ANSYS 2022有限元分析從入門到精通（微課視頻版）

目錄

第 1章　ANSYS概述 1
1.1 有限元常用術(shù)語(yǔ) 1
1.2 有限元法的分析過(guò)程 2
1.3 ANSYS 2022的安裝與啟動(dòng) 3
1.3.1 系統(tǒng)要求 3
1.3.2 設(shè)置運(yùn)行參數(shù) 4
1.3.3 啟動(dòng)與退出 6
1.4 ANSYS分析的基本過(guò)程 7
1.4.1 前處理 7
1.4.2 加載并求解 7
1.4.3 后處理 8
1.5 ANSYS文件系統(tǒng) 8
1.5.1 文件類型 8
1.5.2 文件管理 9
第 2章　圖形用戶界面 12
2.1 ANSYS 2022 R1圖形用戶界面的組成 12
2.2 對(duì)話框及其組件 13
2.2.1 文本框 14
2.2.2 單選列表 14
2.2.3 雙列選擇列表 14
2.2.4 標(biāo)簽對(duì)話框 15
2.2.5 選取框 15
2.3 通用菜單 16
2.3.1 文件菜單 16
2.3.2 選取菜單 18
2.3.3 列表菜單 20
2.3.4 繪圖菜單 23
2.3.5 繪圖控制菜單 24
2.3.6 工作平面菜單 29
2.3.7 參量菜單 31
2.3.8 宏菜單 33
2.3.9 菜單控制菜單 34
2.4 輸入窗口 34
2.5 主菜單 35
2.5.1 優(yōu)選項(xiàng) 35
2.5.2 預(yù)處理器 36
2.5.3 求解器 39
2.5.4 通用后處理器 42
2.5.5 時(shí)間歷程后處理器 44
2.5.6 記錄編輯器 46
2.6 輸出窗口 46
2.7 工具條 47
2.8 圖形窗口 47
2.8.1 圖形顯示 47
2.8.2 多窗口繪圖 49
2.8.3 增強(qiáng)圖形顯示 51
2.9 個(gè)性化界面 52
2.9.1 改變字體和顏色 52
2.9.2 改變GUI的啟動(dòng)菜單顯示 52
2.9.3 改變菜單鏈接和對(duì)話框 52
第3章　幾何建模 53
3.1 幾何建模概論 53
3.2 坐標(biāo)系簡(jiǎn)介 55
3.2.1 總體坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系 55
3.2.2 顯示坐標(biāo)系 57
3.2.3 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 57
3.2.4 單元坐標(biāo)系 58
3.2.5 結(jié)果坐標(biāo)系 59
3.3 工作平面 59
3.3.1 定義一個(gè)新的工作平面 59
3.3.2 移動(dòng)工作平面 60
3.3.3 旋轉(zhuǎn)工作平面 60
3.3.4 還原一個(gè)已定義的工作平面 60
3.4 自底向上創(chuàng)建幾何模型 61
3.4.1 關(guān)鍵點(diǎn) 61
3.4.2 硬點(diǎn) 62
3.4.3 線 63
3.4.4 面 65
3.4.5 體 66
3.5 自頂向下創(chuàng)建幾何模型 67
3.5.1 創(chuàng)建面體素 67
3.5.2 創(chuàng)建實(shí)體體素 68
3.6 使用布爾運(yùn)算操作來(lái)修正幾何模型 69
3.6.1 布爾運(yùn)算的設(shè)置 69
3.6.2 布爾運(yùn)算之后的圖元編號(hào) 69
3.6.3 交運(yùn)算 69
3.6.4 兩兩相交 70
3.6.5 相加 71
3.6.6 相減 71
3.6.7 利用工作平面做減運(yùn)算 72
3.6.8 搭接 72
3.6.9 分割 72
3.6.10 合并 73
3.7 移動(dòng)、復(fù)制和縮放幾何模型 73
3.7.1 按照樣本生成圖元 73
3.7.2 由對(duì)稱鏡像生成圖元 74
3.7.3 將樣本圖元轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系 74
3.7.4 實(shí)體模型圖元的縮放 74
3.8 實(shí)例導(dǎo)航——旋轉(zhuǎn)外輪的實(shí)體建模 75
第4章　網(wǎng)格劃分 82
4.1 有限元網(wǎng)格概論 82
4.2 設(shè)定單元屬性 82
4.2.1 生成單元屬性表 83
4.2.2 在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性 83
4.3 網(wǎng)格劃分的控制 84
4.3.1 ANSYS網(wǎng)格劃分工具（MeshTool） 84
4.3.2 單元形狀 84
4.3.3 選擇自由或映射網(wǎng)格劃分 85
4.3.4 控制單元邊中間節(jié)點(diǎn)的位置 85
4.3.5 劃分自由網(wǎng)格時(shí)的單元尺寸控制 85
4.3.6 映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)尺寸 86
4.3.7 局部網(wǎng)格劃分控制 87
4.3.8 內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制 87
4.3.9 生成過(guò)渡棱錐單元 88
4.3.10 將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化的形式 89
4.3.11 執(zhí)行層網(wǎng)格劃分 89
4.4 自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制 90
