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ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊

出版社:人民郵電出版社出版時(shí)間:2023-07-01
開本: 16開 頁數(shù): 490
中 圖 價(jià):¥83.9(7.0折) 定價(jià)  ¥119.9 登錄后可看到會員價(jià)
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ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊 版權(quán)信息

ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊 本書特色

1.以ANSYS 2021版本為依據(jù),對ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

2.學(xué)習(xí)方法為功能簡介 實(shí)例詳解模式,結(jié)合典型工程應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)講解了ANSYS的具體應(yīng)用方法。

3.實(shí)例工程性強(qiáng),上手快,注重實(shí)踐;案例視頻課程多,隨時(shí)隨地可學(xué)。

4.配送資源豐富,贈送的常用源文件讓讀者能即學(xué)即用。

ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊 內(nèi)容簡介

本書以ANSYS 2021版本為依據(jù),對ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進(jìn)行了詳細(xì)介紹,并結(jié)合典型工程應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)講解了ANSYS的具體應(yīng)用方法。 全書分為兩篇,共計(jì)15章。第1篇為操作基礎(chǔ),詳細(xì)講解了ANSYS分析全流程的基本步驟和方法,包括ANSYS概述、幾何建模、劃分網(wǎng)格、施加載荷、求解和后處理等內(nèi)容。第2篇為專題實(shí)例,按不同的分析專題講解了參數(shù)設(shè)置的方法與技巧,包括靜力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、非線性分析、結(jié)構(gòu)屈曲分析、譜分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析、接觸問題分析、高級分析等內(nèi)容。 本書適用于ANSYS軟件的初、中級用戶,以及有初步使用經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員;本書可作為理工科院校相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生及教師學(xué)習(xí)ANSYS軟件的教材,也可作為從事結(jié)構(gòu)分析相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員使用ANSYS軟件的參考書。

ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊 目錄

目 錄



第 1篇 操作基礎(chǔ)

