Ansys 2022有限元分析從入門到精通

第1篇  操作基礎(chǔ)篇
第1章  Ansys 2022入門 2
（ 視頻講解：12分鐘）
1.1  Ansys 2022的用戶界面 3
1.2  Ansys文件系統(tǒng) 4
1.2.1  文件類型 4
1.2.2  文件管理 5
1.3  Ansys分析過程 8
1.3.1  建立模型 8
1.3.2  加載并求解 9
1.3.3  后處理器 9
1.4  實(shí)例入門—角托架受力分析 9
1.4.1  分析實(shí)例描述 9
1.4.2  建立模型 10
1.4.3  查看計算結(jié)果 17
第2章　幾何建模 19
（ 視頻講解：27分鐘）
2.1  坐標(biāo)系簡介 20
2.1.1  總體和局部坐標(biāo)系 20
2.1.2  顯示坐標(biāo)系 22
2.1.3  節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 23
2.1.4  單元坐標(biāo)系 24
2.1.5  結(jié)果坐標(biāo)系 24
2.2  工作平面的使用 25
2.2.1  定義一個新的工作平面 25
2.2.2  控制工作平面的顯示和樣式 26
2.2.3  移動工作平面 26
2.2.4  旋轉(zhuǎn)工作平面 26
2.2.5  還原一個已定義的工作平面 27
2.3  布爾操作 27
2.3.1  布爾運(yùn)算的設(shè)置 27
2.3.2  布爾交運(yùn)算 28
2.3.3  布爾兩兩相交運(yùn)算 29
2.3.4  布爾相加運(yùn)算 29
2.3.5  布爾相減運(yùn)算 29
2.3.6  利用工作平面進(jìn)行減運(yùn)算 31
2.3.7  布爾搭接運(yùn)算 31
2.3.8  布爾分割運(yùn)算 31
2.3.9  布爾粘接（或合并）運(yùn)算 32
2.4  編輯幾何模型 32
2.4.1  按照樣本生成圖元 33
2.4.2  由對稱映像生成圖元 33
2.4.3  將樣本圖元轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系 33
2.4.4  實(shí)體模型圖元的縮放 34
2.5  自底向上創(chuàng)建幾何模型 35
2.5.1  關(guān)鍵點(diǎn) 35
2.5.2  硬點(diǎn) 36
2.5.3  線 37
2.5.4  面 40
2.5.5  體 41
2.6  實(shí)例—儲液罐的實(shí)體建模 42
2.6.1  GUI方式 43
2.6.2  命令流方式 46
2.7  自頂向下創(chuàng)建幾何模型（體素） 47
2.7.1  創(chuàng)建面體素 47
2.7.2  創(chuàng)建實(shí)體體素 48
2.8  實(shí)例—軸承座的實(shí)體建模 49
2.8.1  GUI方式 49
2.8.2  命令流方式 54
2.9  從IGES文件中將幾何模型導(dǎo)入
Ansys軟件 55
2.10  實(shí)例—輸入IGES單一實(shí)體 56
2.11  實(shí)例—對輸入模型進(jìn)行修改 58
第3章　劃分網(wǎng)格 61
（ 視頻講解：8分鐘）
3.1  有限元網(wǎng)格概論 62
3.2  設(shè)定單元屬性 62
3.2.1  生成單元屬性表 62
3.2.2  在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性 63
3.3  網(wǎng)格劃分的控制 65
3.3.1  Ansys網(wǎng)格劃分工具
（MeshTool） 65
3.3.2  單元形狀 65
3.3.3  選擇自由或映射網(wǎng)格劃分 66
3.3.4  控制單元中間節(jié)點(diǎn)的位置 67
3.3.5  劃分自由網(wǎng)格時的單元尺寸
控制（SmartSizing） 67
3.3.6  映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)
尺寸 68
3.3.7  局部網(wǎng)格劃分控制 69
3.3.8  內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制 69
3.3.9  生成過渡棱錐單元 71
3.3.10  將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為
非退化的形式 71
3.3.11  執(zhí)行層網(wǎng)格劃分 72
3.4  自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制 73
3.4.1  自由網(wǎng)格劃分 73