4.4.1 自由網(wǎng)格劃分 90
4.4.2 映射網(wǎng)格劃分 91
4.4.3 實(shí)例導(dǎo)航——托架的網(wǎng)格劃分 94
4.5 延伸和掃掠生成有限元模型 95
4.5.1 延伸生成網(wǎng)格 95
4.5.2 掃掠生成網(wǎng)格 96
4.6 修正有限元模型 98
4.6.1 局部細(xì)化網(wǎng)格 98
4.6.2 移動(dòng)和復(fù)制節(jié)點(diǎn)及單元 101
4.6.3 控制面、線和單元的法向 101
4.6.4 修改單元屬性 102
4.7 直接通過(guò)節(jié)點(diǎn)和單元生成有限元模型 103
4.7.1 節(jié)點(diǎn) 103
4.7.2 單元 104
4.8 編號(hào)控制 106
4.8.1 合并重復(fù)項(xiàng) 107
4.8.2 編號(hào)壓縮 107
4.8.3 設(shè)定起始編號(hào) 108
4.8.4 編號(hào)偏差 108
4.9 實(shí)例導(dǎo)航——旋轉(zhuǎn)外輪的網(wǎng)格劃分 108
第5章　施加載荷 113
5.1 載荷概論 113
5.1.1 載荷定義 113
5.1.2 載荷步、子步和平衡迭代 114
5.1.3 時(shí)間參數(shù) 115
5.1.4 階躍載荷與坡道載荷 115
5.2 施加載荷 116
5.2.1 實(shí)體模型載荷與有限單元載荷 116
5.2.2 施加載荷 117
5.2.3 利用表格來(lái)施加載荷 121
5.2.4 軸對(duì)稱載荷與反作用力 123
5.2.5 實(shí)例導(dǎo)航——托架施加載荷 124
5.3 設(shè)定載荷步選項(xiàng) 125
5.3.1 通用選項(xiàng) 125
5.3.2 非線性選項(xiàng) 128
5.3.3 動(dòng)力學(xué)分析選項(xiàng) 128
5.3.4 輸出控制 128
5.3.5 創(chuàng)建多載荷步文件 129
5.4 實(shí)例導(dǎo)航——旋轉(zhuǎn)外輪的載荷和約束施加 130
第6章　求解 133
6.1 求解概論 133
6.1.1 使用直接求解法 134
6.1.2 使用稀疏矩陣直接求解法 134
6.1.3 使用雅可比共軛梯度法 134
6.1.4 使用不完全分解共軛梯度法 135
6.1.5 使用預(yù)條件共軛梯度法 135
6.1.6 使用自動(dòng)迭代解法選項(xiàng) 136
6.1.7 獲得解答 136
6.2 利用特定的求解控制器來(lái)指定求解類型 137
6.2.1 使用“Abridged Solution”菜單選項(xiàng) 137
6.2.2 使用求解控制對(duì)話框 137
6.3 多載荷步求解 139
6.3.1 多重求解法 139
6.3.2 使用載荷步文件法 139
6.3.3 使用數(shù)組參數(shù)法（矩陣參數(shù)法） 140
6.4 重新啟動(dòng)分析 141
6.4.1 重新啟動(dòng)一個(gè)分析 141
6.4.2 多載荷步文件的重新啟動(dòng)分析 144
6.5 實(shí)例導(dǎo)航——旋轉(zhuǎn)外輪模型求解 146
第7章　后處理 147
7.1 后處理概述 147
7.1.1 什么是后處理 147
7.1.2 結(jié)果文件 148
7.1.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類型 148
7.2 通用后處理器（POST1） 148
7.2.1 將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫(kù) 148
7.2.2 列表顯示結(jié)果 154
7.2.3 圖像顯示結(jié)果 159
7.2.4 實(shí)例導(dǎo)航——查看計(jì)算結(jié)果 163
7.3 時(shí)間歷程后處理器（POST26） 164
7.3.1 定義和保存POST26變量 164
7.3.2 檢查變量 166
7.3.3 POST26的其他功能 168
7.4 實(shí)例導(dǎo)航——旋轉(zhuǎn)外輪計(jì)算結(jié)果后處理 169
第8章　靜力分析 173
8.1 靜力分析介紹 173
8.1.1 結(jié)構(gòu)靜力分析簡(jiǎn)介 173
8.1.2 靜力分析的類型 174
8.1.3 靜力分析基本步驟 174
8.2 實(shí)例導(dǎo)航——建筑物內(nèi)支撐柱靜力分析 175
8.2.1 問(wèn)題描述 175
8.2.2 GUI方式 175
8.3 實(shí)例導(dǎo)航——聯(lián)軸體的靜力分析 181
8.3.1 問(wèn)題描述 181
8.3.2 建立模型 181
8.3.3 定義邊界條件并求解 185
8.3.4 查看結(jié)果 187
第9章　模態(tài)分析 192
9.1 模態(tài)分析概論 192
9.2 模態(tài)分析的基本步驟 192
9.2.1 建模 192
9.2.2 加載及求解 193
9.2.3 擴(kuò)展模態(tài) 195
9.2.4 觀察結(jié)果和后處理 197
9.3 實(shí)例導(dǎo)航——彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)模態(tài)分析 198
9.3.1 問(wèn)題描述 198
9.3.2 GUI方式 198