第 1章 ANSYS概述 3

1.1 有限單元法簡介 4

1.1.1 CAE軟件簡介 4

1.1.2 有限單元法的基本概念 5

1.2 ANSYS工業(yè)應(yīng)用簡介 7

1.2.1 ANSYS的發(fā)展 7

1.2.2 ANSYS的功能 7

1.3 ANSYS 2021的啟動及界面 9

1.3.1 設(shè)置運(yùn)行環(huán)境 9

1.3.2 啟動與退出 10

1.3.3 圖形用戶界面 12

1.4 程序結(jié)構(gòu) 14

1.4.1 處理器 14

1.4.2 文件格式 14

1.4.3 輸入方式 14

1.4.4 輸出文件類型 15

1.5 ANSYS分析的基本過程 15

1.5.1 前處理 15

1.5.2 加載并求解 16

1.5.3 后處理 16

1.5.4 實(shí)例——齒輪泵齒輪靜力分析 16

1.6 本章小結(jié) 18



第 2章 幾何建模 19

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 22

2.1.4 單元坐標(biāo)系 23

2.1.5 結(jié)果坐標(biāo)系 23

2.1.6 實(shí)例—創(chuàng)建坐標(biāo)系 24

2.2 工作平面的使用和操作 26

2.2.1 定義一個(gè)新的工作平面 27

2.2.2 控制工作平面的顯示和樣式 27

2.2.3 移動工作平面 27

2.2.4 旋轉(zhuǎn)工作平面 27

2.2.5 還原一個(gè)已定義的工作平面 28

2.2.6 工作平面的高級用途 28

2.2.7 實(shí)例—創(chuàng)建工作平面 30

2.3 布爾操作 32

2.3.1 布爾運(yùn)算操作 32

2.3.2 布爾運(yùn)算的設(shè)置 33

2.3.3 布爾運(yùn)算之后的圖元編號 33

2.3.4 交運(yùn)算 33

2.3.5 兩兩相交運(yùn)算 35

2.3.6 加運(yùn)算 35

2.3.7 減運(yùn)算 36

2.3.8 搭接運(yùn)算 37

2.3.9 分割運(yùn)算 37

2.3.10 粘接運(yùn)算 38

2.3.11 實(shí)例—布爾操作 38

2.4 自底向上創(chuàng)建幾何模型 41

2.4.1 關(guān)鍵點(diǎn) 41

2.4.2 實(shí)例—創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn) 43

2.4.3 硬點(diǎn) 44

2.4.4 線 45

2.4.5 面 47

2.4.6 體 48

2.4.7 實(shí)例—自底向上建模 50

2.5 自頂向下創(chuàng)建幾何模型 58

2.5.1 創(chuàng)建面體素 58

2.5.2 創(chuàng)建實(shí)體體素 59

2.5.3 實(shí)例—自頂向下建模 60

2.6 移動、復(fù)制和縮放幾何模型 69

2.6.1 移動和復(fù)制 69

2.6.2 拖曳和旋轉(zhuǎn) 70

2.6.3 按照樣本生成圖元 70

2.6.4 由對稱映像生成圖元 71

2.6.5 將樣本圖元轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系 71

2.6.6 實(shí)體模型圖元的縮放 71

2.6.7 修改模型(清除和刪除) 72

2.7 幾何模型導(dǎo)入ANSYS 72

2.7.1 輸入IGES單一實(shí)體 73

2.7.2 輸入SAT 單一實(shí)體 75

2.7.3 輸入Parasolid單一實(shí)體 78

2.7.4 輸入Parasolid實(shí)體集合 80

2.8 綜合實(shí)例—齒輪泵齒輪的建模 81

2.9 本章小結(jié) 92



第3章 劃分網(wǎng)格 93

3.1 有限元網(wǎng)格概論 94

3.2 設(shè)定單元屬性 94

3.2.1 生成單元屬性表 94

3.2.2 在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性 95

3.2.3 實(shí)例——設(shè)定單元屬性 97

3.3 網(wǎng)格劃分的控制 100

3.3.1 ANSYS網(wǎng)格劃分工具 100

3.3.2 映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)尺寸 102

3.3.3 局部網(wǎng)格劃分控制 103

3.3.4 內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制 104

3.3.5 生成過渡棱錐單元 105

3.3.6 將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化的形式 106

3.3.7 執(zhí)行層網(wǎng)格劃分 106

3.3.8 實(shí)例—網(wǎng)格劃分控制 107

3.4 自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制 109

3.4.1 自由網(wǎng)格劃分 109

3.4.2 映射網(wǎng)格劃分 110

3.5 給實(shí)體模型劃分有限元網(wǎng)格 115

3.5.1 用“xMESH”命令生成網(wǎng)格 115

3.5.2 生成帶方向節(jié)點(diǎn)的梁單元網(wǎng)格 115

3.5.3 在分界線或分界面處生成單位厚度的界面單元 116

3.6 延伸和掃略生成有限元模型 117

3.6.1 延伸生成網(wǎng)格 117

3.6.2 掃略生成網(wǎng)格 119

3.7 修正有限元模型 121

