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第1章 概述1

1.1 有限元基本知识1

1.1.1 有限元的发展历史1

1.1.2 有限元方法介绍2

1.1.3 典型分析步骤3

1.1.4 有限元法的优缺点5

1.2 ANSYS 软件介绍5

1.2.1 ANSYS 在有限元软件中的地位5

1.2.2 ANSYS 的发展6

1.2.3 ANSYS 的功能7

1.2.4 ANSYS 的特点7

1.3 ANSYS 程序的结构8

1.3.1 处理器8

1.3.2 文件格式9

1.3.3 输入方式11

第2章 理解图形用户界面13

2.1 启动图形用户界面14

2.2.1 文本框17

2.2 对话框及其组件17

2.2.2 复选框和单选按钮18

2.2.3 单选列表19

2.2.4 多选列表19

2.2.5 双列选择列表19

2.2.6 下拉列表框20

2.2.7 标签对话框20

2.2.8 选取框21

2.2.9 作用按钮21

2.3.1 File 菜单22

2.3 通用菜单22

2.3.2 Select 菜单24

2.3.3 List 菜单27

2.3.4 Plot 菜单30

2.3.5 PlotCtrls 菜单31

2.3.6 WorkPlane 菜单38

2.3.7 Parameters 菜单40

2.3.8 Macro 菜单43

2.3.10 Help 菜单45

2.3.9 MenuCtrls 菜单45

2.4 输入窗口47

2.5 主菜单47

2.5.1 优选项48

2.5.2 预处理器49

2.5.3 求解器54

2.5.4 通用后处理器57

2.5.5 时间历程后处理器61

2.5.6 拓扑优化器62

2.5.7 优化器63

2.5.8 概率设计和辐射选项64

2.5.9 运行时间估计器64

2.5.10 记录编辑器65

2.6 输出窗口65

2.7 工具条66

2.8 图形窗口66

2.8.1 图形显示67

2.8.2 多窗口绘图68

2.8.3 增强图形显示71

2.9.1 改变 GUI 布局72

2.9 个性化界面72

2.9.2 改变字体和颜色73

2.9.3 改变 GUI 的启动菜单显示73

2.9.4 改变菜单链接和对话框73

第3章 完成第一个分析任务74

3.1 问题描述74

3.2 选取学科74

3.3 创建几何模型75

3.4.1 设置单元属性76

3.4 划分网格76

3.4.2 分网控制和分网78

3.5 加载79

3.6 求解80

3.7 结果分析81

3.7.1 读取数据81

3.7.2 变形显示81

3.7.3 等值线图82

3.7.4 轨线图82

3.7.6 结果查询84

3.7.5 列表显示84

3.8 命令行输入85

第4章 做好规划87

4.1 选择单元类型87

4.1.1 单元维数87

4.1.2 线单元或二次单元87

4.1.3 连接不同单元时的限制89

4.2 利用对称89

4.3 细节90

4.5 载荷91

4.4 网格密度91

第5章 实体建模技术92

5.1 坐标系和工作平面92

5.1.1 全局和局部坐标系92

5.1.2 活动坐标系94

5.1.3 显示坐标系95

5.1.4 节点坐标系95

5.1.5 单元坐标系96

5.1.7 工作平面97

5.1.6 结果坐标系97

5.2 显示设置100

5.2.1 尺寸和形状100

5.2.2 边界显示设置102

5.2.3 符号和文本显示103

5.2.4 更有表现力的模型105

5.3 实体建模概述107

5.4 自底向上建模108

5.4.1 关键点108

5.4.2 线110

5.4.3 面113

5.4.4 体114

5.5 自顶向下建模115

5.5.1 面原型115

5.5.2 体原型117

5.5.3 质量和惯量计算119

5.6 布尔操作119

5.6.1 布尔设置120

5.6.2 布尔操作120

5.6.3 布尔操作后的更新124

5.6.4 布尔操作失败125

5.7 运用组件和部件129

5.7.1 组件和部件的操作130

5.7.2 通过组件和部件选择实体131

第6章 网格划分132

6.1 设置单元属性132

6.1.1 单元特征132

6.1.2 如何选择单元136

6.1.3 解数据137

6.1.4 材料属性141

6.1.5 分配单元属性145

6.1.6 耦合和约束方程147

6.2 网格控制152

6.2.1 分网工具152

6.2.2 尺寸控制155

6.2.3 分网器选项158

6.3 实体模型网格化160

6.3.1 关键点网格划分160

6.3.2 线网格划分160

6.3.3 面网格划分165

6.3.4 体网格划分166

6.3.5 网格修改169

6.4 网格检查173

6.4.1 设置形状检查选项173

6.4.2 设置形状限制参数174

6.4.3 确定网格质量176

6.5 自适应网格177

6.5.1 自适应分网求解过程177

6.5.2 自适应网格计算实例179

6.6 直接生成网格181

6.6.1 节点182

6.6.2 单元184

6.6.3 直接生成法示例186

第7章 加载192

7.1 载荷和载荷步192

7.1.1 载荷的分类192

7.1.2 载荷步、子步和平衡迭代194

7.1.3 载荷的显示195

7.2.1 通用选项198

7.2 载荷步选项198

7.2.2 输出控制选项201

7.2.3 动力学选项205

