ANSYS 19.0有限元分析從入門到精通

前言

第 1 章 1.1 ANSYS 概述

1.1 CAE 軟件簡介 

1.2 有限元法簡介

1.2.1 有限元法的基本思想 

1.2.2 有限元法的特點 

1.2.3 有限元模型 

1.2.4 自由度 

1.2.5 節(jié)點和單元

 1.3 ANSYS 概述

1.3.1 ANSYS 的功能

1.3.2 ANSYS 的發(fā)展

1.3.3 ANSYS 19.0 的啟動

1.3.4 ANSYS 19.0 運行環(huán)境配置 1.4 程序結(jié)構(gòu)

1.4.1 處理器

1.4.2 文件格式

1.4.3 輸入方式

1.4.4 輸出文件類型

1.5 ANSYS 分析求解過程

1.5.1 前處理

1.5.2 加載并求解

1.5.3 后處理

1.5.4 實例導(dǎo)航一導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)藥柱承受溫度和內(nèi)壓載荷數(shù)值模擬

第 2 章幾何建模

2.1 幾何建模概論

2.1.1 自底向上創(chuàng)建幾何模型

2.1.2 自頂向下創(chuàng)建幾何模型

2.1.3 布爾運算操作

2.1.4 拖拉和旋轉(zhuǎn)

2.1.5 移動和復(fù)制

2.1.6 修改模型（清除和刪除）

2.1.7 從 IGES 文件幾何模型導(dǎo)入到 ANSYS

2.2 自頂向下創(chuàng)建幾何模型（體素）

2.2.1 創(chuàng)建面體素 

2.2.2 創(chuàng)建實體體素 

2.3 自底向上創(chuàng)建幾何模型

2.3.1 關(guān)鍵點 

2.3.2 硬點 

2.3.3 線 

2.3.4 面 

2.3.5 體 

2.4 工作平面的使用

2.4.1 定義一個新的工作平面 

2.4.2 控制工作平面的顯示和樣式 

2.4.3 移動工作平面 

2.4.4 旋轉(zhuǎn)工作平面

2.4.5 還原一個已定義的工作平面 

2.4.6 工作平面的高級用途 

2.5 坐標(biāo)系簡介

2.5.1 總體和局部坐標(biāo)系

2.5.2 顯示坐標(biāo)系

2.5.3 節(jié)點坐標(biāo)系

2.5.4 單元坐標(biāo)系

2.5.5 結(jié)果坐標(biāo)系

2.6 使用布爾操作來修正幾何模型

2.6.1 布爾運算的設(shè)置

2.6.2 布爾運算之后的圖元編號 

2.6.3 交運算 

2.6.4 兩兩相交 

2.6.5 相加 

2.6.6 相減

2.6.7 利用工作平面作減運算 

2.6.8 搭接 

2.6.9 分割

2.6.10 粘接（或合并）

2.7 移動、復(fù)制和縮放幾何模型

2.7.1 按照樣本生成圖元

2.7.2 由對稱映像生成圖元

2.7.3 將樣本圖元轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系 

2.7.4 實體模型圖元的縮放

實例導(dǎo)航一導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)藥柱建模 

2.8.1 自底向上建立藥柱模型 

2.8.2 布爾操作建立藥柱模型 

2.8.3 導(dǎo)入 SolidWorks 中創(chuàng)建的藥柱模型

第 3 章建模實例

3.1 實例導(dǎo)航一兒何模型的輸入

3.1.1 輸入 IGES 單一實體

3.1.2 輸入 SAT 單一實體

3.1.3 輸入 SAT 實體集合

3.1.4 輸入 Parasolid 單一實體

3.2 實例導(dǎo)航一一對輸入模型修改

3.2.1 自頂向下建模實例

3.2.2 自底向上建模實例

第 4 章網(wǎng)格劃分

4.1 有限元網(wǎng)格概論

4.2 設(shè)定單元屬性

4.2.1 生成單元屬性表

4.2.2 在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性

4.3 網(wǎng)格劃分的控制

4.3.1 ANSYS 網(wǎng)格劃分工具（MeshTool)

4.3.2 單元形狀

4.3.3 選擇自由或映射網(wǎng)格劃分

4.3.4 控制單元邊中節(jié)點的位置

4.3.5 劃分自由網(wǎng)格時的單元尺寸控制（SmartSizing)