3.7.1 局部細(xì)化網(wǎng)格 121

3.7.2 移動和復(fù)制節(jié)點(diǎn)和單元 123

3.7.3 控制面、線和單元的法向 124

3.7.4 修改單元屬性 125

3.8 編號控制 125

3.8.1 合并重復(fù)項(xiàng) 126

3.8.2 編號壓縮 127

3.8.3 設(shè)定起始編號 127

3.8.4 編號偏差 128

3.9 綜合實(shí)例——齒輪泵齒輪模型網(wǎng)格劃分 128

3.10 本章小結(jié) 133



第4章 施加載荷 134

4.1 載荷概論 135

4.1.1 什么是載荷 135

4.1.2 載荷步、子步和平衡迭代 136

4.1.3 時(shí)間參數(shù) 136

4.1.4 階躍載荷與坡道載荷 137

4.2 施加載荷的方法 138

4.2.1 實(shí)體模型載荷與有限單元載荷 138

4.2.2 施加不同類型載荷 139

4.2.3 利用表格來施加載荷 143

4.2.4 軸對稱載荷與反作用力 145

4.2.5 利用函數(shù)來施加載荷和邊界條件 146

4.3 設(shè)定載荷步選項(xiàng) 148

4.3.1 通用選項(xiàng) 148

4.3.2 非線性選項(xiàng) 151

4.3.3 動力學(xué)分析選項(xiàng) 152

4.3.4 輸出控制 152

4.3.5 Biot-Savart選項(xiàng) 153

4.3.6 譜分析選項(xiàng) 153

4.3.7 創(chuàng)建多載荷步文件 153

4.4 綜合實(shí)例—齒輪泵齒輪模型載荷施加 155

4.5 本章小結(jié) 158



第5章 求解 159

5.1 求解概論 160

5.1.1 使用直接求解法 160

5.1.2 使用稀疏矩陣直接解法求解器 161

5.1.3 使用雅克比共軛梯度法求解器 161

5.1.4 使用不完全分解共軛梯度法求解器 161

5.1.5 使用預(yù)條件共軛梯度法求解器 161

5.1.6 使用自動迭代解法選項(xiàng) 162

5.1.7 獲得解答 163

5.2 利用特定的求解控制器來指定求解類型 163

5.2.1 使用Abridged Solution菜單選項(xiàng) 164

5.2.2 使用求解控制對話框 164

5.3 多載荷步求解 165

5.3.1 多重求解法 165

5.3.2 使用載荷步文件法 166

5.3.3 使用數(shù)組參數(shù)法(矩陣參數(shù)法) 166

5.4 重新啟動分析 168

5.4.1 重新啟動一個(gè)分析 168

5.4.2 多載荷步文件的重啟動分析 171

5.5 綜合實(shí)例——齒輪泵齒輪模型求解 173

5.6 本章小結(jié) 173



第6章 后處理 174

6.1 后處理概述 175

6.1.1 后處理定義 175

6.1.2 結(jié)果文件 175

6.1.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類型 176

6.2 通用后處理器(POST1) 177

6.2.1 將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫 177

6.2.2 列表顯示結(jié)果 183

6.2.3 圖像顯示結(jié)果 188

6.2.4 映射結(jié)果到某一路徑上 194

6.2.5 表面操作 200

6.2.6 將結(jié)果旋轉(zhuǎn)到不同坐標(biāo)系中顯示 203

6.3 時(shí)間歷程后處理器(POST26) 205

6.3.1 定義和儲存POST26變量 205

6.3.2 檢查變量 207

6.3.3 POST26的其他功能 209

6.4 綜合實(shí)例—齒輪泵齒輪模型結(jié)果后處理 210

6.5 本章小結(jié) 216



第 2篇 專題實(shí)例

第7章 靜力學(xué)分析 219

7.1 靜力學(xué)分析介紹 220

7.1.1 結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析簡介 220

7.1.2 靜力學(xué)分析的類型 221

7.1.3 靜力學(xué)分析基本步驟 221

7.2 綜合實(shí)例——鋼桁架橋靜力受力分析 221

7.2.1 問題的描述 222

7.2.2 建立模型 222

7.2.3 定義邊界條件和載荷并求解 230

7.2.4 查看結(jié)果 232

7.2.5 命令流 236

7.3 綜合實(shí)例—內(nèi)六角扳手的靜態(tài)分析 236

7.3.1 問題描述 236

7.3.2 建立模型 236

7.3.3 定義邊界條件并求解 244

7.3.4 查看結(jié)果 247

7.3.5 命令流 251

7.4 本章小結(jié) 251



第8章 模態(tài)分析 252

8.1 模態(tài)分析概論 253

8.2 模態(tài)分析的基本步驟 253

8.2.1 建立模型 253

8.2.2 加載及求解 253

8.2.3 擴(kuò)展模態(tài) 256

8.2.4 觀察結(jié)果和后處理 258

8.3 綜合實(shí)例——結(jié)構(gòu)模態(tài)分析 258

8.3.1 問題描述 259

8.3.2 建立模型 259

8.3.3 進(jìn)行模態(tài)設(shè)置、定義邊界條件并求解 275

8.3.4 查看結(jié)果 277

8.3.5 命令流 280

8.4 綜合實(shí)例——小發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子模態(tài)分析 281

