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第1章初识ANSYS1

1.1 ANSYS简介1

目录1

1.2初识ANSYS2

1.3实例操作3

1.3.1建立ANSYS实体模型3

1.3.2网格划分4

1.3.3模型操作6

1.3.4 ANSYS帮助系统8

1.3.5退出ANSYS8

2.2结构动力学分析的有限元法11

2.2.1 引言11

2.1 有限单元法的基本概念11

第2章有限单元法基础11

2.2.2固有振动特性15

2.2.3动力响应特性18

2.3温度场的有限元法23

2.3.1温度场问题的基本方程23

2.3.2稳态温度场的有限元法25

2.3.3瞬态温度场的有限元法29

第3章ANSYS建模31

3.1模型生成概述31

3.1.1什么是模型生成31

3.1.2 ANSYS中建模的典型步骤31

3.1.3实体建模和直接生成的比较32

3.2.3选择模型类型（二维、三维等）33

3.2.2确定分析目标33

3.2规划分析方案33

3.1.4从CAD系统中输入的实体模型33

3.2.1规划的重要性33

3.2.4线性单元和高次单元的选择34

3.2.5不同单元连接的限制37

3.2.6找到利用对称性的办法37

3.2.7决定包含多少细节39

3.2.8确定合适的网格密度39

3.3坐标系39

3.3.1 坐标系的类型39

3.3.2总体和局部坐标系40

3.3.3显示坐标系43

3.3.4节点坐标系44

3.3.6结果坐标系45

3.3.5单元坐标系45

3.4利用工作平面46

3.4.1什么是工作平面46

3.4.2生成一个工作平面46

3.4.3增强的工作平面48

3.5实体造型51

3.5.1实体造型操作概述51

3.5.2用自底向上的方法建模54

3.5.3用自顶向下的方法建模：体素54

3.5.4用布尔运算雕塑实体模型59

3.5.5布尔运算之后的更新70

3.5.6移动和拷贝实体模型71

3.5.7实体模型图元的缩放72

3.5.8实体模型加载73

3.5.9质量和惯量的计算75

3.6输入实体模型76

3.6.1 从IGES文件中输入实体模型76

3.6.2用IGES文件进行工作76

第4章ANSYS网格划分及修改模型93

4.1如何对实体模型进行网格划分93

4.2定义单元属性94

4.2.1生成单元属性表94

4.2.2在划分网格之前分配单元属性95

4.3网格划分控制96

4.3.1 ANSYS网格划分工具96

4.3.2单元形状97

4.3.3选择自由或映射网格划分98

4.3.4控制边中节点的位置99

4.3.5 自由网格划分中单元的SmartSizing99

4.3.6对映射网格划分的缺省单元尺寸101

4.3.7局部网格划分控制102

4.3.8 网格划分控制104

4.3.9生成过渡的棱锥单元108

4.3.10将退化的四面体单元转化为非退化形式109

4.3.11 对层进行网格划分111

4.3.12通过GUI设置层网格划分控制111

4.4 自由网格和映射网格划分控制112

4.4.1 自由网格划分113

4.4.2映射网格划分114

4.5.1用xMESH命令生成网格121

4.5实体模型的网格划分121

4.5.2生成带有方向节点的梁单元网格122

4.5.3 由面生成体网格126

4.5.4用xMESH命令的注意事项126

4.5.5通过扫掠生成体网格126

4.5.6中断网格划分操作132

4.5.7单元形状检查132

4.6改变网格138

4.6.1 对模型重新划分网格138

4.6.2利用网格Accept/Reject提示139

4.6.3清除网格139

4.6.4细化局部网格139

4.6.5改进网格（只针对四面体单元网格）139

4.7.1注意事项141

4.7一些提示和注意事项141

4.7.2进一步的提示142

4.8修改模型142

4.8.1简介142

4.8.2细化局部网格143

4.8.3节点和单元的移动与拷贝149

4.8.4记录单元面和方向151

4.8.5 已划分网格模型的修改：清除和删除154

4.8.6理解实体模型的相互对照检查157

4.9网格直接生成158

4.9.1什么是直接生成158

