ANSYS15.0机械与结构有限元分析从入门到精通

本书以最新版本的ANSYS15.0为依据，对ANSYS分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了ANSYS在机械与结构工程中的应用方法。书中尽量避开了繁琐的理论叙述，从实际应用出发，结合作者使用该软件的经验，实例部分采用GUI方式一步一步地对操作过程进行了讲解。为了帮助用户熟悉ANSYS的相关操作命令，在每个实例的后面列出了分析过程的命令流文件。
全书分为10章：第1章为绪论；第2章介绍ANSYS15.0图形用户界面；第3章介绍建立实体模型；第4章介绍ANSYS分析基本步骤；第5章介绍静力分析；第6章介绍非线性分析；第7章介绍动力学分析；第8章介绍热分析；第9章介绍参数化与自适应网格划分；第10章介绍子模型和单元的生与死。
本书适用于ANSYS软件的初中级用户，以及有初步使用经验的技术人员；本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习ANSYS软件的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS软件的参考书。

前言
第1章绪论1
1.1有限单元法简介2
1.1.1有限单元法的基本思想2
1.1.2有限单元法的基本概型3
1.1.3有限单元法的分析步骤5
1.2ANSYS简介5
1.2.1ANSYS的发展5
1.2.2ANSYS的功能6
1.3ANSYS 15.0的启动和配置7
1.3.1ANSYS 15.0的启动7
1.3.2ANSYS 15.0运行环境配置8
1.4ANSYS程序结构9
1.4.1处理器9
1.4.2文件格式10
1.4.3输入方式10
1.4.4输出文件类型10
第2章ANSYS 15.0图形用户界面12
2.1ANSYS 15.0图形用户界面的组成13
2.2启动图形用户界面14
2.3对话框及其组件15
2.3.1文本框15
2.3.2单选列表16
2.3.3双列选择列表16
2.3.4标签对话框16
2.3.5选取框16
2.4通用菜单17
2.4.1文件菜单18
2.4.2选取菜单20
2.4.3列表菜单22
2.4.4绘图菜单26
2.4.5绘图控制菜单27
2.4.6工作平面菜单33
2.4.7参量菜单35
2.4.8宏菜单38
2.4.9菜单控制菜单40
2.4.10帮助菜单40
2.5输入窗口42
2.6主菜单42
2.6.1优选项43
2.6.2预处理器43
2.6.3求解器48
2.6.4通用后处理器51
2.6.5时间历程后处理器54
2.6.6记录编辑器56
2.7输出窗口56
2.8工具条57
2.9图形窗口58
2.9.1图形显示58
2.9.2多窗口绘图60
2.9.3增强图形显示62
2.10个性化界面63
2.10.1改变字体和颜色63
2.10.2改变GUI的启动菜单显示64
2.10.3改变菜单链接和对话框64
第3章建立实体模型65
3.1实例导航——几何模型的输入66
3.1.1输入IGES单一实体66
3.1.2输入SAT单一实体68
3.1.3输入SAT实体集合71
3.1.4输入Parasolid单一实体75
3.1.5输入Parasolid实体集合77
3.2实例导航——对输入模型修改79
3.3实例导航——自主建模82
3.3.1自顶向下建模实例82
3.3.2自底向上建模实例93
第4章ANSYS分析基本步骤105
4.1分析问题106
4.1.1问题描述106
4.1.2确定问题的范围107
4.2建立有限元模型109
4.2.1创建实体模型109
4.2.2对实体模型进行网格划分117
4.3施加载荷119
4.4进行求解122
4.4.1求解器的类别122
4.4.2求解检查122
4.4.3求解的实施123
4.4.4求解会碰到的问题124
4.5后处理124
4.6分析步骤示例——悬臂梁128
4.6.1分析问题128
4.6.2建立有限元模型128
4.6.3施加载荷133
4.6.4进行求解134
4.6.5后处理135
4.6.6命令流137
第5章静力分析139
5.1静力分析介绍140
5.1.1结构静力分析简介140
5.1.2静力分析的类型141
5.1.3静力分析基本步骤141
5.2平面问题静力分析实例——平面齿轮141
5.2.1分析问题142
5.2.2建立模型142
5.2.3定义边界条件并求解155
5.2.4查看结果158
5.2.5命令流方式162
5.3轴对称结构静力分析实例——旋转外轮162
5.3.1分析问题163
5.3.2建立模型163
5.3.3定义边界条件并求解172
5.3.4查看结果174
5.3.5命令流方式178
5.4周期对称结构的静力分析实例——标准齿轮178
5.4.1分析问题179
5.4.2建立模型179
5.4.3定义边界条件并求解188
5.4.4查看结果190
5.4.5命令流方式196
5.5任意三维结构的静力分析实例——联轴器196
5.5.1分析问题196
5.5.2建立模型197
5.5.3定义边界条件并求解201
5.5.4查看结果204
5.5.5命令流方式209
第6章非线性分析210
6.1非线性分析介绍211
6.1.1非线性分析简介211
6.1.2非线性分析的类型211
6.1.3非线性分析基本步骤212
6.2几何非线性分析实例——薄圆盘213
6.2.1分析问题214
6.2.2建立模型214
6.2.3定义边界条件并求解219
6.2.4查看结果222
6.2.5命令流方式227
6.3材料非线性分析实例——铆钉227
6.3.1分析问题227
6.3.2建立模型228
6.3.3定义边界条件并求解234
6.3.4查看结果236
6.3.5命令流方式240
6.4状态非线性分析实例——齿轮啮合240
6.4.1分析问题241
6.4.2建立模型241
6.4.3定义边界条件并求解251
6.4.4查看结果254
6.4.5命令流方式256
6.5非线性蠕变分析实例——螺栓蠕变257
6.5.1问题描述257
6.5.2建立模型257
6.5.3设置分析并求解260
6.5.4查看结果263
6.5.5命令流方式265
第7章动力学分析266
7.1动力分析介绍267
7.1.1动力分析简介267
7.1.2动力分析的类型267
7.1.3动力分析基本步骤268
7.2结构模态分析实例——齿轮结构273
7.2.1分析问题274
7.2.2建立模型274
7.2.3进行模态设置、定义边界条件并求解281
7.2.4查看结果285
7.2.5命令流方式288
7.3谐响应分析实例——吉它弦288
7.3.1分析问题289
7.3.2建立模型290
7.3.3查看结果302
7.3.4命令流方式303
7.4瞬态动力学分析实例——振动系统304
7.4.1分析问题304
7.4.2建立模型305
7.4.3进行瞬态动力分析设置、定义边界条件并求解310
7.4.4查看结果314
7.4.5命令流方式317
7.5响应谱分析实例——平板结构317
7.5.1分析问题317
7.5.2建立模型318
7.5.3定义边界条件并求解325
7.5.4查看结果333
7.5.5命令流方式340
第8章热分析341
8.1热分析介绍342
8.1.1热分析的类型342
8.1.2热分析的基本过程342
8.2稳态热分析实例——换热管343
8.2.1分析问题343
8.2.2建立模型344
8.2.3定义边界条件并求解352
8.2.4查看结果353
8.2.5命令流方式354
8.3瞬态热分析实例——钢球淬火354
8.3.1分析问题354
8.3.2建立模型355
8.3.3定义边界条件并求解358
8.3.4查看结果361
8.3.5命令流方式365
8.4热电耦合分析实例——热电发电机365
8.4.1分析问题365
8.4.2建立模型366
8.4.3定义边界条件并求解371
8.4.4查看结果377
8.4.5命令流方式379
第9章参数化与自适应网格划分380
9.1参数化设计语言381
9.1.1参数化设计语言介绍381
9.1.2参数化设计语言的功能381
9.2参数化设计语言实例——悬臂梁383
9.2.1分析问题383
9.2.2建立模型384
9.2.3定义边界条件并求解387
9.2.4命令流389
9.3自适应网格划分390
9.3.1自适应网格的条件391
9.3.2自适应网格过程391
9.4自适应网格划分实例——平板受热393
9.4.1问题描述393
9.4.2建立模型393
9.4.3定义边界条件并求解397
9.4.4查看结果399
9.4.5命令流400
第10章子模型和单元的生与死402
10.1子模型403
10.1.1子模型介绍403
10.1.2子模型方法403
10.1.3子模型过程404
10.2单元的生和死407
10.2.1单元的生和死介绍408
10.2.2单元的生和死方法408
10.2.3单元的生和死步骤409
10.3单元的生和死实例——等截面杆410
10.3.1分析问题410
10.3.2建立模型411
10.3.3命令流方式420