4.3.6 映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)尺寸

4.3.7 局部網(wǎng)格劃分控制

4.3.8 內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制

4.3.9 生成過渡枝惟單元

4.3.10 將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化的形式

 4.3.11 執(zhí)行層網(wǎng)格劃分 

4.4 自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制

4.4.1 自由網(wǎng)格劃分

4.4.2 映射網(wǎng)格劃分

4.5 給實體模型劃分有限元網(wǎng)格

4.5.1 用 xMESH 命令生成網(wǎng)格

4.5.2 生成帶方向節(jié)點的梁單元網(wǎng)格

4.5.3 在分界線或者分界面處生成單位厚度的界面單元

4.6 延伸和掃略生成有限元模型

4.6.1 延伸（Extrude）生成網(wǎng)格

4.6.2 掃略（VSWEEP）生成網(wǎng)格

4.7 修正有限元模型

4.7.1 局部細(xì)化網(wǎng)格

4.7.2 移動和復(fù)制節(jié)點和單元

4.7.3 控制面、線和單元的法向

4.7.4 修改單元屬性

4.8 直接通過節(jié)點和單元生成有限元模型

4.8.1 節(jié)點

4.8.2 單元

4.9 編號控制

4.9.1 合并重復(fù)項

4.9.2 編號壓縮

4.9.3 設(shè)定起始編號

4.9.4 編號偏差

4.10 實例導(dǎo)航一一導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)藥柱模型網(wǎng)格劃分

4.10.1 采用智能分網(wǎng)

4.10.2 采用掃略分網(wǎng)

4.10.3 采用延伸分網(wǎng)

第 5 章施加載荷

5.1 載荷概論

5.1.1 什么是載荷

5.1.2 載荷步、子步和平衡迭代

5.1.3 時間參數(shù)

5.1.4 階躍載荷與坡道載荷

5.2 施加載荷

5.2.1 實體模型載荷與有限單元載荷

5.2.2 施加載荷

5.2.3 利用表格來施加載荷

5.2.4 軸對稱載荷與反作用力

5.2.5 利用函數(shù)來施加載荷和邊界條件

5.3 設(shè)定載荷步選項

5.3.1 通用選項

5.3.2 非線性選項

5.3.3 動力學(xué)分析選項

5.3.4 輸出控制 5.3.5 Biot-Savart 選項 5.3.6 譜分析選項 5.3.7 創(chuàng)建多載荷步文件

5.4 實例導(dǎo)航一一導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)藥柱模型載荷施加

5.4.1 單載荷步的施加

5.4.2 多載荷步的施加

5.4.3 表格及函數(shù)載荷的施加

第 6 章求解

6.1 求解概論

6.1.1 使用直接求解法

6.1.2 使用稀疏矩陣直接求解法求解器

6.1.3 使用雅克比共軛梯度法水解器

6.1.4 使用不完全分解共軛梯度法求解器 6.1.5 使用預(yù)條件共軛梯度法求解器 

6.1.6 使用自動迭代解法選項 

6.1.7 獲得解答

6.2 利用特定的求解控制器來指定求解類型

6.2.1 使用 Abridged Solution 菜單選項

6.2.2 使用求解控制對話框

6.3 多載荷步求解

6.3.1 多重求解法

6.3.2 使用載荷步文件法

6.3.3 使用數(shù)組參數(shù)法（矩陣參數(shù)法）

6.4 重新啟動分析

6.4.1 重新啟動一個分析

6.4.2 多載荷步文件的重啟動分析

6.5 預(yù)測求解時間和估計文件大小

6.5.1 估計運算時間

6.5.2 估計文件的大小

6.5.3 估計內(nèi)存需求

6.6 實例導(dǎo)航一一導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)藥柱模型求解

6.6.1 單載荷步求解

6.6.2 多載荷步求解

第 7 章后處理

7.1 后處理概述

7.1.1 什么是后處理

7.1.2 結(jié)果文件

7.1.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類型

7.2 通用后處理器（POSTI)

