ANSYS 2022有限元分析从入门到精通(微课视频版) 龙凯 李志尊 著 专业科技 文轩网

目录 第 1章  ANSYS概述 1 1.1 有限元常用术语 1 1.2 有限元法的分析过程 2 1.3 ANSYS 2022的安装与启动 3 1.3.1 系统要求 3 1.3.2 设置运行参数 4 1.3.3 启动与退出 6 1.4 ANSYS分析的基本过程 7 1.4.1 前处理 7 1.4.2 加载并求解 7 1.4.3 后处理 8 1.5 ANSYS文件系统 8 1.5.1 文件类型 8 1.5.2 文件管理 9 第 2章  图形用户界面 12 2.1 ANSYS 2022 R1图形用户界面的组成 12 2.2 对话框及其组件 13 2.2.1 文本框 14 2.2.2 单选列表 14 2.2.3 双列选择列表 14 2.2.4 标签对话框 15 2.2.5 选取框 15 2.3 通用菜单 16 2.3.1 文件菜单 16 2.3.2 选取菜单 18 2.3.3 列表菜单 20 2.3.4 绘图菜单 23 2.3.5 绘图控制菜单 24 2.3.6 工作平面菜单 29 2.3.7 参量菜单 31 2.3.8 宏菜单 33 2.3.9 菜单控制菜单 34 2.4 输入窗口 34 2.5 主菜单 35 2.5.1 优选项 35 2.5.2 预处理器 36 2.5.3 求解器 39 2.5.4 通用后处理器 42 2.5.5 时间历程后处理器 44 2.5.6 记录编辑器 46 2.6 输出窗口 46 2.7 工具条 47 2.8 图形窗口 47 2.8.1 图形显示 47 2.8.2 多窗口绘图 49 2.8.3 增强图形显示 51 2.9 个性化界面 52 2.9.1 改变字体和颜色 52 2.9.2 改变GUI的启动菜单显示 52 2.9.3 改变菜单链接和对话框 52 第3章  几何建模 53 3.1 几何建模概论 53 3.2 坐标系简介 55 3.2.1 总体坐标系和局部坐标系 55 3.2.2 显示坐标系 57 3.2.3 节点坐标系 57 3.2.4 单元坐标系 58 3.2.5 结果坐标系 59 3.3 工作平面 59 3.3.1 定义一个新的工作平面 59 3.3.2 移动工作平面 60 3.3.3 旋转工作平面 60 3.3.4 还原一个已定义的工作平面 60 3.4 自底向上创建几何模型 61 3.4.1 关键点 61 3.4.2 硬点 62 3.4.3 线 63 3.4.4 面 65 3.4.5 体 66 3.5 自顶向下创建几何模型 67 3.5.1 创建面体素 67 3.5.2 创建实体体素 68 3.6 使用布尔运算操作来修正几何模型 69 3.6.1 布尔运算的设置 69 3.6.2 布尔运算之后的图元编号 69 3.6.3 交运算 69 3.6.4 两两相交 70 3.6.5 相加 71 3.6.6 相减 71 3.6.7 利用工作平面做减运算 72 3.6.8 搭接 72 3.6.9 分割 72 3.6.10 合并 73 3.7 移动、复制和缩放几何模型 73 3.7.1 按照样本生成图元 73 3.7.2 由对称镜像生成图元 74 3.7.3 将样本图元转换坐标系 74 3.7.4 实体模型图元的缩放 74 3.8 实例导航——旋转外轮的实体建模 75 第4章  网格划分 82 4.1 有限元网格概论 82 4.2 设定单元属性 82 4.2.1 生成单元属性表 83 4.2.2 在划分网格之前分配单元属性 83 4.3 网格划分的控制 84 4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 84 4.3.2 单元形状 84 4.3.3 选择自由或映射网格划分 85 4.3.4 控制单元边中间节点的位置 85 4.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制 85 4.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 86 4.3.7 局部网格划分控制 87 4.3.8 内部网格划分控制 87 4.3.9 生成过渡棱锥单元 88 4.