3.4.2  映射網(wǎng)格劃分 74
3.5  實(shí)例—儲液罐的網(wǎng)格劃分 78
3.5.1  GUI方式 78
3.5.2  命令流方式 80
3.6  延伸和掃掠生成有限元網(wǎng)格模型 80
3.6.1  延伸（Extrude）生成網(wǎng)格 81
3.6.2  掃掠（VSWEEP）生成網(wǎng)格 83
3.7  修改有限元模型 85
3.7.1  局部細(xì)化網(wǎng)格 85
3.7.2  復(fù)制、移動節(jié)點(diǎn)和單元 88
3.7.3  控制面、線和單元的法向 88
3.7.4  修改單元屬性 89
3.8  直接通過節(jié)點(diǎn)和單元生成有限元
模型 89
3.8.1  節(jié)點(diǎn) 90
3.8.2  單元 91
3.9  編號控制 93
3.9.1  合并重復(fù)項 94
3.9.2  編號壓縮 94
3.9.3  設(shè)定起始編號 95
3.9.4  編號偏差 95
3.10  實(shí)例—軸承座的網(wǎng)格劃分 96
3.10.1  GUI方式 96
3.10.2  命令流方式 99
第4章　施加載荷 101
（ 視頻講解：7分鐘）
4.1  載荷概論 102
4.1.1  什么是載荷 102
4.1.2  載荷步、子步和平衡迭代 103
4.1.3  時間參數(shù) 103
4.1.4  階躍載荷與坡道載荷 104
4.2  施加載荷 105
4.2.1  載荷分類 105
4.2.2  軸對稱載荷與反作用力 111
4.2.3  利用表格施加載荷 112
4.2.4  利用函數(shù)施加載荷和邊界條件 116
4.3  實(shí)例—軸承座的載荷和約束
施加 117
4.3.1  GUI方式 117
4.3.2  命令流方式 120
4.4  設(shè)定載荷步選項 120
4.4.1  通用選項 121
4.4.2  動力學(xué)分析選項 124
4.4.3  非線性選項 124
4.4.4  輸出控制 125
4.4.5  Biot-Savart選項 126
4.4.6  譜分析選項 126
4.4.7  創(chuàng)建多載荷步文件 126
4.5  實(shí)例——儲液罐的載荷和約束
施加 128
4.5.1  GUI方式 128
4.5.2  命令流方式 130
第5章　求解 132
（ 視頻講解：2分鐘）
5.1  求解概論 133
5.1.1  選擇求解器 133
5.1.2  求解器的類型 133
5.1.3  獲得解答 134
5.2  利用特定的求解控制器指定求解
類型 135
5.2.1  使用Abridged Solution菜單
選項 135
5.2.2  使用求解控制對話框 136
5.3  多載荷步求解 137
5.3.1  多重求解法 137
5.3.2  使用載荷步文件法 138
5.3.3  使用數(shù)組參數(shù)法
（矩陣參數(shù)法） 138
5.4  實(shí)例—軸承座和儲液罐模型
求解 140
第6章　后處理 141
（ 視頻講解：5分鐘）
6.1  后處理概述 142
6.1.1  結(jié)果文件 142
6.1.2  后處理可用的數(shù)據(jù)類型 143
6.2  通用后處理器（POST1） 143
6.2.1  將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫 143
6.2.2  圖像顯示結(jié)果 149
6.2.3  列表顯示結(jié)果 155
6.2.4  將結(jié)果旋轉(zhuǎn)到不同坐標(biāo)系中
并顯示 157
6.3  實(shí)例—軸承座計算結(jié)果后處理 158
6.3.1  GUI方式 158
6.3.2  命令流方式 161
6.4  時間歷程后處理器（POST26） 162
6.4.1  定義和儲存POST26變量 162
6.4.2  檢查變量 164
6.4.3  POST26后處理器的其他功能 166
6.5  實(shí)例—儲液罐計算結(jié)果后處理 167
6.5.1  GUI方式 167
6.5.2  命令流方式 169
第2篇  專題實(shí)例篇
第7章　結(jié)構(gòu)靜力分析 172
（ 視頻講解：31分鐘）
7.1  結(jié)構(gòu)靜力概論 173
7.2  實(shí)例—高速齒輪應(yīng)力分析 173
7.2.1  分析問題 173
7.2.2  建立模型 174
7.2.3  定義邊界條件并求解 186
7.2.4  查看結(jié)果 188
7.2.5  命令流方式 190
第8章　模態(tài)分析 191
（ 視頻講解：39分鐘）
8.1  模態(tài)分析概論 192
8.2  實(shí)例—高速齒輪模態(tài)分析 192
8.2.1  分析問題 192
8.2.2  建立模型 192
