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第1章 概述1

1.1有限元方法与ANSYS软件1

1.1.1工程问题的解决方案1

1.1.2数值分析与有限单元法1

1.1.3主流软件与ANSYS2

1.2 ANSYS概述2

1.2.1组成模块简介3

1.2.2功能概览3

1.3 ANSYS求解一般步骤4

练习题5

第2章 ANSYS基本操作6

2.1启动与窗口功能6

2.1.1启动方式6

2.1.2窗口功能8

2.1.3 APDL命令输入方法10

2.1.4文件系统10

2.2坐标系11

2.2.1总体坐标系12

2.2.2局部坐标系12

2.2.3坐标系的激活12

2.2.4显示坐标系12

2.2.5节点坐标系13

2.2.6单元坐标系13

2.2.7结果坐标系14

2.3工作平面的使用14

2.3.1工作平面的定义14

2.3.2工作平面的生成14

2.4图形窗口显示控制15

2.4.1图形的平移、缩放和旋转15

2.4.2 Plot菜单控制16

2.4.3 PlotCtrls菜单控制16

2.4.4选取菜单与显示控制18

2.5主菜单简介20

2.5.1前处理菜单20

2.5.2求解菜单21

2.5.3后处理菜单21

2.6上机指导22

2.6.1操作实训22

实例2.1如何开始第一步22

实例2.2工作平面的一般操作27

实例2.3图形窗口显示控制30

2.6.2检测练习32

练习题32

第3章ANSYS实体建模33

3.1实体模型简介33

3.1.1实体建模的方法33

3.1.2群组命令介绍33

3.2基本图元对象的建立34

3.2.1点定义34

3.2.2线定义37

3.2.3面定义40

3.2.4体定义44

3.3用体素创建ANSYS对象48

3.3.1体素的概念48

3.3.2布尔操作49

3.4图元对象的其他操作52

3.4.1移动和旋转52

3.4.2复制53

3.4.3镜像53

3.4.4删除54

3.5实体模型的输入54

3.6上机指导54

3.6.1操作实例55

实例3.1轴承座的分析（几何建模）55

实例3.2轮的分析（几何建模）62

实例3.3工字截面梁66

实例3.4六角圆头螺杆70

实例3.5零件一73

实例3.6零件二79

3.6.2检测练习83

练习题89

第4章 ANSYS网格划分90

4.1区分实体模型和有限元模型90

4.2网格化的一般步骤90

4.3单元属性定义91

4.3.1单元形状的选择91

4.3.2单元实常数的定义92

4.3.3单元截面的定义93

4.3.4单元材料的定义94

4.3.5单元属性的分配94

4.4网格划分95

4.4.1网格划分工具95

4.4.2自由网格划分97

4.4.3映射网格划分98

4.4.4扫掠生成网格99

4.5网格的局部细化102

4.5.1局部细化一般过程102

4.5.2高级参数的控制104

4.5.3属性和载荷的转换106

4.5.4局部细化的其他问题106

4.6网格的直接生成106

4.6.1关于节点的操作107

4.6.2关于单元的操作109

4.7网格的清除110

4.8网格划分的其他方法110

4.9上机指导112

4.9.1操作案例112

实例4.1轴承座的分析（网格划分）112

实例4.2轮的分析（网格划分）113

实例4.3弹簧-质量系统116

实例4.4零件二的网格划分120

实例4.5自由网格与映射网格划分练习122

4.9.2检测练习125

练习题127

第5章 ANSYS静载荷施加与求解128

5.1载荷的定义128

5.2有限元模型的加载128

5.2.1节点自由度的约束129

5.2.2节点载荷的施加130

5.2.3单元载荷的施加131

5.3实体模型的加载131

5.3.1关键点上载荷的施加131

5.3.2线段上载荷的施加132

5.3.3面上载荷的施加133

5.4求解134

5.5上机指导135

5.5.1操作实例135

实例5.1薄板圆孔受力分析135

实例5.2轴承座的分析（加载与求解）138

实例5.3轮的分析（加载与求解）140

实例5.4阶梯轴的受力分析143

5.5.2检测练习148

练习题149

第6章ANSYS结构动力学分析150

6.1模态分析150

6.2谐响应分析154

6.3瞬态动力学分析158

6.4谱分析163

6.5上机指导167

6.5.1操作案例167

实例6.1飞机机翼模态分析167

实例6.2电动机平台的模态分析与谐响应分析175

实例6.3板-梁结构的瞬态分析184

实例6.4板-梁结构的单点谱分析191

6.5.2检测练习197

练习题200

第7章 ANSYS后处理201

7.1通用后处理器201

7.1.1变形图的绘制201

7.1.2等值线图的绘制202

7.1.3列表显示和查询结果206

7.1.4路径的定义和使用208

7.1.5动画显示210

7.2时间历程后处理器210

7.2.1定义变量211

7.2.2绘制变量曲线图212

7.2.3变量的数学运算212

7.3上机指导215

7.3.1操作实例215

实例7.1轴承座的分析（计算结果）215

实例7.2机翼模态的计算结果分析217

实例7.3电动机平台的计算结果分析219

7.3.2检测练习221

练习题222

