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第一篇 基础知识篇2

第1章 绪论2

1.1 有限单元法概述2

1.1.1 有限元法历史2

1.1.2 有限单元法的基本概念3

1.2 ANSYS 17.0基本操作3

1.2.1 ANSYS 17.0的启动与退出4

1.2.2 ANSYS 17.0操作界面4

1.2.3 ANSYS 17.0文件管理7

1.2.4 ANSYS 17.0有限元分析流程10

1.3 本章小结11

第2章 建立模型12

2.1 建模前知识准备12

2.1.1 量纲问题12

2.1.2 坐标系问题14

2.2 自底向上建模18

2.2.1 模型尺寸及相关参数18

2.2.2 建模过程18

2.3 自顶向下建模20

2.3.1 相关参数20

2.3.2 建模过程20

2.3.3 布尔运算常用命令21

2.4 直接建立有限元模型22

2.4.1 节点的生成22

2.4.2 单元的生成22

2.5 一些快速建模命令24

2.5.1 复制命令24

2.5.2 镜像命令24

2.5.3 对象的选择与删除24

2.6 CAD几何模型导入25

2.7 本章小结26

第3章 单元与单元的控制27

3.1 ANSYS单元介绍27

3.1.1 结构单元27

3.1.2 热单元51

3.1.3 电磁单元52

3.1.4 耦合场单元55

3.1.5 流体单元56

3.2 单元属性的设置57

3.2.1 单元类型（TYPE）57

3.2.2 实常数（REAL）58

3.2.3 材料属性（MAT）58

3.2.4 截面特性设置（SECTION）59

3.3 本章小结60

第4章 网格划分61

4.1 网格的控制61

4.1.1 智能网格划分61

4.1.2 全局单元尺寸控制62

4.1.3 关键点尺寸控制63

4.1.4 线尺寸控制63

4.1.5 面尺寸控制65

4.2 简单网格划分实例65

4.2.1 几何模型的导入66

4.2.2 定义单元属性66

4.2.3 网格的控制66

4.2.4 网格的清除68

4.2.5 局部网格69

4.3 通过拉伸生成网格69

4.4 映射网格划分Mapped71

4.4.1 多边形面的映射网格划分71

4.4.2 多面体的映射网格划分72

4.5 扫掠网格划分Sweep73

4.5.1 体扫掠基本知识73

4.5.2 体扫掠的操作步骤与使用条件73

4.6 本章小结75

第5章 模型加载及求解分析77

5.1 加载的基础知识77

5.1.1 荷载的种类77

5.1.2 加载术语78

5.1.3 加载类型及特点79

5.2 施加约束80

5.2.1 在关键点（或节点）上加载位移约束80

5.2.2 在线（或面）上加载位移约束81

5.2.3 对称约束与反对称约束81

5.2.4 耦合82

5.2.5 约束方程84

5.3 施加荷载85

5.3.1 集中荷载85

5.3.2 表面荷载86

5.3.3 体积荷载88

5.3.4 惯性荷载90

5.3.5 耦合场荷载90

5.3.6 轴对称荷载与反作用力91

5.3.7 初应力荷载92

5.3.8 由表型数组定义荷载92

5.3.9 荷载显示与控制94

5.4 设定分析类型与求解方法94

5.4.1 分析类型设置95

5.4.2 分析基本选项设置95

5.5 荷载步文件法96

5.5.1 荷载步文件的建立96

5.5.2 荷载步文件法求解97

5.5.3 荷载步文件的查看、修改或删除97

5.6 本章小结97

第6章 求解与后处理98

6.1 通用后处理器98

6.1.1 读入结果文件98

6.1.2 分析结果的绘图显示99

6.1.3 结果查看器104

6.1.4 分析结果的列表显示105

6.1.5 结果的运算处理107

6.1.6 转换结果到不同的坐标系109

6.1.7 荷载工况109

6.2 时间历程后处理器111

6.2.1 时间历程后处理对话框介绍111

6.2.2 定义变量113

6.2.3 变量运算114

6.2.4 变量与数组114

6.2.5 变量的显示115

6.3 本章小结116

第7章 参数化设计语言117

7.1 参数化设计语言基础知识117

7.1.1 APDL语言的输入117

7.1.2 APDL语言的参数117

7.1.3 APDL语言的流程控制127

7.1.4 宏文件129

7.1.5 函数、运算符以及常用控制命令132

7.2 APDL命令流应用详解144

7.2.1 模型的建立144

7.2.2 网格划分147

7.2.3 边界条件148

7.2.4 求解149

7.3 本章小结150

第二篇 机械工程应用篇152

第8章 结构静力学分析152

8.1 基础知识152

8.2 六角扳手静力学分析154

8.2.1 问题描述154

8.2.2 问题求解与分析155

8.3 桁架结构静力学分析166

8.3.1 问题描述166

8.3.2 问题求解与分析167

8.4 高压气罐静力学分析175

8.4.1 问题描述175

8.4.2 问题求解与分析175

8.5 本章小结190

第9章 结构动力学分析191

9.1 结构动力学基础知识191

9.1.1 关于荷载191

9.1.2 结构动力学问题的分类192

9.2 ANSYS模态分析193

9.2.1 模态提取方法193

9.2.2 网架的模态分析194

9.3 ANSYS谐响应分析205

9.3.1 谐响应分析的方法206

9.3.2 吉他发声过程仿真分析207

