲解 266
13.2.3 擴展解 266
13.3 實例──框架結構的屈曲分析 267
13.3.1 問題描述 267
13.3.2 GUI 路徑模式 267
13.4 本章小結 278
第14章 接觸問題分析
14.1 接觸問題概論 280
14.1.1 一般分類 280
14.1.2 接觸單元 280
14.2 接觸分析的基本設定 281
14.2.1 建立模型並劃分格線 281
14.2.2 識別接觸對 281
14.2.3 定義剛性目標面 281
14.2.4 定義柔性接觸面 282
14.2.5 設定實常數和單元關鍵點 284
14.2.6 控制剛性目標面的運動 285
14.2.7 定義求解選項和載荷步 285
14.3 實例──齒輪副接觸分析 286
14.3.1 分析問題 286
14.3.2 建立模型 287
14.3.3 定義邊界條件並求解 295
14.3.4 查看結果 297
14.4 本章小結 298
第15章 結構最佳化
15.1 結構最佳化設計概論 300
15.2 最佳化設計的基本步驟 301
15.2.1 生成分析檔案 302
15.2.2 建立最佳化過程中的參數 304
15.2.3 指定分析檔案 304
15.2.4 指定最佳化變數 305
15.2.5 選擇最佳化方法或最佳化工具 305
15.2.6 指定最佳化循環控制方式 306
15.2.7 進行最佳化分析 307
15.2.8 查看設計序列結果 307
15.3 實例──梁的形狀最佳化 308
15.3.1 分析問題 308
15.3.2 建立模型 309
15.3.3 定義邊界條件並求解 313
15.3.4 查看結果 321
15.4 本章小結 322
第16章 熱分析
16.1 熱分析概論 324
16.1.1 熱分析的特點 324
16.1.2 熱分析單元 324
16.2 熱分析的基本過程 325
16.2.1 穩態熱分析 325
16.2.2 瞬態熱分析 329
16.3 穩態熱分析的實例── 換熱管的熱分析 333
16.4 瞬態熱分析實例──鋼球淬火過程溫度分析 341
16.5 熱應力分析實例──換熱管的熱應力分析 350
16.6 本章小結 355