7.2.1 將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫 

7.2.2 列表顯示結(jié)果 

7.2.3 圖像顯示結(jié)果 

7.2.4 映射結(jié)果到某一路徑上 

7.2.5 表面操作

7.2.6 將結(jié)果旋轉(zhuǎn)到不同坐標(biāo)系中顯示

7.3 時間歷程后處理（POST26)

7.3.1 定義和儲存 POST26 變量

7.3.2 檢查變量

7.3.3 POST26 后處理器的其他功能

7.4 實例導(dǎo)航一一導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)藥柱模型結(jié)果后處

7.4.1 通用后處理器

7.4.2 時間歷程處理器

第 8 章靜力分析 10.8.1 靜力分析介紹

8.1.1 結(jié)構(gòu)靜力分析簡介

8.1.2 靜力分析的類型

8.1.3 靜力分析基本步驟

8.2 實例導(dǎo)航一一懸臂梁的橫向切應(yīng)力分析

8.2.1 問題的描述

8.2.2 GUI 路徑模式

8.2.3 命令流方式

8.3 實例導(dǎo)航一一內(nèi)六角扳手的靜態(tài)分析

8.3.1 問題的描述

8.3.2 建立模型

8.3.3 定義邊界條件并求解

8.3.4 查香結(jié)果

8.3.5 命令流方式

8.4 實例導(dǎo)航鋼桁架橋靜力受力分析

8.4.1 問題描述

8.4.2 GUI 操作方法

8.4.3 命令流實現(xiàn)

8.5 實例導(dǎo)航一聯(lián)軸體的靜力分析實例

8.5.1 問題描述 

8.5.2 建立模型

8.5.3 定義邊界條件并求解 

8.5.4 查看結(jié)果 

8.5.5 命令流方式

第 9 章模態(tài)分析

9.1 模態(tài)分析概論

9.2 模態(tài)分析的基本步驟

9.2.1 建模

9.2.2 加載及求解

9.2.3 擴(kuò)展模態(tài)

9.2.4 觀察結(jié)果和后處理

9.3 實例導(dǎo)航一鋼桁架橋模態(tài)分析

9.3.1 問題描述

9.3.2 GUI 操作方法

9.3.3 命令流實現(xiàn)