第8章 典型实例与练习223

8.1车轮的分析223

8.1.1有限元模型223

8.1.2约束、载荷与求解229

8.1.3后处理查看结果230

8.2连杆的分析232

8.2.1有限元模型232

8.2.2约束、加载与求解236

8.2.3查看结果236

8.3广告牌承受风载荷的模拟237

8.3.1有限元模型的建立237

8.3.2简化为静载的分析239

8.3.3考虑动载荷的分析246

8.4动载荷频率对结构承载的影响251

8.4.1求解过程251

8.4.2干扰力频率、固有频率与系统阻尼之间关系的分析253

8.5间接法热应力分析254

8.6一个层/热/定常流的FLOTRAN分析256

第9章 ANSYS/LS-DYNA概述262

9.1 ANSYS/LS-DYNA功能介绍262

9.1.1发展概况262

9.1.2工程应用262

9.1.3总体特点263

9.2 ANSYS/LS-DYNA程序概述264

9.2.1程序构成和用户界面264

9.2.2一般求解步骤264

9.2.3文件系统265

9.2.4需要说明的几个问题266

练习题266

第10章 显式单元的定义与选择267

10.1显式单元概述267

10.1.1单点积分单元267

10.1.2沙漏问题268

10.2单元和实常数的定义268

10.3 SOLID 164实体单元270

10.4 SHELL 163薄壳单元271

10.5梁单元和杆单元272

10.6离散单元和质量单元273

10.7操作实例——钢柱落地的分析274

练习题277

第11章 材料模型和状态方程278

11.1材料模型的定义279

11.2线弹性材料（Linear Elastic）280

11.2.1各向同性弹性材料280

11.2.2正交各向异性弹性材料280

11.2.3各向异性弹性材料280

11.3非线弹性材料（Non-Linear Elastic）280

11.3.1 Blatz-Ko橡胶材料280

11.3.2 Mooney-Rivlin橡胶材料281

11.3.3粘弹性材料281

11.4弹塑性材料281

11.4.1与应变率无关的各向同性材料282

11.4.2与应变率相关的各向同性材料282

11.4.3与应变率相关的各向异性材料283

11.5泡沫材料285

11.5.1各向同性泡沫285

11.5.2正交各向异性泡沫286

11.6复合材料287

11.7其他材料287

11.7.1刚性材料287

11.7.2索288

11.8状态方程288

练习题289

第12章 PART概念及使用290

12.1 PART的概念290

12.2创建、修改和列出PART290

12.3 PART和刚性体292

12.3.1刚性体约束292

12.3.2定义刚性体惯性特性292

12.3.3刚性体加载293

12.4 PART使用实例294

练习题296

第13章 接触问题297

13.1接触问题的概述297

13.1.1基本概念297

13.1.2 ANSYS/LS-DYNA中接触的定义298

13.2接触类型300

13.2.1接触类型的选择300

13.2.2接触选项的选择301

13.3摩擦问题302

13.3.1摩擦系数的定义302

13.3.2滑动界面能303

13.3.3初始穿透303

13.4附加输入参数303

13.5接触界面的控制304

13.5.1接触刚度的控制305

13.5.2初始穿透检查305

13.5.3接触深度控制305

13.5.4接触段自动排序305

13.5.5壳单元厚度的控制306

练习题306

第14章 加载、求解与后处理307

14.1加载307

14.1.1数组的定义307

14.1.2一般载荷308

14.1.3约束311

14.1.4初始条件313

14.1.5点焊314

14.2求解控制315

14.2.1基本求解控制315

14.2.2输出文件控制317

14.2.3质量缩放318

14.2.4子循环320

14.2.5沙漏控制320

14.2.6自适应网格划分322

14.3求解过程控制323

14.3.1求解323

14.3.2求解过程控制和监测324

14.3.3重启动325

14.4后处理326

练习题328

第15章 DYNA模块综合练习329

15.1一般求解过程实例329

15.2弹丸侵彻弹靶的分析338

15.3成型过程的模拟345

15.4模拟点焊352

15.5跌落仿真358

15.6碰撞363

15.7显式-隐式连续求解370

15.7.1分析过程（1）——显式部分371

15.7.2分析过程（2）——隐式部分376

15.8隐式-显式连续求解380

15.8.1分析过程（1）——隐式部分380

15.8.2分析过程（2）——显式部分385

练习391

附录A关于单位制393

A.1 ANSYS中单位制的使用393

A.2常用的协调单位制393

A.2.1 kg-m-s单位制394

A.2.2 kg-mm-s单位制394

A.2.3 kg-mm-ms单位制394

A.2.4 t-mm-s单位制394

A.2.5 t-mm-ms单位制395

A.2.6 106 kg-mm-s单位制395

A.2.7 g-mm-ms单位制395

附录B命令流文件和K文件396

B.1命令流文件396

B.2 K文件398

参考文献401