8.2.3  進(jìn)行模態(tài)分析設(shè)置、施加邊界
條件并求解 198
8.2.4  查看結(jié)果 200
8.2.5  命令流方式 203
8.3  實(shí)例—鋼桁架橋模態(tài)分析 203
8.3.1  問題描述 203
8.3.2  GUI操作方法 204
8.3.3  命令流方式 208
第9章　諧響應(yīng)分析 209
（ 視頻講解：18分鐘）
9.1  諧響應(yīng)分析概論 210
9.1.1  full method 210
9.1.2  frequency-sweep method 211
9.1.3  mode superposition method 211
9.1.4  3種方法的共同局限性 212
9.2  實(shí)例—懸臂梁諧響應(yīng)分析 212
9.2.1  分析問題 212
9.2.2  建立模型 212
9.2.3  查看結(jié)果 222
9.2.4  命令流方式 224
第10章　譜分析 225
（ 視頻講解：28分鐘）
10.1  譜分析概論 226
10.1.1  響應(yīng)譜 226
10.1.2  動力設(shè)計分析方法（DDAM） 226
10.1.3  功率譜密度（PSD） 226
10.2  實(shí)例—支撐平板動力效果譜
分析 227
10.2.1  問題描述 227
10.2.2  GUI操作方法 227
10.2.3  命令流方式 244
第11章　瞬態(tài)動力學(xué)分析 245
（ 視頻講解：13分鐘）
11.1  瞬態(tài)動力學(xué)概論 246
11.1.1  full method 246
11.1.2  mode superposition method 246
11.2  實(shí)例—哥倫布阻尼的自由
振動分析 247
11.2.1  問題描述 247
11.2.2  GUI模式 247
11.2.3  命令流方式 257
第12章　非線性分析 258
（ 視頻講解：17分鐘）
12.1  非線性分析概論 259
12.1.1  非線性行為的原因 259
12.1.2  非線性分析的基本信息 260
12.1.3  幾何非線性 262
12.1.4  材料非線性 263
12.1.5  其他非線性問題 266
12.2  實(shí)例—深溝球軸承 266
12.2.1  分析問題 266
12.2.2  GUI方式 267
12.2.3  查看結(jié)果 275
12.2.4  命令流方式 278
第13章　接觸問題分析 279
（ 視頻講解：17分鐘）
13.1  接觸問題概論 280
13.1.1  一般分類 280
13.1.2  接觸單元 280
13.2  實(shí)例—齒輪副的接觸分析 281
13.2.1  分析問題 281
13.2.2  建立模型 282
13.2.3  定義邊界條件并求解 291
13.2.4  查看結(jié)果 294
13.2.5  命令流方式 295
第14章　結(jié)構(gòu)屈曲分析 296
（ 視頻講解：19分鐘）
14.1  結(jié)構(gòu)屈曲概論 297
14.2  實(shí)例—框架結(jié)構(gòu)屈曲分析 297
14.2.1  分析問題 297
14.2.2  GUI路徑模式 298
14.2.3  命令流方式 310
第3篇  熱分析篇
第15章　穩(wěn)態(tài)熱分析與瞬態(tài)熱分析 312
（ 視頻講解：42分鐘）
15.1  熱分析概論 313
15.1.1  熱分析的特點(diǎn) 313
15.1.2  熱分析單元 314
15.2  熱載荷和邊界條件的類型 314
15.2.1  概述 314
15.2.2  熱載荷和邊界條件注意事項 315
15.3  穩(wěn)態(tài)熱分析概述 315
15.3.1  穩(wěn)態(tài)熱分析定義 315
15.3.2  穩(wěn)態(tài)熱分析的控制方程 315
15.4  實(shí)例—電熱絲生熱穩(wěn)態(tài)熱
分析 316
15.4.1  GUI操作步驟 316
15.4.2  命令流方式 329
15.5  瞬態(tài)熱分析概述 329
15.5.1  瞬態(tài)熱分析特性 329
15.5.2  瞬態(tài)熱分析前處理考慮因素 330
15.5.3  控制方程 330
15.5.4  初始條件的施加 330
15.6  實(shí)例—鋼球淬火過程瞬態(tài)熱
分析 331
15.6.1  GUI分析過程 332
15.6.2  命令流方式 339
第16章　熱輻射和相變分析 340
（ 視頻講解：65分鐘）
16.1  熱輻射基本理論及在Ansys
中的處理方法 341
16.1.1  熱輻射特性 341
16.1.2  Ansys中熱輻射的處理方法 341
16.2  實(shí)例—兩同心圓柱體間
