ANSYS 18.0有限元分析基礎與實例教程

本書以ANSYS 18.0為依託，對ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程應用實例詳細講述了ANSYS的具體工程應用方法。 本書第1～6章為操作基礎，詳細介紹了ANSYS分析全流程的基本步驟和方法，主要內容包括ANSYS概述，幾何建模，劃分網格，施加載荷，求解，後處理；第7～14章為專題實例，按不同的分析專題講解了各種分析專題的參數設置方法與技巧，主要包括靜力分析，模態分析，瞬態動力學分析，諧響應分析，結構屈曲分析，譜分析，接觸問題分析，非線性分析。 
本書可作為理工科院校相關專業的高年級本科生、研究生的ANSYS分析課程的教學教材，也可作為從事結構分析相關行業的工程技術人員的參考用書。

前言 
第1章 ANSYS概述1 
1.1 有限元法的常用術語1 
1.2 有限元法的分析過程2 
1.3 ANSYS 18.0的配置3 
1.3.1 設置運行參數3 
1.3.2 啟動與退出5 
1.4 ANSYS 18.0的用戶界面6 
1.5 ANSYS分析的基本過程8 
1.5.1 前處理8 
1.5.2 加載並求解8 
1.5.3 後處理9 
第2章 幾何建模10 
2.1 幾何建模概論10 
2.1.1 自底向上創建幾何模型10 
2.1.2 自頂向下創建幾何模型10 
2.1.3 布爾運算操作11 
2.1.4 拖拉和旋轉12 
2.1.5 移動和複製12 
2.1.6 修改模型（清除和刪除）12 
2.1.7 從IGES文件幾何模型導入到ANSYS13 
2.2 自頂向下創建幾何模型（體素）13 
2.2.1 創建面體素13 
2.2.2 創建實體體素14 
2.3 自底向上創建幾何模型15 
2.3.1 關鍵點15 
2.3.2 硬點17 
2.3.3 線18 
2.3.4 面19 
2.3.5 體20 
2.4 工作平面的使用22 
2.4.1 定義一個新的工作平面22 
2.4.2 控制工作平面的顯示和樣式23 
2.4.3 移動工作平面23 
2.4.4 旋轉工作平面23 
2.4.5 還原一個已定義的工作平面24 
2.5 坐標系簡介24 
2.5.1 總體和局部坐標系24 
2.5.2 顯示坐標系26 
2.5.3 節點坐標系27 
2.5.4 單元坐標系28 
2.5.5 結果坐標系28 
2.6 使用布爾操作來修正幾何模型28 
2.6.1 布爾運算的設置29 
2.6.2 布爾運算之後的圖元編號29 
2.6.3 交運算29 
2.6.4 兩兩相交30 
2.6.5 相加31 
2.6.6 相減31 
2.6.7 利用工作平面做減運算32 
2.6.8 搭接33 
2.6.9 分割33 
2.6.10 粘接（或合併）33 
2.7 實例―軸承座的實體建模34 
2.7.1 GUI方式34 
2.7.2 命令流方式40 
第3章 劃分網格42 
3.1 有限元網格概論42 
3.2 設定單元屬性43 
3.2.1 生成單元屬性表43 
3.2.2 在劃分網格之前分配單元屬性43 
3.3 網格劃分的控制45 
3.3.1 ANSYS網格劃分工具（MeshTool）45 
3.3.2 映射網格劃分中單元的默認尺寸48 
3.3.3 局部網格劃分控制48 
3.3.4 內部網格劃分控制49 
3.4 自由網格劃分和映射網格劃分控制51 
3.4.1 自由網格劃分控制51 
3.4.2 映射網格劃分控制52 
3.5 延伸和掃掠生成有限元模型56 
3.5.1 延伸（Extrude）生成網格57 
3.5.2 掃掠（VSWEEP）生成網格58 
3.6 編號控制61 
3.6.1 合併重複項61 
3.6.2 編號壓縮62 
3.6.3 設定起始編號62 
3.6.4 編號偏差63 
3.7 實例―軸承座的網格劃分63 
3.7.1 GUI方式63 
3.7.2 命令流方式68 
第4章 施加載荷70 
4.1 載荷概論70 
4.1.1 什麼是載荷70 
4.1.2 載荷步、子步和平衡迭代71 
4.1.3 時間參數72 
4.1.4 階躍載荷與坡道載荷73 
4.2 施加載荷73 
4.2.1 實體模型載荷與有限單元載荷73 
4.2.2 施加載荷74 
4.2.3 利用表格來施加載荷79 
4.2.4 軸對稱載荷與反作用力81 
4.2.5 利用函數來施加載荷和邊界條件82 
4.3 設定載荷步選項84 
4.3.1 通用選項84 
4.3.2 非線性選項86 
4.3.3 動力學分析選項86 
4.3.4 輸出控制87 
4.3.5 畢-薩選項87 
4.3.6 譜分析選項88 
4.3.7 創建多載荷步文件88 
4.4 實例―軸承座的載荷和約束施加88 
4.4.1 GUI方式88 
4.4.2 命令流方式91 
第5章 求解93 
5.1 求解概論93 
5.1.1 使用直接求解法94 
5.1.2 使用稀疏矩陣直接求解法求解器94 
5.1.3 使用雅克比共軛梯度法求解器94 
5.1.4 使用不完全分解共軛梯度法求解器94 
5.1.5 使用預條件共軛梯度法求解器95 
5.1.6 使用自動迭代解法選項95 
5.1.7 獲得解答96 
5.2 利用特定的求解控制器來指定求解類型97 
5.2.1 使用Abridged Solution 菜單選項97 
5.2.2 使用Solution Controls對話框97 
5.3 多載荷步求解98 
5.3.1 多重求解法98 
5.3.2 使用載荷步文件法99 
5.3.3 使用數組參數法（矩陣參數法）100 
5.4 重新啟動分析101 
5.4.1 重新啟動一個分析102 
5.4.2 多載荷步文件的重啟動分析105 
5.5 預測求解時間和估計文件大小107 
5.5.1 估計運算時間107 
5.5.2 估計文件的大小107 
5.5.3 估計內存需求107 
5.6 實例―軸承座模型求解108 
第6章 後處理109 
6.1 後處理概述109 
6.1.1 什麼是後處理109 
6.1.2 結果文件110 
6.1.3 後處理可用的數據類型110 
6.2 通用後處理器（POST1）111 
6.2.1 將數據結果讀入數據庫111 
6.2.2 列表顯示結果112 
6.2.3 圖像顯示結果115 
6.2.4 映射結果到某一路徑上115 
6.2.5 表面操作115 
6.2.6 將結果旋轉到不同坐標系中顯示116 
6.3 時間歷程後處理（POST26）118 
6.3.1 定義和儲存POST26變量118 
6.3.2 檢查變量120 
6.3.3 POST26後處理器的其他功能122 
6.4 實例―軸承座計算結果後處理123 
6.4.1 GUI方式123 
6.4.2 命令流方式126 
第7章 靜力分析127 
7.1 靜力分析介紹127 
7.1.1 結構靜力分析簡介127 
7.1.2 靜力分析的類型128 
7.1.3 靜力分析基本步驟128 
7.2 實例導航―內六角扳手的靜態分析128 
7.2.1 問題的描述128 
7.2.2 建立模型129 
7.2.3 定義邊界條件並求解137 
7.2.4 查看結果141 
7.2.5 命令流方式146 
第8章 模態分析147 
8.1 模態分析概論147 
8.2 模態分析的基本步驟147 
8.2.1 建模147 
8.2.2