ANSYS 18.2有限元分析與應(yīng)用實(shí)例

目 錄
第1章　有限單元法基本概念\t1
1．1 引言\t1
1．2 有限單元法的基本原理\t2
1．2．1 結(jié)構(gòu)離散化\t2
1．2．2 單元剛度矩陣\t2
1．2．3 結(jié)構(gòu)總體剛度方程\t5
第2章　平面問題的有限單元法\t7
2．1 平面問題概述\t7
2．1．1 平面應(yīng)力問題\t7
2．1．2 平面應(yīng)變問題\t8
2．2 結(jié)構(gòu)離散化\t9
2．3 位移函數(shù)\t10
2．3．1 位移函數(shù)的一般形式\t10
2．3．2 3節(jié)點(diǎn)三角形單元的位移函數(shù)\t11
2．3．3 形函數(shù)的性質(zhì)\t12
2．3．4 位移函數(shù)與解的收斂性\t13
2．4 單元剛度矩陣\t14
2．4．1 3節(jié)點(diǎn)三角形單元的單元剛度矩陣\t14
2．4．2 單元剛度矩陣的性質(zhì)\t16
2．5 載荷移置與等效節(jié)點(diǎn)載荷\t17
2．6 結(jié)構(gòu)總體剛度方程\t18
2．6．1 結(jié)構(gòu)總體剛度方程的建立\t19
2．6．2 形成結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣的方法\t21
2．6．3 結(jié)構(gòu)總體剛度矩陣的性質(zhì)\t22
2．7 位移邊界條件的處理\t23
2．7．1 降階法\t24
2．7．2 對角元置1法\t24
2．7．3 對角元乘大數(shù)法\t25
2．8 應(yīng)力計算及導(dǎo)出結(jié)果的計算\t26
2．8．1 單元應(yīng)力及應(yīng)變的計算\t26
2．8．2 主應(yīng)力和主方向\t26
2．8．3 節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力\t27
2．9 解題示例\t27
2．10 6節(jié)點(diǎn)三角形單元\t31
2．10．1 面積坐標(biāo)\t31
2．10．2 位移函數(shù)\t32
2．10．3 單元應(yīng)變\t33
2．10．4 單元應(yīng)力\t33
2．10．5 單元剛度矩陣\t33
第3章　最小勢能原理和有限單元法\t37
3．1 最小勢能原理\t37
3．2 基于最小勢能原理的有限單元法\t38
3．3 對有限單元法收斂和精度的分析\t39
3．3．1 相容性要求\t39
3．3．2 完備性要求\t40
3．3．3 收斂和精度\t40
第4章　三維問題的有限單元法\t42
4．1 三維應(yīng)力狀態(tài)\t42
4．2 三維問題的四面體單元\t43
4．2．1 位移函數(shù)\t43
4．2．2 單元剛度矩陣\t44
4．2．3 載荷移置與等效節(jié)點(diǎn)載荷\t44
4．3 軸對稱問題及其有限單元法\t45
4．3．1 軸對稱問題\t45
4．3．2 軸對稱問題的有限單元法\t46
第5章　梁單元\t48
5．1 直梁平面彎曲問題及梁單元\t48
5．1．1 直梁平面彎曲問題\t48
5．1．2 直梁平面彎曲問題的有限單元法\t48
5．2 鐵摩辛柯梁單元\t52
第6章　等參數(shù)單元\t55
6．1 4節(jié)點(diǎn)矩形單元\t55
6．2 平面4節(jié)點(diǎn)等參數(shù)單元\t56
6．2．1 坐標(biāo)變換和等參數(shù)單元\t56
6．2．2 單元剛度矩陣的計算\t58
6．2．3 其他參數(shù)單元\t60
6．3 高斯積分法\t60
6．4 剪切閉鎖、體積閉鎖、沙漏等概念簡介\t62
6．4．1 剪切閉鎖\t62
6．4．2 體積閉鎖\t62
6．4．3 沙漏\t63
第7章　板殼單元\t67
7．1 板彎曲的有限單元法\t67
7．1．1 克希霍夫（Kirchhoff）薄板理論\t67
7．1．2 基于薄板理論的非協(xié)調(diào)板單元\t69