8.4.1 問題描述 281

8.4.2 建立模型 281

8.4.3 進(jìn)行模態(tài)設(shè)置、定義邊界條件并求解 285

8.4.4 查看結(jié)果 287

8.4.5 命令流 288

8.5 本章小結(jié) 288



第9章 諧響應(yīng)分析 289

9.1 諧響應(yīng)分析概論 290

9.1.1 完全法 290

9.1.2 減縮法 291

9.1.3 模態(tài)疊加法 291

9.1.4 3種方法的共同局限性 291

9.2 諧響應(yīng)分析的基本步驟 292

9.2.1 建立模型(前處理) 292

9.2.2 加載和求解 292

9.2.3 觀察模型(后處理) 297

9.3 綜合實(shí)例——懸臂梁諧響應(yīng)分析 298

9.3.1 問題描述 299

9.3.2 建立模型 299

9.3.3 定義邊界條件并求解 303

9.3.4 查看結(jié)果 309

9.3.5 命令流 311

9.4 綜合實(shí)例——吉他的諧響應(yīng)分析 311

9.4.1 問題描述 312

9.4.2 建立模型 312

9.4.3 定義邊界條件并求解 316

9.4.4 查看結(jié)果 323

9.4.5 命令流 326

9.5 本章小結(jié) 326



第 10章 非線性分析 327

10.1  非線性分析概論 328

10.1.1 非線性行為的原因 328

10.1.2 非線性分析的基本信息 329

10.1.3 幾何非線性 331

10.1.4 材料非線性 332

10.1.5 其他非線性問題 335

10.2 非線性分析的基本步驟 335

10.2.1 前處理(建模和分網(wǎng)) 335

10.2.2 設(shè)置求解控制器 336

10.2.3 設(shè)定其他求解選項(xiàng) 338

10.2.4 加載 339

10.2.5 求解 339

10.2.6 后處理(觀察模型) 339

10.3 綜合實(shí)例—螺栓的蠕變分析 341

10.3.1 問題描述 341

10.3.2 建立模型 341

10.3.3 設(shè)置分析并求解 343

10.3.4 查看結(jié)果 346

10.3.5 命令流 348

10.4 綜合實(shí)例—鉚釘?shù)臎_壓分析 348

10.4.1 問題描述 349

10.4.2 建立模型 349

10.4.3 定義邊界條件并求解 355

10.4.4 查看結(jié)果 357

10.4.5 命令流 360

10.5 本章小結(jié) 360



第 11章 結(jié)構(gòu)屈曲分析 361

11.1 結(jié)構(gòu)屈曲概論 362

11.2 結(jié)構(gòu)屈曲分析的基本步驟 362

11.2.1 前處理 362

11.2.2 獲得靜力解 362

11.2.3 獲得特征值屈曲解 363

11.2.4 擴(kuò)展解 364

11.2.5 后處理(觀察結(jié)果) 365

11.3 綜合實(shí)例—薄壁圓筒屈曲分析 366

11.3.1 問題描述 366

11.3.2 建立模型 366

11.3.3 求解 369

11.3.4 查看結(jié)果 372

11.3.5 命令流 372

11.4 綜合實(shí)例—桁架結(jié)構(gòu)屈曲分析 373

11.4.1 問題描述 373

11.4.2 建立模型 373

11.4.3 求解 377

11.4.4 查看結(jié)果 380

11.4.5 命令流 385

11.5 本章小結(jié) 385



第 12章 譜分析 386

12.1 譜分析概論 387

12.1.1 響應(yīng)譜 387

12.1.2 動力設(shè)計(jì)分析方法 387

12.1.3 功率譜密度 387

12.2 譜分析的基本步驟 387

12.2.1 前處理 387

12.2.2 模態(tài)分析 388

12.2.3 獲取譜分析 388

12.2.4 擴(kuò)展模態(tài) 390

12.2.5 合并模態(tài) 391

12.2.6 后處理 392

12.3 綜合實(shí)例—支撐平板的動力效果分析 393

12.3.1 問題描述 394

12.3.2 建立模型 394

12.3.3 進(jìn)行分析 400

12.3.4 后處理 408

12.3.5 命令流 411

12.4 本章小結(jié) 411



第 13章 瞬態(tài)動力學(xué)分析 412

13.1 瞬態(tài)動力學(xué)概論 413

13.1.1 完全法 413

13.1.2 減縮法 413

13.1.3 模態(tài)疊加法 414

13.2 瞬態(tài)動力學(xué)的基本步驟 414

13.2.1 前處理(建模和分網(wǎng)) 414

13.2.2 建立初始條件 415

13.2.3 設(shè)定求解控制器 415

13.2.4 設(shè)定其他求解選項(xiàng) 417

13.2.5 施加載荷 417

13.2.6 設(shè)定多載荷步 418

13.2.7 瞬態(tài)求解 419

13.2.8 后處理 419

13.3 綜合實(shí)例——振動系統(tǒng)瞬態(tài)動力學(xué)分析 421

13.3.1 問題描述 422

13.3.2 建立模型 423

13.3.3 進(jìn)行模態(tài)分析 427

13.3.4 進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析設(shè)置、定義邊界條件并求解 428