现代工业的典型特征是大量使用计算机，无论是在产品的开发、设计，还是分析、制造过程中，计算机的应用都极大地提高了效率和质量。计算机辅助工程(CAE)就是其中必不可少的一个环节，它是计算机技术和现代工程方法的完美结合。 有限单元法作为数值计算方法中在工程分析领域应用较为广泛的一种计算方法，自20世纪中叶以来，以其独有的计算优势得到了广泛的发展和应用，已出现了不同的有限元算法，并由此产生了一批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。随着计算机技术的飞速发展，各种工程软件也得以广泛应用。ANSYS软件以它的多物理场耦合分析功能而成为CAE软件的应用主流，在工程分析应用中得到了较为广泛的应用。 ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医药、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS软件功能强大，操作简单方便，现在它已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。 本书以最新版本的ANSYS15.0为依据，对ANSYS分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了ANSYS在机械与结构工程中的应用方法。 书中尽量避开了繁琐的理论描述，从实际应用出发，结合作者使用该软件的经验，实例部分采用GUI方式一步一步地对操作过程进行了讲解。为了帮助用户熟悉ANSYS的相关操作命令，在每个实例的后面列出了分析过程的命令流文件。 全书分为10章：第1章为绪论；第2章介绍ANSYS15.0图形用户界面；第3章介绍建立实体模型；第4章介绍ANSYS分析基本步骤；第5章介绍静力分析；第6章介绍非线性分析；第7章介绍动力学分析；第8章介绍热分析；第9章介绍参数化与自适应网格划分；第10章介绍子模型和单元的生与死。 本书附有一张多媒体光盘，光盘中除了有每一个实例GUI实际操作步骤的视频以外，还以文本文件的格式给出了每个实例的命令流文件，用户可以直接调用。 本书由三维书屋工作室总策划，由昆明理工大学城市学院吕建国以及胡仁喜和康士廷主要编写。李鹏、周冰、董伟、李瑞、王敏、刘昌丽、张俊生、王玮、孟培、王艳池、阳平华、袁涛、闫聪聪、王培合、路纯红、王义发、王玉秋、杨雪静、张日晶、卢园、王渊峰、王兵学、孙立明、甘勤涛、李兵、徐声杰、张琪、李亚莉等参加了部分章节的编写。由于时间仓促，加之编者的水平有限，不足之处在所难免，恳请专家和广大读者不吝赐教，登录www.sjzswsw.com或联系win760520@126.com批评指正。 编 者