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第1章　ANSYS基础1

1.1 CAE软件简介2

1.2　有限元法简介3

1.2.1　有限元法的基本思想3

1.2.2　有限元法的特点4

1.3 ANSYS简介5

1.3.1　ANSYS的发展5

1.3.2 ANSYS的功能6

1.3.3 ANSYS12.0的新特点7

1.3.4 ANSYS12.0的启动8

1.3.5 ANSYS12.0运行环境配置9

1.4　程序结构10

1.4.1　处理器10

1.4.2　文件格式10

1.4.3　输入方式11

1.4.4　输出文件类型11

1.5 ANSYS分析的基本过程11

1.5.1　前处理12

1.5.2　加载并求解12

1.5.3　后处理12

1.5.4　实例导航13

第2章　几何建模15

2.1　几何建模概论16

2.1.1　自底向上创建几何模型16

2.1.2　自顶向下创建几何模型17

2.1.3　布尔运算操作17

2.1.4　拖拉和旋转18

2.1.5　移动和复制18

2.1.6　修改模型（清除和删除）18

2.1.7　从IGES文件几何模型导入到ANSYS19

2.2　坐标系简介20

2.2.1　总体和局部坐标系20

2.2.2　显示坐标系22

2.2.3　节点坐标系23

2.2.4　单元坐标系24

2.2.5　结果坐标系24

2.3　工作平面的使用25

2.3.1　定义一个新的工作平面26

2.3.2　控制工作平面的显示和样式26

2.3.3　移动工作平面26

2.3.4　旋转工作平面27

2.3.5　还原一个已定义的工作平面27

2.3.6　工作平面的高级用途27

2.4　自底向上创建几何模型29

2.4.1　关键点30

2.4.2　硬点30

2.4.3　线32

2.4.4　面35

2.4.5　体36

2.5　自顶向下创建几何模型（体素）37

2.5.1　创建面体素37

2.5.2　创建实体体素37

2.6　使用布尔操作来修正几何模型39

2.6.1　布尔运算的设置40

2.6.2　布尔运算之后的图元编号40

2.6.3　交运算40

2.6.4　两两相交42

2.6.5　相加43

2.6.6　相减43

2.6.7　利用工作平面作减运算44

2.6.8　搭接45

2.6.9　分害45

2.6.10　粘接（或合并）46

2.7　移动、复制和缩放几何模型46

2.7.1　按照样本生成图元47

2.7.2　由对称映像生成图元47

2.7.3　将样本图元转换坐标系48

2.7.4　实体模型图元的缩放48

2.8　实例导航49

2.8.1　自底向上建立药柱模型49

2.8.2　布尔操作建立药柱模型55

2.8.3　导入SolidWorks中创建的药柱模型58

第3章　建模实例60

3.1　几何模型的输入实例61

3.1.1　输入IGES单一实体61

3.1.2　输入SAT单一实体63

3.1.3　输入SAT实体集合65

3.1.4　输入Parasolid单一实体70

3.1.5　输入Parasolid实体集合72

3.2　对输入模型修改实例75

3.3　自主建模实例78

3.3.1　自顶向下建模实例78

3.3.2　自底向上建模实例88

第4章　划分网格99

4.1　有限元网格概论100

4.2　设定单元属性100

4.2.1　生成单元属性表100

4.2.2　在划分网格之前分配单元属性101

4.3　网格划分的控制103

4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool）104

4.3.2　单元形状104

4.3.3　选择自由或映射网格划分105

4.3.4　控制单元边中节点的位置105

4.3.5　划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing）106

4.3.6　映射网格划分中单元的默认尺寸106

4.3.7　局部网格划分控制107

4.3.8　内部网格划分控制108

4.3.9　生成过渡棱锥单元110

4.3.10　将退化的四面体单元转化为非退化的形式111

4.3.11　执行层网格划分111

4.4　自由网格划分和映射网格划分控制112

4.4.1　自由网格划分112

4.4.2　映射网格划分113

4.5　给实体模型划分有限元网格118

4.5.1　用xMESH命令生成网格118

4.5.2　生成带方向节点的梁单元网格119

4.5.3　在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元121