9.4 實(shí)例導(dǎo)航——小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子模態(tài)分析 203
9.4.1 分析問(wèn)題 203
9.4.2 建立模型 204
9.4.3 進(jìn)行模態(tài)設(shè)置、定義邊界條件并求解 208
9.4.4 查看結(jié)果 210
第 10章　諧響應(yīng)分析 211
10.1 諧響應(yīng)分析概論 211
10.2 諧響應(yīng)分析的基本步驟 212
10.2.1 建立模型（前處理） 212
10.2.2 加載和求解 212
10.2.3 觀察模型（后處理） 217
10.3 實(shí)例導(dǎo)航——彈簧質(zhì)子系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析 219
10.3.1 問(wèn)題描述 219
10.3.2 建模及分網(wǎng) 219
10.3.3 模態(tài)分析 223
10.3.4 諧響應(yīng)分析 224
10.3.5 觀察結(jié)果 225
第 11章　譜分析 229
11.1 譜分析概論 229
11.1.1 響應(yīng)譜分析 229
11.1.2 動(dòng)力設(shè)計(jì)分析 230
11.1.3 隨機(jī)振動(dòng)分析 230
11.2 譜分析的基本步驟 230
11.2.1 前處理 230
11.2.2 模態(tài)分析 230
11.2.3 譜分析 230
11.2.4 擴(kuò)展模態(tài) 233
11.2.5 合并模態(tài) 234
11.2.6 后處理 235
11.3 實(shí)例導(dǎo)航——三層框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析 236
11.3.1 問(wèn)題描述 236
11.3.2 GUI方式 237
第 12章　非線性分析 248
12.1 非線性分析概論 248
12.1.1 非線性行為的原因 248
12.1.2 非線性分析的基本信息 249
12.1.3 幾何非線性 251
12.1.4 材料非線性 252
12.1.5 其他非線性問(wèn)題 255
12.2 非線性分析的基本步驟 255
12.2.1 前處理（建模和分網(wǎng)） 256
12.2.2 設(shè)置求解控制器 256
12.2.3 設(shè)定其他求解選項(xiàng) 258
12.2.4 加載 259
12.2.5 求解 259
12.2.6 后處理 259
12.3 實(shí)例導(dǎo)航——鉚釘沖壓變形分析 261
12.3.1 問(wèn)題描述 261
12.3.2　建立模型 261
12.3.3 定義邊界條件并求解 267
12.3.4 查看結(jié)果 268
第 13章　瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 272
13.1 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)概論 272
13.1.1 完全法 272
13.1.2 模態(tài)疊加法 273
13.2 瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)的基本步驟 273
13.2.1 前處理（建模和分網(wǎng)） 273
13.2.2 建立初始條件 274
13.2.3 設(shè)定求解控制器 274
13.2.4 設(shè)定其他求解選項(xiàng) 276
13.2.5 施加載荷 276
13.2.6 設(shè)定多載荷步 277
13.2.7 瞬態(tài)求解 278
13.2.8 后處理 278
13.3 實(shí)例導(dǎo)航——振動(dòng)系統(tǒng)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析 280
13.3.1 分析問(wèn)題 280
13.3.2 建立模型 281
13.3.3 進(jìn)行模態(tài)分析 285
13.3.4 進(jìn)行瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析設(shè)置、定義邊界條件并求解 286
13.3.5 查看結(jié)果 290
第 14章　結(jié)構(gòu)屈曲分析 293
14.1 結(jié)構(gòu)屈曲概論 293
14.2 結(jié)構(gòu)屈曲分析的基本步驟 293
14.2.1 前處理 293
14.2.2 獲得靜力解 294
14.2.3 獲得特征值屈曲解 294
14.2.4 擴(kuò)展解 295
14.2.5 后處理（觀察結(jié)果） 296
14.3 實(shí)例導(dǎo)航——薄壁圓筒屈曲分析 297
14.3.1 問(wèn)題描述 297
14.3.2 GUI方式 297
第 15章　熱分析 304
15.1 熱分析概論 304
15.1.1 熱分析的特點(diǎn) 304
15.1.2 熱分析單元 305
15.2 熱分析的基本過(guò)程 306
15.2.1 穩(wěn)態(tài)熱分析 306
15.2.2 瞬態(tài)熱分析 310
15.3 實(shí)例導(dǎo)航——兩環(huán)形零件在圓筒形水箱中冷卻過(guò)程 315
15.3.1 問(wèn)題描述 315
15.3.2 問(wèn)題分析 315
15.3.3 GUI方式 315