熱輻射分析 341
16.2.1  問題描述 341
16.2.2  問題分析 342
16.2.3  GUI操作步驟 342
16.2.4  命令流方式 352
16.3  實(shí)例—圓臺形物體熱輻射
分析 352
16.3.1  問題描述 352
16.3.2  問題分析 352
16.3.3  GUI操作步驟 352
16.3.4  命令流方式 358
16.4  相變分析概述 358
16.4.1  相和相變 358
16.4.2  潛在熱量和焓 359
16.4.3  相變分析基本思路 359
16.5  實(shí)例—茶杯中水結(jié)冰過程
分析 361
16.5.1  問題描述 361
16.5.2  問題分析 362
16.5.3  GUI操作步驟 362
16.5.4  命令流方式 374
第4篇  電磁分析篇
第17章　電磁場有限元分析簡介 376
17.1  電磁場有限元分析概述 377
17.1.1  電磁場中常見邊界條件 377
17.1.2  Ansys電磁場分析對象 377
17.1.3  電磁場單元概述 378
17.1.4  電磁宏 379
17.2  遠(yuǎn)場單元及遠(yuǎn)場單元的使用 379
17.2.1  遠(yuǎn)場單元 380
17.2.2  使用遠(yuǎn)場單元的注意事項 380
第18章　二維磁場分析 382
（ 視頻講解：73分鐘）
18.1  二維靜態(tài)磁場分析中要使用的
單元 383
18.2  實(shí)例—二維螺線管制動器
內(nèi)靜態(tài)磁場的分析 383
18.2.1  問題描述 383
18.2.2  GUI操作方法 385
18.2.3  命令流方式 394
18.3  二維諧波磁場分析中要使用的
單元 394
18.4  實(shí)例—二維自由空間線圈的
諧波磁場的分析 394
18.4.1  問題描述 394
18.4.2  GUI操作方法 395
18.4.3  命令流方式 404
18.5  二維瞬態(tài)磁場分析中要使用的
單元 404
18.6  實(shí)例—二維螺線管制動器內(nèi)
瞬態(tài)磁場的分析 405
18.6.1  問題描述 405
18.6.2  GUI操作方法 406
18.6.3  命令流方式 419
第19章　三維磁場分析 420
（ 視頻講解：36分鐘）
19.1  三維靜態(tài)磁場標(biāo)量法分析中要
使用的單元 421
19.2  實(shí)例—帶空氣隙的永磁體 422
19.2.1  問題描述 422
19.2.2  GUI操作方法 423
19.2.3  命令流方式 433
19.3  棱邊單元邊方法中要使用的
單元 433
19.4  實(shí)例—電動機(jī)溝槽中瞬態(tài)
磁場分布 434
19.4.1  問題描述 434
19.4.2  創(chuàng)建物理環(huán)境 435
19.4.3  建立模型、賦予特性、
劃分網(wǎng)格 436
19.4.4  加邊界條件和載荷 437
19.4.5  求解 438
19.4.6  查看計算結(jié)果 439
19.4.7  命令流方式 441
第20章　電場分析 442
（ 視頻講解：64分鐘）
20.1  電場分析中要使用的單元 443
20.2  實(shí)例—正方形電流環(huán)中的
磁場分布 446
20.2.1  問題描述 446
20.2.2  創(chuàng)建物理環(huán)境 447
20.2.3  建立模型、賦予特性、
劃分網(wǎng)格 449
20.2.4  加邊界條件和載荷 451
20.2.5  求解 452
20.2.6  查看計算結(jié)果 452
20.2.7  命令流方式 454
20.3  h方法靜電場分析中要使用的
單元 454
20.4  實(shí)例—屏蔽微帶傳輸線的
靜電分析 455
20.4.1  問題描述 455
20.4.2  GUI操作方法 456
20.4.3  命令流方式 464
20.5  電路分析中要使用的單元 464
20.5.1  使用CIRCU124單元 464
20.5.2  使用CIRCU125單元 467
20.6  實(shí)例—諧波電路分析 467
20.6.1  問題描述 467
20.6.2  GUI操作方法 468
20.6.3  命令流方式 475
20.7  多導(dǎo)體系統(tǒng)求解電容 475
20.7.1  對地電容和集總電容 475
20.7.2  步驟 475
20.8  實(shí)例—電容計算實(shí)例 477
20.8.1  問題描述 477
20.8.2  創(chuàng)建物理環(huán)境 477
20.8.3  建立模型、賦予特性、
劃分網(wǎng)格 480
20.8.4  加邊界條件和載荷 483
20.8.5  求解 484
20.8.6  命令流方式 485