4.6　延伸和扫略生成有限元模型122

4.6.1　延伸（Extrude）生成网格122

4.6.2　扫略（VSWEEP）生成网格123

4.7　修正有限元模型127

4.7.1　局部细化网格127

4.7.2　移动和复制节点和单元130

4.7.3　控制面、线和单元的法向131

4.7.4　修改单元属性132

4.8　直接通过节点和单元生成有限元模型133

4.8.1　节点133

4.8.2　单元135

4.9　编号控制137

4.9.1　合并重复项137

4.9.2　编号压缩138

4.9.3　设定起始编号139

4.9.4　编号偏差139

4.10　实例导航140

4.10.1　采用智能分网141

4.10.2　采用扫略分网142

4.10.3　采用延伸分网147

第5章　施加载荷152

5.1　载荷概论153

5.1.1　什么是载荷153

5.1.2　载荷步、子步和平衡迭代154

5.1.3　时间参数155

5.1.4　阶跃载荷与坡道载荷156

5.2　施加载荷156

5.2.1　实体模型载荷与有限单元载荷157

5.2.2　施加载荷157

5.2.3　利用表格来施加载荷163

5.2.4　轴对称载荷与反作用力165

5.2.5　利用函数来施加载荷和边界条件167

5.3　设定载荷步选项168

5.3.1　通用选项168

5.3.2　非线性选项172

5.3.3　动力学分析选项172

5.3.4　输出控制173

5.3.5 Biot-Savart选项174

5.3.6　谱分析选项175

5.3.7　创建多载荷步文件175

5.4　实例导航176

5.4.1　单载荷步的施加177

5.4.2　多载荷步的施加179

5.4.3　表格及函数载荷的施加183

第6章　求解185

6.1　求解概论186

6.1.1　使用直接求解法187

6.1.2　使用稀疏矩阵直接解法求解器187

6.1.3　使用雅克比共轭梯度法求解器187

6.1.4　使用不完全分解共轭梯度法求解器188

6.1.5　使用预条件共轭梯度法求解器188

6.1.6　使用自动迭代解法选项189

6.1.7　获得解答189

6.2　利用特定的求解控制器来指定求解类型190

6.2.1　使用Abridged Solution菜单选项190

6.2.2　使用求解控制对话框191

6.3　多载荷步求解192

6.3.1　多重求解法192

6.3.2　使用载荷步文件法193

6.3.3　使用数组参数法（矩阵参数法）194

6.4　重新启动分析195

6.4.1　重新启动一个分析196

6.4.2　多载荷步文件的重启动分析199

6.5　预测求解时间和估计文件大小201

6.5.1　估计运算时间202

6.5.2　估计文件的大小202

6.5.3　估计内存需求202

6.6　实例导航203

6.6.1　单载荷步求解203

6.6.2　多载荷步求解203

第7章　后处理204

7.1　后处理概述205

7.1.1　什么是后处理205

7.1.2　结果文件205

7.1.3　后处理可用的数据类型206

7.2　通用后处理器（POST1）206

7.2.1　将数据结果读入数据库206

7.2.2　列表显示结果213

7.2.3　图像显示结果220

7.2.4　映射结果到某一路径上227

7.2.5　表面操作233

7.2.6　将结果旋转到不同坐标系中显示236

7.3　时间历程后处理（POST26）237

7.3.1　定义和储存POST26变量239

7.3.2　检查变量240

7.3.3 POST26后处理器的其他功能242

7.4　实例导航244

7.4.1　通用后处理器244

7.4.2　时间历程处理器256

第8章　静力分析259

8.1　静力分析介绍260

8.1.1　结构静力分析简介260

8.1.2　静力分析的类型261

8.1.3　静力分析基本步骤261

8.2　实例——悬臂梁的横向切应力分析262

8.2.1　问题的描述262

8.2.2　GUI路径模式262

8.2.3　命令流模式274

第9章　接触问题分析276

9.1　接触问题概论277

9.1.1　一般分类277

9.1.2　接触单元277

9.2　接触分析的步骤278

9.2.1　建立模型，并划分网格279

9.2.2　识别接触对279

9.2.3　定义刚性目标面279

9.2.4　定义柔性体的接触面281

9.2.5　设置实常数和单元关键点283

9.2.6　控制刚性目标的运动。284

9.2.7　给变形体单元施加必要的边界条件284

9.2.8　定义求解和载荷步选项285

9.2.9　求解286