4.9.2节点159

4.9.3从已有节点生成另外的节点159

4.9.4移动节点160

4.9.5单元162

4.10管路模型167

4.10.1管路命令简介167

4.10.2管路命令能做的工作167

4.10.3用管路命令建立管路系统模型167

4.10.4输入示例170

4.11编号控制和单元重排序171

4.11.1 编号控制171

4.11.2单元重排序175

4.12耦合和约束方程176

4.12.1概述176

4.12.2什么是耦合176

4.12.3如何生成耦合自由度集 .176

4.12.5什么是约束方程177

4.12.4耦合的其他条件177

4.12.6如何生成约束方程178

4.12.7约束方程的其他注意事项180

4.13模型的合并和归档181

4.13.1合并模型181

4.13.2模型归档181

4.14 ANSYS与其他程序的接口183

4.14.1 什么是接口软件183

4.14.2与计算机辅助设计（CAD）程序的接口183

4.14.3 与其他有限元分析（FEA）程序的接口183

4.14.4其他接口183

第5章结构静力分析185

5.1 结构分析概述185

5.3结构非线性静力分析186

5.2结构线性静力分析186

5.4.1 问题描述200

5.4静力分析实例（一）200

5.4.2计算铣削力201

5.4.3 GUI方式分析过程202

5.5静力分析实例（二）208

5.5.1 问题描述208

5.5.2 GUI方式分析过程209

5.5.3结果分析211

6.1.1模态分析简介213

6.1.2建模213

6.1.3加载及求解213

6.1模态分析213

第6章ANSYS动力学分析213

6.1.4扩展模态216

6.1.5观察结果217

6.2模态分析实例（一）218

6.2.1引言218

6.2.2三维有限元的基本理论219

6.2.3结构材料性能参数222

6.2.4结构的建模和分网222

6.2.5加载及求解227

6.2.6临界转速分析232

6.3模态分析实例（二）233

6.3.1 引言233

6.3.2模态分析234

6.4.1谐响应分析的三种求解方法239

6.4谐响应分析239

6.4.2谐响应分析的步骤240

6.5谐响应分析实例245

6.5.1引言245

6.5.2激振力的确定246

6.5.3响应特性分析247

6.5.4加工精度分析252

6.6基础件的动力学分析253

6.6.1 引言253

6.6.2动力学分析253

6.6.3结果分析260

7.1.1符号与单位263

7.1.2传热学经典理论回顾263

7.1热分析的基础知识263

第7章ANSYS热力学分析263

7.1.3热传递的方式264

7.2稳态热分析266

7.2.1稳态传热的定义266

7.2.2热分析的单元266

7.2.3 ANSYS稳态热分析的基本过程266

73瞬态热分析270

7.3.1 瞬态传热分析的定义270

7.3.2瞬态热分析中的单元及命令271

7.3.3 ANSYS瞬态热分析的主要步骤 .271

7.3.4建模271

7.3.5加载求解271

7.3.7相变问题274

7.3.6后处理274

7.4热力学分析实例275

7.4.1引言275

7.4.2建立有限元模型276

7.4.3求取热力学系数277

7.4.4加载并求解277

7.4.5计算结果分析与改进措施279

7.5热辐射280

7.5.1什么是热辐射280

7.5.2分析热辐射问题280

7.5.3使用LINK31——辐射线单元280

7.5.4使用表面效应单元280

7.5.5使用AUX12——辐射矩阵生成器280

8.1.1基本概念283

第8章ANSYS高级分析技术283

8.1优化设计283

8.1.2优化设计的步骤284

8.1.3优化设计的关键点293

8.1.4优化分析的示例（GUI方法）303

8.2拓扑优化315

8.2.1什么是拓扑优化315

8.2.2如何做拓扑优化315

8.2.3拓扑优化示例319

8.3单元的生和死321

8.3.1 何为单元的生和死321

8.3.2单元生死是如何工作的322

8.3.3如何使用单元生死特性322

8.3.4单元生死应用实例（命令行格式）326