9.4 實例導(dǎo)航一一小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子模態(tài)分析

9.4.1 分析問題

9.4.2 建立模型

9.4.3 進(jìn)行模態(tài)設(shè)置，定義邊界條件并求解 9.4.4 查看結(jié)果 

9.4.5 命令流方式

9.5 實例導(dǎo)航一一壓電變換器的自振頻率分析

9.5.1 問題描述

9.5.2 GUI 模式

9.5.3 命令流方式

第 10 章諧響應(yīng)分析

10.1 諧響應(yīng)分析概論

10.2 請響應(yīng)分析的基本步驟

10.2.1 建立模型（前處理）

10.2.2 加載和求解

10.2.3 觀察模型（后處理）

10.3 實例導(dǎo)航彈簧質(zhì)子系統(tǒng)的諧響應(yīng)分析

10.3.1 問題描述

10.3.2 GUI 模式

10.3.3 命令流方式

10.4 實例導(dǎo)航一一懸臂梁請響應(yīng)分析

10.4.1 分析問題

10.4.2 建立模型

10.4.3 查看結(jié)果

10.4.4 命令流方式

第 11 章瞬態(tài)動力學(xué)分析

11.1 瞬態(tài)動力學(xué)概論

11.1.1 Full 法（完全法）

11.1.2 Mode Superposition 法（模態(tài)疊加法）

11.1.3 Reduced 法（減縮法）

11.2 瞬態(tài)動力學(xué)的基本步驟

11.2.1 前處理（建模和分網(wǎng)）

11.2.2 建立初始條件

11.2.3 設(shè)定求解控制器

11.2.4 設(shè)定其他求解選項

11.2.5 施加載荷

11.2.6 設(shè)定多載荷步

11.2.7 瞬態(tài)求解

11.2.8 后處理

11.3 實例導(dǎo)航哥倫布阻尼的自由振動分析

11.3.1 問題描述

11.3.2 GUI 模式

11.3.3 命令流方式

11.4 實例導(dǎo)航一瞬態(tài)動力學(xué)分析實例

11.4.1 分析問題

11.4.2 建立模型

11.4.3 進(jìn)行瞬態(tài)動力分析設(shè)置、定義邊界條件并求解

 11.4.4 查看結(jié)果 

11.4.5 命令流實現(xiàn)

第 12 章譜分析

12.1 譜分析概論

12.1.1 響應(yīng)譜

12.1.2 動力設(shè)計分析方法（DDAM)

12.1.3 功率譜密度（PSD)

12.2 譜分析的基本步

12.2.1 前處理

12.2.2 模態(tài)分析 

12.2.3 譜分析 

12.2.4 擴(kuò)展模態(tài) 

12.2.5 合并模態(tài) 

12.2.6 后處理

123 實例導(dǎo)航一支撐平板的動力效果分析

12.3.1 問題描述

12.3.2 GUI 路徑模式

12.3.3 命令流方式

第 13 章結(jié)構(gòu)屈曲分析

13.1 結(jié)構(gòu)屈曲概論

13.2 結(jié)構(gòu)屈曲分析的基本步驟

13.2.1 前處理

13.2.2 獲得靜力解

13.2.3 獲得特征值屈曲解

13.2.4 擴(kuò)展解

13.2.5 后處理（觀察結(jié)果）

13.3 實例導(dǎo)航薄壁圓簡屈曲分析

13.3.1 問題描述

13.3.2 GUI 路徑模式

13.3.3 命令流方式

第 14 章非線性分析

14.1 非線性分析概論

14.1.1 非線性行為的原因

14.1.2 非線性分析的基本信息

14.1.3 幾何非線性

14.3.1 問題描述 

14.3.2 建立模型

14.3.3 定義邊界條件并求解 

14.3.4 查看結(jié)果

14.3.5 命令流方式

第 15 章接觸問題分析

15.1 接觸問題概論

15.1.1 一般分類

15.1.2 接觸單元

15.2 接觸問題分析的步驟

15.2.1 建立模型并劃分網(wǎng)格

15.2.2 識別接觸對

15.2.3 定義剛性目標(biāo)面

15.2.4 定義柔性體的接觸面 

15.2.5 設(shè)置實常數(shù)和單元關(guān)鍵點 

15.2.6 控制剛性目標(biāo)的運動

15.2.7 給變形體單元施加必要的邊界條件 15.2.8 定義求解和載荷步選項 

15.2.9 求解 

15.2.10 檢查結(jié)果

15.3 實例導(dǎo)航一陶瓷套筒的接觸分析

15.3.1 問題描述

15.3.2 建立模型并劃分網(wǎng)格

15.3.3 定義邊界條件并求解

15.3.4 后處理

15.3.5 命令流實現(xiàn)

14.1.4 材料非線性

14.1.5 其他非線性問題

14.2 非線性分析的基本步驟

14.2.1 前處理（建模和分網(wǎng)）

14.2.2 設(shè)置求解控制器

14.2.3 設(shè)定其他求解選項

14.2.4 加載

14.2.5 求解

14.2.6 后處理

14.3 實例導(dǎo)航鉚釘