9.2.10　检查结果286

9.3　实例——陶瓷套管的接触分析288

9.3.1　问题描述288

9.3.2 GUI方式288

9.3.3　命令流方式303

第10章　模态分析311

10.1　模态分析概论312

10.2　模态分析的基本步骤312

10.2.1　建模312

10.2.2　加载及求解313

10.2.3　扩展模态316

10.2.4　观察结果和后处理318

10.3　实例——压电变换器的自振频率分析318

10.3.1　问题描述318

10.3.2 GUI模式319

10.3.3　命令流模式333

第11章　非线性分析336

11.1　非线性分析概论337

11.1.1　非线性行为的原因337

11.1.2　非线性分析的基本信息338

11.1.3　几何非线性340

11.1.4　材料非线性341

11.1.5　其他非线性问题346

11.2　非线性分析的基本步骤346

11.2.1　前处理（建模和分网）346

11.2.2　设置求解控制器347

11.2.3　设定其他求解选项349

11.2.4　加载350

11.2.5　求解351

11.2.6　后处理351

11.3　实例——螺栓的蠕变分析353

11.3.1 问题描述353

11.3.2 GUI路径模式353

11.3.3　命令流362

第12章　谐响应分析364

12.1　谐响应分析概论365

12.1.1　完全法（Full Method）366

12.1.2　减缩方法（Reduced Method）366

12.1.3　模态叠加法（Mode Superposition Method）366

12.1.4 3种方法的共同局限性367

12.2　谐响应分析的基本步骤367

12.2.1　建立模型（前处理）367

12.2.2　加载和求解368

12.2.3　观察模型（后处理）374

12.3　实例——弹簧质子系统的谐响应分析375

12.3.1　问题描述376

12.3.2 GUI模式376

12.3.3　命令流方式389

第13章　瞬态动力学分析391

13.1　瞬态动力学概论392

13.1.1　完全法（Full Method）392

13.1.2　模态叠加法（Mode Superposition Method）392

13.1.3　减缩法（Reduced Method）393

13.2　瞬态动力学的基本步骤393

13.2.1　前处理（建模和分网）393

13.2.2　建立初始条件394

13.2.3　设定求解控制器395

13.2.4　设定其他求解选项396

13.2.5　施加载荷397

13.2.6　设定多载荷步397

13.2.7　瞬态求解399

13.2.8　后处理399

13.3　实例——哥伦布阻尼的自由振动分析401

13.3.1　问题描述401

13.3.2 GUI模式402

13.3.3　命令流模式415

第14章　谱分析417

14.1　谱分析概论418

14.1.1　响应谱418

14.1.2　动力设计分析方法（DDAM）418

14.1.3　功率谱密度（PSD）419

14.2　谱分析的基本步骤419

14.2.1　前处理419

14.2.2　模态分析419

14.2.3　谱分析420

14.2.4　扩展模态422

14.2.5　合并模态424

14.2.6　后处理425

14.3　实例——支撑平板的动力效果分析427

14.3.1　问题描述427

14.3.2 GUI路径模式427

14.3.3　命令流454

第15章　结构屈曲分析457

15.1　结构屈曲概论458

15.2　结构屈曲分析的基本步骤458

15.2.1　前处理458

15.2.2　获得静力解458

15.2.3　获得特征值屈曲解459

15.2.4　扩展解461

15.2.5　后处理（观察结果）462

15.3　实例——桁架结构屈曲分析463

15.3.1　问题描述463

15.3.2 GUI路径模式463

15.3.3　命令流478

第16章　ANSYS基础483

16.1　优化设计概论484

16.2　优化设计的基本步骤486

16.2.1　生成分析文件486

16.2.2　建立优化过程中的参数489

16.2.3　进入OPT处理器，指定分析文件490

16.2.4　指定优化变量490

16.2.5　选择优化工具或优化方法491

16.2.6　指定优化循环控制方式492

16.2.7　进行优化分析493

16.2.8　查看设计序列结果494

16.3　实例——框架结构的优化设计495

16.3.1　问题描述495

16.3.2 GUI方式495

16.3.3　命令流方式510