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 89 4.3.11 执行层网格划分 89 4.4 自由网格划分和映射网格划分控制 90 4.4.1 自由网格划分 90 4.4.2 映射网格划分 91 4.4.3 实例导航——托架的网格划分 94 4.5 延伸和扫掠生成有限元模型 95 4.5.1 延伸生成网格 95 4.5.2 扫掠生成网格 96 4.6 修正有限元模型 98 4.6.1 局部细化网格 98 4.6.2 移动和复制节点及单元 101 4.6.3 控制面、线和单元的法向 101 4.6.4 修改单元属性 102 4.7 直接通过节点和单元生成有限元模型 103 4.7.1 节点 103 4.7.2 单元 104 4.8 编号控制 106 4.8.1 合并重复项 107 4.8.2 编号压缩 107 4.8.3 设定起始编号 108 4.8.4 编号偏差 108 4.9 实例导航——旋转外轮的网格划分 108 第5章  施加载荷 113 5.1 载荷概论 113 5.1.1 载荷定义 113 5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 114 5.1.3 时间参数 115 5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 115 5.2 施加载荷 116 5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 116 5.2.2 施加载荷 117 5.2.3 利用表格来施加载荷 121 5.2.4 轴对称载荷与反作用力 123 5.2.5 实例导航——托架施加载荷 124 5.3 设定载荷步选项 125 5.3.1 通用选项 125 5.3.2 非线性选项 128 5.3.3 动力学分析选项 128 5.3.4 输出控制 128 5.3.5 创建多载荷步文件 129 5.4 实例导航——旋转外轮的载荷和约束施加 130 第6章  求解 133 6.1 求解概论 133 6.1.1 使用直接求解法 134 6.1.2 使用稀疏矩阵直接求解法 134 6.1.3 使用雅可比共轭梯度法 134 6.1.4 使用不接近分解共轭梯度法 135 6.1.5 使用预条件共轭梯度法 135 6.1.6 使用自动迭代解法选项 136 6.1.7 获得解答 136 6.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 137 6.2.1 使用“Abridged Solution”菜单选项 137 6.2.2 使用求解控制对话框 137 6.3 多载荷步求解 139 6.3.1 多重求解法 139 6.3.2 使用载荷步文件法 139 6.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 140 6.4 重新启动分析 141 6.4.1 重新启动一个分析 141 6.4.2 多载荷步文件的重新启动分析 144 6.5 实例导航——旋转外轮模型求解 146 第7章  后处理 147 7.1 后处理概述 147 7.1.1 什么是后处理 147 7.1.2 结果文件 148 7.1.3 后处理可用的数据类型 148 7.2 通用后处理器（POST1） 148 7.2.1 将数据结果读入数据库 148 7.2.2 列表显示结果 154 7.2.3 图像显示结果 159 7.2.4 实例导航——查看计算结果 163 7.3 时间历程后处理器（POST26） 164 7.3.1 定义和保存POST26变量 164 7.3.2 检查变量 166 7.3.3 POST26的其他功能 168 7.4 实例导航——旋转外轮计算结果后处理 169 第8章  静力分析 173 8.1 静力分析介绍 173 8.1.1 结构静力分析简介 173 8.1.2 静力分析的类型 174 8.1.3 静力分析基本步骤 174 8.2 实例导航——建筑物内支撑柱静力分析 175 8.2.1 问题描述 175 8.2.2 GUI方式 175 8.3 实例导航——联轴体的静力分析 181 8.3.1 问题描述 181 8.3.2 建立模型 181 8.3.3 定义边界条件并求解 185 8.3.4 查看结果 