7．1．3 考慮橫向剪切影響的平板彎曲單元\t71
7．2 薄殼結(jié)構(gòu)的有限單元法\t73
第8章　有限元方程解法\t75
8．1 概述\t75
8．2 總體剛度矩陣的一維變帶寬存儲\t75
8．3 直接法\t76
8．3．1 高斯消元法\t76
8．3．2 LU分解法\t76
8．3．3 波前法\t77
8．4 迭代法\t79
8．4．1 雅可比迭代法和賽德爾迭代法\t79
8．4．2 共軛梯度法\t80
第9章　結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析\t83
9．1 結(jié)構(gòu)的動力學(xué)方程\t83
9．2 結(jié)構(gòu)的自振頻率和振型\t84
9．2．1 概述\t84
9．2．2 基本QR法\t85
9．2．3 蘭索斯法\t85
9．3 結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的求解方法\t86
9．3．1 直接積分法\t87
9．3．2 振型疊加法\t88
第10章　ANSYS的基本使用方法\t90
10．1 實(shí)例E10-1――平面桁架的受力分析\t90
10．1．1 問題描述及解析解\t90
10．1．2 分析步驟\t90
10．1．3 命令流\t94
10．2 ANSYS的主要功能\t95
10．3 ANSYS的特點(diǎn)\t96
10．4 ANSYS產(chǎn)品簡介\t96
10．5 處理器\t97
10．6 ANSYS軟件的使用\t97
10．6．1 ANSYS軟件解決問題的步驟\t97
10．6．2 命令輸入方法\t98
10．7 圖形用戶界面\t99
10．7．1 圖形用戶界面（GUI）\t99
10．7．2 對話框及其組成控件\t100
10．7．3 ANSYS的菜單系統(tǒng)\t102
練習(xí)題\t105
第11章　實(shí)體建模技術(shù)\t106
11．1 概述\t106
11．2 基本建模技術(shù)\t106
11．2．1 關(guān)鍵點(diǎn)的創(chuàng)建\t106
11．2．2 線的創(chuàng)建\t107
11．2．3 面的創(chuàng)建\t115
11．2．4 體的創(chuàng)建\t118
11．3 工作平面\t119
11．3．1 工作平面的設(shè)置\t120
11．3．2 工作平面的偏移和旋轉(zhuǎn)\t120
11．4 高級建模技術(shù)\t124
11．4．1 布爾運(yùn)算\t124
11．4．2 擠出\t129
11．4．3 有關(guān)實(shí)體建模的其他操作\t130
練習(xí)題\t138
第12章　有限元模型的創(chuàng)建\t140
12．1 幾何模型的單元劃分\t144
12．1．1 單元劃分的步驟\t144
12．1．2 單元類型\t144
12．1．3 定義實(shí)常數(shù)\t145
12．1．4 材料屬性\t145
12．1．5 截面\t147
12．1．6 分配單元屬性\t150
12．1．7 單元形狀及劃分方法選擇\t151
12．1．8 單元尺寸控制\t151
12．1．9 劃分單元命令\t154
12．1．10 MeshTool對話框\t154
12．1．11 單元形狀檢查\t154
12．1．12 修改網(wǎng)格\t156
12．2 常用ANSYS單元類型\t158
12．2．1 概述\t158
12．2．2 LINK11\t162
12．2．3 LINK180\t163
12．2．4 BEAM188\t165
12．2．5 BEAM189\t174
12．2．6 PLANE182\t176
12．2．7 PLANE183\t179
12．2．8 SOLID185\t184
12．2．9 SOLID186\t187
12．2．10 SHELL181\t191
12．3 ANSYS結(jié)構(gòu)分析常用材料模型\t201
12．3．1 常用材料模型的分類\t201
12．3．2 常用材料模型的創(chuàng)建\t202
12．4 直接生成有限元模型\t203
