ANSYS有限元分析完全自學手冊

第1章  有限元法及ANSYS概述        1
1.1  發(fā)展與現(xiàn)狀        2
1.2  矩陣分析法及有限元法分析的一般步驟        3
1.2.1  矩陣分析法        3
【實例1-1】桁架結(jié)構(gòu)的平衡方程        9
1.2.2  有限元法分析的一般步驟        11
1.3  ANSYS基本操作        12
1.3.1  ANSYS安裝        12
1.3.2  ANSYS啟動、用戶界面及退出        13
1.3.3  ANSYS操作方式        15
1.3.4  ANSYS典型分析過程        16
【實例1-2】懸臂梁的受力分析        16
1.3.5  ANSYS文件管理及日志文件使用        20
1.4  本章小結(jié)        21
1.5  習題        22
第2章  有限元法基礎(chǔ)理論        23
2.1  結(jié)構(gòu)靜力學問題的有限元法        24
2.1.1  平面問題有限元法        24
【實例2-1】求單元在以下受力情況下的等效節(jié)點荷載        30
【實例2-2】求懸臂梁節(jié)點位移        32
2.1.2  軸對稱問題有限元法        33
2.1.3  空間問題有限元法        36
2.1.4  等參數(shù)有限元法        39
2.1.5  單元與整體分析        43
2.2  結(jié)構(gòu)動力學問題有限元法        46
2.2.1  運動方程        46
2.2.2  質(zhì)量矩陣        47
2.2.3  阻尼矩陣        48
2.2.4  結(jié)構(gòu)自振頻率與振型        50
【實例2-3】求解Kj = w2Mj的振型        52
2.2.5  用振型疊加法求解結(jié)構(gòu)的受迫振動        53
2.3  結(jié)構(gòu)非線性有限元法        54
2.3.1  塑性力學問題        55
2.3.2  大位移問題        64
2.4  熱傳導問題有限元法        65
2.4.1  關(guān)于溫度場和熱傳導的一些概念        65
2.4.2  熱傳導微分方程        67
2.4.3  溫度場的邊值條件        68
2.4.4  穩(wěn)態(tài)熱傳導問題        69
2.4.5  瞬態(tài)熱傳導問題        73
2.4.6  熱變形與熱應(yīng)力計算        75
2.5  流體力學分析有限元法        75
2.5.1  穩(wěn)定滲流基本方程及其離散化        76
2.5.2  用勢函數(shù)表示的勢流        80
2.6  電磁場分析有限元法        83
2.6.1  麥克斯韋方程組        83
2.6.2  位函數(shù)的微分方程        84
2.6.3  位函數(shù)的邊界條件        85
2.6.4  位函數(shù)的邊值問題        85
2.7  本章小結(jié)        89
2.8  習題        90
第3章    ANSYS建模        92
3.1  建?；A(chǔ)        93
3.1.1  生成模型        93
3.1.2  坐標系統(tǒng)        93
3.1.3  工作平面        96
3.1.4  實體模型        97
3.1.5  有限元模型        98
3.2  建立復雜有限元模型        101
3.3  實例—連接板建模        102
3.4  實例—軸類零件建模        108
3.4.1  自底向上建模        109
3.4.2  自頂向下建模        115
3.5  實例—圓柱齒輪建模        116
3.6  本章小結(jié)        126
3.7  習題        126
第4章  結(jié)構(gòu)線性靜力分析        127
4.1  結(jié)構(gòu)靜力分析過程與步驟        128
4.1.1  建立模型        128
4.1.2  施加載荷并求解        128
4.1.3  檢查結(jié)果        130
4.2  實例—連桿受力分析        132
4.3  實例—圓孔應(yīng)力集中分析        147
4.4  實例—內(nèi)六角扳手靜力分析        155
4.5  實例—輪子受力分析        170
4.6  本章小結(jié)        187
4.7  習題        187
第5章  動力學分析        189
5.1  動力學分析的過程與步驟        190
5.1.1  模態(tài)分析的步驟        190
5.1.2  諧響應(yīng)分析        194
5.1.3  瞬態(tài)動力學分析        198
5.2  實例—機翼模態(tài)分析        202
5.3  實例—電動機系統(tǒng)諧響應(yīng)分析        212
5.4  實例—梁結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學分析        227
5.5  本章小結(jié)        238
5.6  習題        239
第6章  非線性分析        241
6.1  基本概念        242
6.2  非線性分析的過程與步驟        245
6.2.1  建模        246
6.2.2  加載求解        246
6.2.3  查看結(jié)果        249
6.3  實例—銅彈沖擊剛性壁的非線性分析        251
6.4  實例—圓盤塑性變形分析        264
6.5  實例—銷與銷孔接觸分析        278
6.6  本章小結(jié)        293
6.7  習題        293
第7章  其他問題分析        295
7.1  熱分析        296
7.1.1  熱分析單元        296
7.1.2  穩(wěn)態(tài)熱分析過程        297
7.1.3  瞬態(tài)熱分析過程        300
7.1.4  耦合分析的過程和步驟        303
7.1.5  實例—冷卻柵管的熱分析        306
7.1.6  實例—包含焊縫的金屬板熱膨脹分析        317
7.2  流體動力學分析        334
7.2.1  FLOTRAN CFD分析的概念與基本步驟        334
7.2.2  實例—管內(nèi)流動分析        339
7.3  電磁場分析        358
7.3.1  電磁場分析的基本步驟與概念        358
7.3.2  實例—2D靜態(tài)電磁場分析        361
7.4  結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計        377
7.4.1  優(yōu)化設(shè)計的相關(guān)概念        377
7.4.2  優(yōu)化設(shè)計的過程與步驟        379
7.4.3  實例—簡支梁優(yōu)化設(shè)計        386
7.4.4  實例—桁架輕型化優(yōu)化設(shè)計        395
7.5  本章小結(jié)        405
7.6  習題        406
第8章  高級分析方法        409
8.1  拓撲優(yōu)化分析        410
8.1.1  拓撲優(yōu)化步驟        410
8.1.2  實例—拱橋橋梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化        411
8.2  ANSYS/LS-DYNA顯式動力分析        422
8.2.1  ANSYS/LS-DYNA分析綜述        422
8.2.2  ANSYS/LS-DYNA分析基本步驟        425
8.2.3  實例—容器墜落碰撞        427
8.3  參數(shù)化設(shè)計        435
8.3.1  參數(shù)化設(shè)計語言介紹        435
8.3.2  參數(shù)化設(shè)計語言的功能        435
8.3.3  實例—梁結(jié)構(gòu)參數(shù)化設(shè)計        437
8.4  子模型分析技術(shù)        442
8.4.1  子模型分析技術(shù)綜述        442
8.4.2  子模型分析基本過程        443
8.4.3  實例—帶孔長方形板條子模型分析        447
8.5  自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)        458
8.5.1  自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)綜述        458
8.5.2  實例—熱傳導問題自適應(yīng)網(wǎng)格劃分        461
8.6  單元的生死技術(shù)        464
8.6.1  單元的生死技術(shù)綜述        465
8.6.2  實例—桿件單元生死        467
8.7  本章小結(jié)        472
8.8  習題        473
附錄A  彈性力學的基本方程        474
附錄B  ANSYS程序中常用量和單位        478
附錄C  ANSYS結(jié)構(gòu)分析常用命令參考        480