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第1章 ANSYS操作基础1

1.1 概述1

1.2 操作界面2

1.2.1 启动与设置2

1.2.2 界面介绍4

1.2.3 鼠标操作6

1.3 ANSYS文件系统6

1.3.1 文件类型6

1.3.2 导入及导出其他兼容的数据格式7

1.3.3 保存数据库文件7

1.3.4 读取数据库文件8

1.4 ANSYS分析过程8

1.4.1 有限元分析过程8

1.4.2 ANSYS典型分析过程10

第2章 几何建模11

2.1 几何建模概述11

2.2 坐标系12

2.2.1 坐标系的类型12

2.2.2 总体坐标系12

2.2.3 局部坐标系13

2.2.4 显示坐标系14

2.2.5 节点坐标系14

2.2.6 单元坐标系15

2.2.7 结果坐标系15

2.3 工作平面16

2.3.1 工作平面简介16

2.3.2 定义一个新的工作平面16

2.3.3 控制工作平面的显示和样式17

2.3.4 移动工作平面17

2.3.5 旋转工作平面18

2.4 布尔操作18

2.4.1 布尔操作的设置18

2.4.2 相交操作18

2.4.3 两两相交操作19

2.4.4 相加操作20

2.4.5 相减操作20

2.4.6 利用工作平面相减操作21

2.4.7 粘接操作22

2.4.8 搭接操作22

2.4.9 分割操作23

2.5 自底向上创建几何模型23

2.5.1 关键点23

2.5.2 硬点25

2.5.3 线26

2.5.4 面29

2.5.5 体31

2.6 自顶向下创建几何模型32

2.6.1 创建面素33

2.6.2 创建体素34

2.7 移动、复制和缩放几何模型35

2.7.1 复制图元35

2.7.2 镜像图元36

2.7.3 转换图元的坐标系36

2.7.4 图元的缩放37

2.8 将CAD几何模型导入ANSYS37

2.8.1 从IGES文件中输入几何模型37

2.8.2 用IGES文件进行工作37

2.8.3 把常用的CAD模型数据导入ANSYS38

2.9 综合实例39

实例2-1直齿圆柱齿轮建模39

实例2-2轴承座建模49

实例2-3导入显示器外壳59

第3章 网格划分61

3.1 有限元模型概述61

3.2 设置单元属性62

3.2.1 生成单元属性表62

3.2.2 网格划分前分配单元属性63

3.3 网格划分控制64

3.3.1 网格划分工具（MeshTool）65

3.3.2 尺寸控制66

3.3.3 网格划分器选项67

3.3.4 单元形状控制67

3.4 自由网格划分和映射网格划分68

3.4.1 自由网格划分68

3.4.2 映射网格划分68

3.5 直接生成有限元模型69

3.5.1 节点69

3.5.2 单元72

3.6 编号控制75

3.6.1 合并重复项75

3.6.2 压缩编号76

3.6.3 设置起始编号76

3.6.4 设置编号偏差77

3.7 工程实例77

实例3-1轴的建模及网格划分77

实例3-2叶轮的建模及网格划分83

实例3-3飞轮的建模及网格划分90

第4章 施加载荷103

4.1 载荷概述103

4.1.1 载荷类型103

4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代104

4.1.3 时间的作用104

4.1.4 加载方式105

4.1.5 实体模型载荷与有限元模型载荷106

4.2 施加载荷106

4.2.1 自由度约束107

4.2.2 集中载荷107

4.2.3 表面载荷108

4.2.4 体载荷109

4.2.5 惯性载荷110

4.2.6 耦合场载荷110

第5章 求解过程111

5.1 求解概述111

5.2 求解器111

5.2.1 波前直接法113

5.2.2 稀疏矩阵直接法113

5.2.3 雅克比共轭梯度法113

5.2.4 不完全分解共轭梯度法113

5.2.5 预条件共轭梯度法113

5.2.6 自动迭代法114

5.3 求解方式114

5.3.1 一般求解114

5.3.2 多载荷步求解115

5.3.3 重新启动分析116

5.4 ANSYS求解前的预估计117

5.4.1 估计求解时间117

5.4.2 估计文件大小118

5.4.3 估计内存需求118

5.5 求解时需要注意的事项119

第6章 结果后处理120

6.1 后处理概述120

6.1.1 什么是后处理120

6.1.2 结果文件121

6.1.3 后处理可用的数据类型121

6.2 通用后处理121

6.2.1 读入结果文件121

6.2.2 显示结构变形图122

6.2.3 显示等值线分布图122

6.2.4 绘制矢量图122

6.2.5 绘制粒子轨迹图123

6.2.6 结果的列表显示123

6.2.7 单元数据列表124

6.2.8 映射结果到指定路径124

6.2.9 显示动画124

6.3 时间历程后处理器125

6.3.1 定义和存储变量125

6.3.2 变量的操作126

6.3.3 设置变量126

6.3.4 查看变量127

第7章 ANSYS参数化设计语言128

7.1 APDL概述128