7.3 DOF 约束205

7.3.1 施加 DOF 约束206

7.3.2 约束操作206

7.3.3 对称和反对称约束208

7.3.4 利用对称实例210

7.3.5 约束冲突215

7.4 集中载荷216

7.5 表面载荷217

7.5.1 基本操作218

7.5.2 梁单元上的压力载荷218

7.5.3 斜率规范220

7.5.4 函数加载221

7.5.5 表面效应单元222

7.6 体载荷222

7.6.1 施加体载荷223

7.6.2 惯性载荷226

7.7.1 耦合场载荷228

7.7 特殊载荷228

7.7.2 轴对称载荷229

7.7.3 预应力载荷230

7.7.4 预拉伸力231

第8章 求解233

8.1 选择合适的求解器233

8.1.1 波前求解器234

8.1.3 雅可比共扼梯度求解器235

8.1.4 不完全乔勒斯基共扼梯度求解器235

8.1.2 稀疏矩阵直接求解器235

8.1.5 预置条件共扼梯度求解器236

8.1.6 自动迭代求解器236

8.2 求解类型237

8.2.1 静态分析238

8.2.2 模态分析243

8.2.3 谐分析252

8.2.4 瞬态分析254

8.2.5 谱分析268

8.2.7 子结构分析271

8.2.6 屈曲分析271

8.3.1 估计运行时间274

8.3 求解代价274

8.3.2 估计文件大小275

8.3.3 估计内存需求275

8.4 重启动分析275

8.4.1 一般重启动276

8.4.2 一般重启动的分析步骤276

8.4.3 多点重启动277

8.5.1 多少直接求解278

8.5 多载荷步求解278

8.5.2 利用载荷步文件279

8.5.3 使用载荷数组参量280

8.5.4 多载荷步求解示例281

第9章 通用后处理294

9.1 后处理概述294

9.1.1 读入数据294

9.1.2 导出数据的计算295

9.2.1 读取结果数据296

9.2 结果数据296

9.2.2 更新与追加297

9.2.3 修改结果数据298

9.2.4 输出控制299

9.3 单元表300

9.3.1 定义单元表300

9.3.2 单元表的操作305

9.3.3 结果数据的数学运算305

9.4 载荷组309

9.4.2 载荷组的读写310

9.4.1 创建载荷组310

9.4.3 载荷组操作312

9.5 图形显示结果316

9.5.1 图形显示设置316

9.5.2 变形显示318

9.5.3 等值线图319

9.5.4 矢量图322

9.5.5 粒子轨迹图323

9.6 轨线图324

9.5.6 破裂和压碎图324

9.6.1 轨线定义325

9.6.2 映射轨线数据328

9.6.3 轨线变量显示329

9.6.4 轨线变量运算331

9.6.5 轨线的保存和恢复332

9.7 列表操作334

9.7.1 列表显示334

9.7.2 排序337

9.8 结果查询339

9.9 误差估计340

9.9.1 误差估计原理340

9.9.2 误差估计注意事项342

第10章 时间历程后处理343

10.1 定义和保存变量343

10.1.1 变量定义设置343

10.1.2 定义变量344

10.1.3 保存变量345

10.1.4 定义和保存变量示例346

10.2 变量的数学操作349

10.2.1 数学运算349

10.2.2 变量与数组相互赋值352

10.2.3 数据平滑353

10.2.4 生成响应频谱354

10.3 查看变量355

10.3.1 图形显示355

10.4 动画技术357

10.3.2 列表显示357

10.4.1 直接生成动画358

10.4.2 通过动画帧显示动画359

10.4.3 动画播放359

10.5 变量指示器360

第11章 ANSYS 程序设计语言 APDL363

11.1 APDL 介绍363

11.2 使用工具条363

11.2.1 工具条基本操作363

11.2.2 工具条嵌套365

11.3.1 标量参量366

11.3 使用参量366

11.3.2 字符参量372

11.3.3 数组参量373

11.3.4 参量数据的读写378

11.3.5 参量操作382

11.4 APDL 宏语言388

11.4.1 宏的创建388

11.4.2 宏的运行391

11.4.3 宏使用的参量392

11.4.4 APDL 程序控制393

11.4.5 调用_STATUS 和_RETURN 参量396

11.4.6 设置用户交互界面396

第12章 优化设计402

12.1 基本概念403

12.2 优化变量403

12.2.1 设计变量的选取403

12.2.2 状态变量404

12.2.3 目标函数404

12.3 基本优化方法405

12.2.5 优化文件405

12.2.4 设计空间405

12.3.1 单步法406

12.3.2 随机搜索法407

12.3.3 乘子评估法407

12.3.4 最优梯度法408

12.3.5 扫描法409

12.3.6 子问题近似法409

12.3.7 一阶优化方法411

12.4 优化步骤412

12.4.1 生成分析文件413

12.4.2 设置优化变量414

12.4.3 设置优化控制选项415

12.4.4 优化并查看结果416

12.5 示例419

12.5.1 问题描述及分析419

12.5.2 生成分析文件420

12.5.3 定义优化变量423

12.5.4 设置并运行优化424

12.5.5 命令方式426