13.3.5 查看結(jié)果 431

13.3.6 命令流實(shí)現(xiàn) 433

13.4 綜合實(shí)例——哥倫布阻尼的自由振動分析 433

13.4.1 問題描述 434

13.4.2 建立模型 434

13.4.3 進(jìn)行瞬態(tài)動力學(xué)分析設(shè)置、定義邊界條件并求解 437

13.4.4 查看結(jié)果 440

13.4.5 命令流 444

13.5 本章小結(jié) 444



第 14章 接觸問題分析 445

14.1 接觸問題概論 446

14.1.1 一般分類 446

14.1.2 接觸單元 446

14.2 接觸分析的步驟 447

14.2.1 建立模型,并劃分網(wǎng)格 447

14.2.2 識別接觸對 448

14.2.3 定義剛性目標(biāo)面 448

14.2.4 定義柔性接觸面 449

14.2.5 設(shè)置實(shí)常數(shù)和單元關(guān)鍵點(diǎn) 451

14.2.6 定義/控制剛性目標(biāo)面的運(yùn)動 452

14.2.7 施加必要的邊界條件 452

14.2.8 定義求解選項(xiàng)和載荷步 452

14.2.9 求解接觸問題 454

14.2.10 檢查結(jié)果 454

14.3 綜合實(shí)例—陶瓷套管的接觸分析 455

14.3.1 問題描述 455

14.3.2 建立模型并劃分網(wǎng)格 455

14.3.3 定義邊界條件并求解 461

14.3.4 后處理 465

14.3.5 命令流 468

14.4 本章小結(jié) 468



第 15章 高級分析 469

15.1 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分 470

15.1.1 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的條件 470

15.1.2 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的過程 470

15.2 綜合實(shí)例——平板受熱分析 472

15.2.1 問題描述 472

15.2.2 建立模型 473

15.2.3 定義邊界條件并求解 476

15.2.4 查看結(jié)果 478

15.2.5 命令流 479

15.3 子模型 479

15.3.1 子模型介紹 479

15.3.2 子模型方法 479

15.3.3 子模型過程 480

15.4 參數(shù)化設(shè)計(jì)語言 483

15.4.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)語言的介紹 483

15.4.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)語言的功能 483

15.5 綜合實(shí)例——懸臂梁 485

15.5.1 問題描述 486

15.5.2 建立模型 486

15.5.3 定義邊界條件并求解 488

15.5.4 命令流 490

15.6 本章小結(jié) 490



展開全部

ANSYS有限元分析完全自學(xué)手冊 作者簡介

聶成龍,博士,正高級工程師,教授,碩士生導(dǎo)師,長期從事產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性、產(chǎn)品保障性與綜合保障、裝備保障仿真等領(lǐng)域教學(xué)科研任務(wù)。主持省部級以上科研項(xiàng)目30余項(xiàng)。獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng),二等獎(jiǎng)4項(xiàng),《2020/2030RMS發(fā)展戰(zhàn)略》等50余部報(bào)告被上級機(jī)關(guān)采納應(yīng)用。授權(quán)國家發(fā)明專利6項(xiàng),實(shí)用新型專利2項(xiàng),軟件著作權(quán)16項(xiàng)。出版教材專著12部,發(fā)表學(xué)術(shù)論文60余篇。 閆波,清華大學(xué)航天航空學(xué)院博士后,現(xiàn)任中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院飛行器、先進(jìn)動力設(shè)計(jì)高級工程師,16年ANSYS、UG NX、PROE軟件的應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。出版專著《UG NX 5.0中文版曲面造型從入門到精通》、《Ansys15.0多物理耦合場有限元分析從入門到精通》,參與編寫《國外典型空間技術(shù)驗(yàn)證飛行器》,論文發(fā)表10余篇,國防科技報(bào)告2篇,專利授權(quán)7項(xiàng),受理12項(xiàng)。 吳宏波哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士研究生,現(xiàn)任中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工程師長期從事信息安全及智能制造工作,多年ANSYS、UG、PROE、CATIA等軟件的應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

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