12．4．1 節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建和操作\t203
12．4．2 單元的創(chuàng)建和操作\t204
12．5 創(chuàng)建有限元模型的高級技術(shù)\t205
12．5．1 自適應(yīng)單元劃分\t205
12．5．2 子模型技術(shù)\t207
第13章　加載和求解\t210
13．1 載荷和載荷步\t210
13．1．1 載荷的類型\t210
13．1．2 載荷步、子步和平衡迭代\t211
13．1．3 載荷步選項\t211
13．2 DOF 約束\t216
13．2．1 施加DOF約束\t217
13．2．2 約束操作\t218
13．2．3 對稱和反對稱約束\t218
13．2．4 約束沖突\t220
13．3 集中載荷\t220
13．4 表面載荷\t221
13．4．1 施加表面載荷\t221
13．4．2 表面載荷操作\t224
13．4．3 壓力梯度及加載\t224
13．4．4 函數(shù)加載\t225
13．4．5 表面效應(yīng)單元\t228
13．5 體載荷\t229
13．5．1 施加體載荷\t229
13．5．2 操作體載荷\t230
13．5．3 慣性載荷\t230
13．6 特殊載荷\t230
13．6．1 耦合場載荷\t230
13．6．2 初始狀態(tài)\t231
13．6．3 預(yù)緊力載荷\t233
13．7 求解器\t236
13．7．1 概述\t236
13．7．2 求解器類型\t238
13．8 分析類型\t239
13．9 多載荷步求解\t239
13．9．1 用多個SOLVE命令直接求解\t239
13．9．2 用載荷步文件求解\t240
13．9．3 用載荷數(shù)組參數(shù)求解\t241
第14章　結(jié)果后處理\t242
14．1 概述\t242
14．1．1 結(jié)果文件\t242
14．1．2 基本解和導(dǎo)出解\t242
14．2 通用后處理器\t243
14．2．1 讀取結(jié)果數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫\t243
14．2．2 結(jié)果坐標(biāo)系\t244
14．2．3 單元表\t245
14．2．4 結(jié)果圖形顯示\t250
14．2．5 路徑圖\t258
14．2．6 列表操作\t260
14．2．7 結(jié)果查詢\t263
14．2．8 載荷工況\t264
14．2．9 誤差估計\t266
14．3 時間歷程后處理器\t267
14．3．1 概述\t267
14．3．2 用變量查看結(jié)果\t268
14．4 動畫技術(shù)\t273
第15章　其他輔助功能\t275
15．1 文件和文件管理\t275
15．1．1 概述\t275
15．1．2 文件操作\t275
15．2 實(shí)體選擇、組件和部件\t277
15．2．1 實(shí)體選擇\t278
15．2．2 組件和部件\t284
15．3 坐標(biāo)系\t284
15．3．1 坐標(biāo)系和工作平面概述\t284
15．3．2 有關(guān)坐標(biāo)系的操作\t287
第16章　結(jié)構(gòu)線性靜力學(xué)分析\t297
16．1 概述\t297
16．2 桁架結(jié)構(gòu)\t298
16．3 梁結(jié)構(gòu)\t300
16．4 板殼結(jié)構(gòu)\t309
16．5 平面結(jié)構(gòu)\t311
16．6 空間結(jié)構(gòu)\t317
第17章　ANSYS結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析\t328
17．1 概述\t328
17．2 模態(tài)分析\t328
17．2．1 模態(tài)分析的求解方法\t328
17．2．2 模態(tài)分析步驟\t329
17．2．3 模態(tài)分析選項\t330
17．3 諧響應(yīng)分析\t341