187 第9章  模态分析 192 9.1 模态分析概论 192 9.2 模态分析的基本步骤 192 9.2.1 建模 192 9.2.2 加载及求解 193 9.2.3 扩展模态 195 9.2.4 观察结果和后处理 197 9.3 实例导航——弹簧-质量系统模态分析 198 9.3.1 问题描述 198 9.3.2 GUI方式 198 9.4 实例导航——小发电机转子模态分析 203 9.4.1 分析问题 203 9.4.2 建立模型 204 9.4.3 进行模态设置、定义边界条件并求解 208 9.4.4 查看结果 210 第 10章  谐响应分析 211 10.1 谐响应分析概论 211 10.2 谐响应分析的基本步骤 212 10.2.1 建立模型（前处理） 212 10.2.2 加载和求解 212 10.2.3 观察模型（后处理） 217 10.3 实例导航——弹簧质子系统的谐响应分析 219 10.3.1 问题描述 219 10.3.2 建模及分网 219 10.3.3 模态分析 223 10.3.4 谐响应分析 224 10.3.5 观察结果 225 第 11章  谱分析 229 11.1 谱分析概论 229 11.1.1 响应谱分析 229 11.1.2 动力设计分析 230 11.1.3 随机振动分析 230 11.2 谱分析的基本步骤 230 11.2.1 前处理 230 11.2.2 模态分析 230 11.2.3 谱分析 230 11.2.4 扩展模态 233 11.2.5 合并模态 234 11.2.6 后处理 235 11.3 实例导航——三层框架结构地震响应分析 236 11.3.1 问题描述 236 11.3.2 GUI方式 237 第 12章  非线性分析 248 12.1 非线性分析概论 248 12.1.1 非线性行为的原因 248 12.1.2 非线性分析的基本信息 249 12.1.3 几何非线性 251 12.1.4 材料非线性 252 12.1.5 其他非线性问题 255 12.2 非线性分析的基本步骤 255 12.2.1 前处理（建模和分网） 256 12.2.2 设置求解控制器 256 12.2.3 设定其他求解选项 258 12.2.4 加载 259 12.2.5 求解 259 12.2.6 后处理 259 12.3 实例导航——铆钉冲压变形分析 261 12.3.1 问题描述 261 12.3.2  建立模型 261 12.3.3 定义边界条件并求解 267 12.3.4 查看结果 268 第 13章  瞬态动力学分析 272 13.1 瞬态动力学概论 272 13.1.1 接近法 272 13.1.2 模态叠加法 273 13.2 瞬态动力学的基本步骤 273 13.2.1 前处理（建模和分网） 273 13.2.2 建立初始条件 274 13.2.3 设定求解控制器 274 13.2.4 设定其他求解选项 276 13.2.5 施加载荷 276 13.2.6 设定多载荷步 277 13.2.7 瞬态求解 278 13.2.8 后处理 278 13.3 实例导航——振动系统瞬态动力学分析 280 13.3.1 分析问题 280 13.3.2 建立模型 281 13.3.3 进行模态分析 285 13.3.4 进行瞬态动力学分析设置、定义边界条件并求解 286 13.3.5 查看结果 290 第 14章  结构屈曲分析 293 14.1 结构屈曲概论 293 14.2 结构屈曲分析的基本步骤 293 14.2.1 前处理 293 14.2.2 获得静力解 294 14.2.3 获得特征值屈曲解 294 14.2.4 扩展解 295 14.2.5 后处理（观察结果） 296 14.3 实例导航——薄壁圆筒屈曲分析 297 14.3.1 问题描述 297 14.3.2 GUI方式 297 第 15章  热分析 304 15.1 热分析概论 304 15.1.1 热分析的特点 304 15.1.2 热分析单元 305 15.2 热分析的基本过程 306 15.2.1 稳态热分析 306 15.2.2 瞬态热分析 310 15.3 实例导航——两环形零件在圆筒形水箱中冷却过程 315 15.3.1 问题描述 315 15.3.2 问题分析 315 15.3.3 GUI方式 315