9.4 ANSYS瞬态动力学分析220

9.4.1 瞬态动力学问题求解方法221

9.4.2 曲柄滑块机构运动学分析222

9.5 本章小结230

第10章 加工过程仿真分析231

10.1 热力学基础知识231

10.1.1 符号与单位232

10.1.2 传热学经典理论回顾232

10.1.3 热传递的方式233

10.1.4 线性与非线性234

10.1.5 边界条件、初始条件234

10.1.6 热分析误差估计234

10.2 焊接过程仿真234

10.2.1 概述234

10.2.2 分析过程237

10.3 铸造过程仿真247

10.3.1 概述247

10.3.2 分析过程247

10.4 本章小结258

第11章 装配与复合材料分析259

11.1 非线性问题概述259

11.1.1 非线性分析基础知识259

11.1.2 非线性问题的分类260

11.1.3 非线性分析的收敛问题261

11.2 接触问题实例分析262

11.2.1 接触分析基础知识262

11.2.2 问题描述263

11.2.3 分析求解264

11.3 复合材料分析275

11.3.1 概述275

11.3.2 复合材料梁的分析279

11.4 大变形问题286

11.4.1 问题描述287

11.4.2 分析求解287

11.5 本章小结292

第12章 锤击法施工仿真分析293

12.1 ANSYS显式动态功能模块简介293

12.1.1 显式动态分析的流程293

12.1.2 显式动态分析单元295

12.1.3 显式动态分析建模299

12.1.4 显式动态分析的加载303

12.1.5 显式动态分析求解311

12.1.6 显式动态接触分析314

12.1.7 显式动态分析的材料模型321

12.1.8 显式动态分析中的刚体332

12.1.9 显式动态分析后处理334

12.1.10 跌落测试模块339

12.2 锤击法施工分析实例341

12.2.1 问题背景341

12.2.2 分析过程342

12.3 本章小结349

第13章 起重机综合分析350

13.1 实例背景350

13.2 分析过程351

13.2.1 静力学分析351

13.2.2 瞬态动力学分析365

13.2.3 模态分析372

13.3 本章小结375

第三篇 土木工程应用篇378

第14章 钢筋混凝土基本问题分析378

14.1 钢筋混凝土板378

14.1.1 问题简述378

14.1.2 前处理378

14.1.3 加载及求解382

14.1.4 后处理384

14.2 混凝土开裂387

14.2.1 混凝土的裂缝模型388

14.2.2 分析中用到的概念388

14.2.3 问题描述388

14.2.4 前处理389

14.2.5 加载和求解392

14.2.6 计算结果分析394

14.3 本章小结397

第15章 钢结构及钢筋混凝土结构分析398

15.1 钢结构排架受力分析398

15.1.1 钢材特点398

15.1.2 问题简述398

15.1.3 前处理399

15.1.4 加载及求解404

15.1.5 后处理407

15.2 钢筋混凝土框架结构简单分析409

15.2.1 问题简述409

15.2.2 前处理409

15.2.3 求解414

15.2.4 后处理415

15.3 本章小结417

第16章 膜结构及网壳结构分析418

16.1 膜结构418

16.1.1 相关知识简介418

16.1.2 问题简述419

16.1.3 前处理419

16.1.4 施加约束及荷载421

16.1.5 找形分析421

16.1.6 膜结构的前景423

16.2 空间网壳结构424

16.2.1 问题描述424

16.2.2 求解分析过程424

16.3 本章小结433

第17章 基础工程分析434

17.1 房屋刚性独立基础434

17.1.1 独立基础434

17.1.2 问题简述434

17.1.3 前处理435

17.1.4 加载及求解437

17.1.5 后处理439

17.2 考虑摩擦接触的桩基础分析441

17.2.1 问题简述441

17.2.2 单元及材料属性设定442

17.2.3 建模443

17.2.4 加载及求解449

17.2.5 后处理450

17.3 本章小结453

第18章 桥梁工程实例分析454

18.1 钢桁架桥454

18.1.1 问题简述454

18.1.2 前处理455

18.1.3 加载及求解459

18.1.4 一般后处理460

18.2 大跨度悬索桥462

18.2.1 悬索桥背景简介462

18.2.2 问题简述463

18.2.3 单元及材料参数464

18.2.4 建模465

18.2.5 找形分析468

18.2.6 施工过程模拟470

18.2.7 悬索桥全结构静力分析472

18.2.8 悬索桥的地震动力响应474

18.3 本章小结475

第19章 隧道工程实例分析476

19.1 山体隧道开挖476

19.1.1 隧道开挖问题476

19.1.2 问题简述476

19.1.3 前处理477

19.1.4 求解选项及边界条件设置482

19.1.5 基于单元生死的开挖过程求解484

19.1.6 后处理488

19.2 地铁站台的地震响应分析491

19.2.1 相关知识491

19.2.2 问题简述491

19.2.3 前处理492

19.2.4 加载及求解497

19.2.5 一般后处理498

19.2.6 时间历程后处理500

19.3 本章小结502

参考文献503