17．3．1 諧響應(yīng)分析概述\t341
17．3．2 諧響應(yīng)分析步驟\t342
17．3．3 諧響應(yīng)分析操作\t344
17．4 瞬態(tài)動力學(xué)分析\t353
17．4．1 瞬態(tài)動力學(xué)分析方法\t353
17．4．2 完全法瞬態(tài)動力學(xué)分析步驟\t354
17．4．3 模態(tài)疊加法瞬態(tài)動力學(xué)分析步驟\t355
17．4．4 瞬態(tài)動力學(xué)分析操作\t356
17．4．5 積分時間步長的確定\t359
17．5 譜分析\t374
17．5．1 概述\t374
17．5．2 單點(diǎn)響應(yīng)譜分析步驟\t375
第18章　非線性分析\t385
18．1 非線性分析的基本概念\t385
18．1．1 概述\t385
18．1．2 非線性有限元方程的求解方法\t386
18．1．3 非線性分析的特性\t387
18．2 非線性分析的基本過程\t388
18．2．1 非線性分析的步驟\t388
18．2．2 非線性分析的操作\t389
18．3 幾何非線性分析\t392
18．3．1 幾何非線性概述\t392
18．3．2 應(yīng)力和應(yīng)變\t392
18．3．3 幾何非線性分析的注意事項\t393
18．3．4 屈曲分析\t394
18．4 材料非線性分析\t399
18．4．1 材料非線性概述\t399
18．4．2 塑性力學(xué)的基本法則\t400
18．4．3 輸入材料數(shù)據(jù)\t401
18．5 狀態(tài)非線性分析\t405
18．5．1 接觸概述\t405
18．5．2 接觸問題的基本知識\t406
18．5．3 面-面接觸\t408
18．6 單元生死技術(shù)\t425
18．6．1 概述\t425
18．6．2 單元生死的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用\t426
18．6．3 使用ANSYS結(jié)果控制單元生死\t427
18．6．4 單元生死有關(guān)操作\t427
第19章　耦合場分析\t441
19．1 耦合場分析概述\t441
19．1．1 耦合場分析的定義\t441
19．1．2 耦合場分析的類型\t441
19．2 熱應(yīng)力計算\t443
19．2．1 ANSYS熱分析簡介\t443
19．2．2 穩(wěn)態(tài)熱分析步驟\t445
19．2．3 瞬態(tài)熱分析步驟\t446
19．2．4 熱應(yīng)力計算方法\t448
19．3 流固耦合分析\t455
19．3．1 ANSYS流體動力學(xué)分析簡介\t455
19．3．2 ANSYS流固耦合分析\t461
第20章　參數(shù)化設(shè)計語言APDL及優(yōu)化設(shè)計\t468
20．1 參量及操作\t468
20．1．1 參量的定義和賦值\t468
20．1．2 數(shù)組參量\t469
20．1．3 表格型數(shù)組的定義和應(yīng)用\t473
20．2 ANSYS內(nèi)部函數(shù)和獲取函數(shù)\t475
20．2．1 內(nèi)部函數(shù)\t475
20．2．2 獲取函數(shù)\t476
20．3 分支、循環(huán)和重復(fù)功能\t478
20．3．1 分支\t478
20．3．2 循環(huán)\t479
20．3．3 重復(fù)功能\t479
20．4 宏\t484
20．4．1 宏的創(chuàng)建\t484
20．4．2 宏的運(yùn)行\(zhòng)t486
20．4．3 宏的參量\t486
20．5 定制用戶化界面\t487
20．5．1 創(chuàng)建及編輯縮寫\t487
20．5．2 提示用戶輸入單個參量值\t487
20．5．3 用MULTIPRO命令創(chuàng)建一個對話框\t488
20．5．4 消息對話框\t489
20．6 優(yōu)化設(shè)計\t489
附錄\t496
參考文獻(xiàn)\t499