ANSYS 15.0有限元分析自學(xué)手冊

目錄
第1篇　操作基礎(chǔ)篇
第1章　ANSYS概述 2
1.1 有限單元法簡介 3
1.1.1 CAE軟件簡介 3
1.1.2 有限單元法的基本概念 5
1.2 工業(yè)ANSYS簡介 6
1.2.1 ANSYS的發(fā)展 7
1.2.2 ANSYS的功能 7
1.3 ANSYS15.0的啟動及界面 8
1.3.1 設(shè)置運(yùn)行環(huán)境 8
1.3.2 啟動與退出 11
1.3.3 ANSYS 15.0的圖形用戶界面 12
1.4 程序結(jié)構(gòu) 13
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)例導(dǎo)航—齒輪泵齒輪靜力
分析實(shí)例 17
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 23
2.1.4 單元坐標(biāo)系 23
2.1.5 結(jié)果坐標(biāo)系 24
2.1.6 坐標(biāo)系創(chuàng)建實(shí)例 24
2.2 工作平面的使用和操作 27
2.2.1 定義一個新的工作平面 27
2.2.2 控制工作平面的顯示和樣式 28
2.2.3 移動工作平面 28
2.2.4 旋轉(zhuǎn)工作平面 29
2.2.5 還原一個已定義的工作平面 29
2.2.6 工作平面的高級用途 29
2.2.7 工作平面創(chuàng)建實(shí)例 31
2.3 布爾操作 33
2.3.1 布爾運(yùn)算操作 33
2.3.2 布爾運(yùn)算的設(shè)置 34
2.3.3 布爾運(yùn)算之后的圖元編號 35
2.3.4 交運(yùn)算 35
2.3.5 兩兩相交 36
2.3.6 相加 37
2.3.7 相減 37
2.3.8 利用工作平面作減運(yùn)算 38
2.3.9 搭接 39
2.3.10 分割 39
2.3.11 粘接（或合并） 40
2.3.12 布爾操作實(shí)例 40
2.4 自底向上創(chuàng)建幾何模型 43
2.4.1 關(guān)鍵點(diǎn) 44
2.4.2 硬點(diǎn) 48
2.4.3 線 49
2.4.4 面 51
2.4.5 體 52
2.4.6 自底向上建模實(shí)例 54
2.5 自頂向下創(chuàng)建幾何模型（體素） 64
2.5.1 創(chuàng)建面體素 64
2.5.2 創(chuàng)建實(shí)體體素 64
2.5.3 自頂向下建模實(shí)例 67
2.6 移動、復(fù)制和縮放幾何模型 77
2.6.1 移動和復(fù)制 77
2.6.2 拖拉和旋轉(zhuǎn) 78
2.6.3 按照樣本生成圖元 78
2.6.4 由對稱映像生成圖元 79
2.6.5 將樣本圖元轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系 79
2.6.6 實(shí)體模型圖元的縮放 80
2.6.7 修改模型（清除和刪除） 81
2.7 幾何模型導(dǎo)入到ANSYS 82
2.7.1 輸入IGES單一實(shí)體 82
2.7.2 輸入SAT 單一實(shí)體 85
2.7.3 輸入SAT實(shí)體集合 87
2.7.4 輸入Parasolid 單一實(shí)體 91
2.7.5 輸入Parasolid實(shí)體集合 94
2.8 實(shí)例導(dǎo)航——齒輪泵齒輪的建模 95
2.9 本章小結(jié) 109
第3章　劃分網(wǎng)格 111
3.1 有限元網(wǎng)格概論 112
3.2 設(shè)定單元屬性 112
3.2.1 生成單元屬性表 113
3.2.2 在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性 113
3.2.3 設(shè)定單元屬性實(shí)例 115
3.3 網(wǎng)格劃分的控制 119
3.3.1 ANSYS網(wǎng)格劃分工具
（MeshTool） 119
3.3.2 映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)尺寸 121
3.3.3 局部網(wǎng)格劃分控制 122
3.3.4 內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制 123
3.3.5 生成過渡棱錐單元 125
3.3.6 將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非
退化的形式 126
3.3.7 執(zhí)行層網(wǎng)格劃分 126
3.3.8 網(wǎng)格劃分控制實(shí)例 127
3.4 自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制 129
3.4.1 自由網(wǎng)格劃分 129
3.4.2 映射網(wǎng)格劃分 130
3.5 給實(shí)體模型劃分有限元網(wǎng)格 135
3.5.1 用xMESH命令生成網(wǎng)格 135
3.5.2 生成帶方向節(jié)點(diǎn)的梁單元網(wǎng)格 136