7.2 使用参数129

7.2.1 参数的命名规则129

7.2.2 变量参数129

7.2.3 数组参数130

7.2.4 参数的列表显示131

7.3 APDL的流程控制语句132

7.3.1 GO无条件分支语句132

7.3.2 IF…IFELSE…ELSE…ENDIF条件分支语句132

7.3.3 DO…ENDDO循环语句133

7.3.4 DOWHILE循环语句133

7.3.5 REPEAT重复语句134

7.4 APDL宏文件134

7.4.1 使用CERATE命令创建宏文件135

7.4.2 使用CFOPEN、CFWRITE和CFCLOS命令创建宏文件135

7.4.3 使用/TEE命令创建宏文件136

7.4.4 使用GUI方式创建宏文件136

7.4.5 运行宏文件137

7.5 运算符、函数和函数编辑器138

7.5.1 运算符138

7.5.2 函数138

7.5.3 函数编辑器139

7.6 工程实例140

实例7-1圆盘的静力分析140

第8章 静力学分析142

8.1 静力学分析概述142

8.2 静力学分析的步骤143

8.2.1 建立模型143

8.2.2 加载求解143

8.2.3 结果后处理144

8.3 工程实例145

实例8-1三角形桁架的静力分析145

实例8-2工字梁的静力分析154

实例8-3方形壳的静力分析166

实例8-4管线的静力分析179

实例8-5飞轮的静力分析193

第9章 非线性分析204

9.1 非线性分析概述204

9.1.1 引起非线性的原因204

9.1.2 非线性分析的相关概念205

9.2 非线性分析的步骤206

9.2.1 建立模型206

9.2.2 设置求解控制选项206

9.2.3 设置其他求解控制选项209

9.2.4 加载求解211

9.2.5 结果后处理211

9.3 工程实例211

实例9-1细长杆的非线性屈曲分析211

实例9-2圆盘的非线性分析226

实例9-3铆钉的非线性分析234

第10章 模态分析243

10.1 模态分析概述243

10.1.1 Block Lanczos（分块兰索斯）法244

10.1.2 Subspace（子空间）法244

10.1.3 PCG Lanczos（预条件共轭梯度兰索斯）法244

10.1.4 Reduced（缩减）法244

10.1.5 Unsymmetric（非对称）法245

10.1.6 Damped（阻尼）法245

10.1.7 QR Damped （QR阻尼）法245

10.1.8 Supernode（超节点）法245

10.2 模态分析的步骤245

10.2.1 建立模型246

10.2.2 加载求解246

10.2.3 扩展模态250

10.2.4 结果后处理252

10.3 工程实例254

实例10-1悬臂梁的模态分析254

实例10-2齿轮的模态分析262

实例10-3显示器外壳的模态分析271

实例10-4圆盘的模态分析281

第11章 谐响应分析298

11.1 谐响应分析概述298

11.1.1 Full（完全）法299

11.1.2 Reduced（缩减）法299

11.1.3 Mode Superpos’n（模态叠加）法299

11.2 谐响应分析的步骤299

11.2.1 建立模型300

11.2.2 设置分析类型和选项300

11.2.3 加载求解302

11.2.4 结果后处理304

11.3 工程实例305

实例11-1弹簧质量系统的谐响应分析305

实例11-2琴弦的谐响应分析316

实例11-3工作台的谐响应分析327

第12章 瞬态动力学分析343

12.1 瞬态动力学分析概述343

12.1.1 Full（完全）法343

12.1.2 Reduced（缩减）法344

12.1.3 Mode Superpos’n（模态叠加）法344

12.2 瞬态动力学分析的步骤344

12.2.1 建立模型345

12.2.2 设置初始条件345

12.2.3 设置求解控制选项346

12.2.4 设置其他求解控制选项347

12.2.5 施加载荷348

12.2.6 定义多步载荷350

12.2.7 求解350

12.2.8 结果后处理350

12.3 工程实例352

实例12-1弹簧质量系统的瞬态动力学分析352

实例12-2钟摆摆动的瞬态动力学分析362

第13章 谱分析370

13.1 谱分析概述370

13.1.1 响应谱370

13.1.2 动力设计分析方法371

13.1.3 功率谱密度371

13.2 谱分析的步骤371

13.2.1 建立模型371

13.2.2 模态分析371

13.2.3 谱分析372

13.2.4 扩展模态374

13.2.5 合并模态375

13.2.6 结果后处理377

13.3 工程实例377

实例13-1梁板结构在振动位移谱下的响应377

第14章 屈曲分析398

14.1 屈曲分析概述398

14.2 屈曲分析的步骤398

14.2.1 建立模型399

14.2.2 静力学分析399

14.2.3 特征值屈曲分析399

14.2.4 扩展解401

14.2.5 结果后处理403

14.3 工程实例403

实例14-1圆柱壳的屈曲分析403