3.5.3 在分界線或分界面處生成單位
厚度的界面單元 137
3.6 延伸和掃略生成有限元模型 138
3.6.1 延伸（Extrude）生成網(wǎng)格 138
3.6.2 掃略（VSWEEP）生成網(wǎng)格 140
3.7 修正有限元模型 142
3.7.1 局部細(xì)化網(wǎng)格 143
3.7.2 移動和復(fù)制節(jié)點(diǎn)和單元 145
3.7.3 控制面、線和單元的法向 146
3.7.4 修改單元屬性 147
3.8 編號控制 147
3.8.1 合并重復(fù)項(xiàng) 148
3.8.2 編號壓縮 149
3.8.3 設(shè)定起始編號 149
3.8.4 編號偏差 150
3.9 實(shí)例導(dǎo)航—齒輪泵齒輪模型
網(wǎng)格劃分 150
3.10 本章小結(jié) 155
第4章　施加載荷 156
4.1 載荷概論 157
4.1.1 什么是載荷 157
4.1.2 載荷步、子步和平衡迭代 158
4.1.3 時(shí)間參數(shù) 159
4.1.4 階躍載荷與坡道載荷 160
4.2 施加載荷 160
4.2.1 實(shí)體模型載荷與有限單元載荷 161
4.2.2 施加載荷 161
4.2.3 利用表格來施加載荷 167
4.2.4 軸對稱載荷與反作用力 169
4.2.5 利用函數(shù)來施加載荷和邊界條件 170
4.3 設(shè)定載荷步選項(xiàng) 172
4.3.1 通用選項(xiàng) 172
4.3.2 非線性選項(xiàng) 175
4.3.3 動力學(xué)分析選項(xiàng) 176
4.3.4 輸出控制 176
4.3.5 Biot-Savart選項(xiàng) 177
4.3.6 譜分析選項(xiàng) 178
4.3.7 創(chuàng)建多載荷步文件 178
4.4 實(shí)例導(dǎo)航—齒輪泵齒輪模型
載荷施加 179
4.5 本章小結(jié) 183
第5章 求解 184
5.1 求解概論 185
5.1.1 使用直接求解法 186
5.1.2 使用稀疏矩陣直接解法求解器 186
5.1.3 使用雅克比共軛梯度法求解器 186
5.1.4 使用不完全分解共軛梯度法求
解器 187
5.1.5 使用預(yù)條件共軛梯度法求解器 187
5.1.6 使用自動迭代解法選項(xiàng) 188
5.1.7 獲得解答 189
5.2 利用特定的求解控制器來
指定求解類型 189
5.2.1 使用Abridged Solution菜單選項(xiàng) 190
5.2.2 使用求解控制對話框 190
5.3 多載荷步求解 192
5.3.1 多重求解法 192
5.3.2 使用載荷步文件法 192
5.3.3 使用數(shù)組參數(shù)法（矩陣參數(shù)法） 193
5.4 重新啟動分析 194
5.4.1 重新啟動一個分析 195
5.4.2 多載荷步文件的重啟動分析 198
5.5 預(yù)測求解時(shí)間和估計(jì)文件大小 200
5.5.1 估計(jì)運(yùn)算時(shí)間 201
5.5.2 估計(jì)文件的大小 201
5.5.3 估計(jì)內(nèi)存需求 201
5.6 實(shí)例導(dǎo)航——齒輪泵齒輪
模型求解 202
5.7 本章小結(jié) 202
第6章 后處理 203
6.1 后處理概述 204
6.1.1 后處理 204
6.1.2 結(jié)果文件 205
6.1.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類型 205
6.2 通用后處理器（POST1） 206
6.2.1 將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫 206
6.2.2 列表顯示結(jié)果 213
6.2.3 圖像顯示結(jié)果 219
6.2.4 映射結(jié)果到某一路徑上 226
6.2.5 表面操作 231
6.2.6 將結(jié)果旋轉(zhuǎn)到不同坐標(biāo)
系中顯示 234
6.3 時(shí)間歷程后處理器（POST26） 236
6.3.1 定義和儲存POST26變量 236
6.3.2 檢查變量 239
6.3.3 后處理器POST26的其他功能 241
6.4 實(shí)例導(dǎo)航——齒輪泵齒輪
模型結(jié)果后處理 242
6.5 本章小結(jié) 248
第2篇　專題實(shí)例篇
第7章 靜力學(xué)分析 250
7.1 靜力分析介紹 251
7.1.1 結(jié)構(gòu)靜力分析簡介 251
7.1.2 靜力分析的類型 252
7.1.3 靜力分析基本步驟 252
7.2 實(shí)例導(dǎo)航—聯(lián)軸體的
靜力分析實(shí)例 253
7.2.1 問題描述 253
7.2.2 建立模型 254
7.2.3 定義邊界條件并求解 258
7.2.4 查看結(jié)果 261
7.2.5 命令流實(shí)現(xiàn) 265
7.3 實(shí)例導(dǎo)航—內(nèi)六角扳手的
靜態(tài)分析 265
7.3.1 問題的描述 265
7.3.2 建立模型 265
7.3.3 定義邊界條件并
求解 273
7.3.4 查看結(jié)果 2