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第1章 有限元法简介1

1.1 有限元法的产生1

1.1.1 有限元法的发展过程1

1.1.2 有限元法的基本思想2

1.1.3 有限元法的分类3

1.2 有限元法的步骤3

1.2.1 有限元法基本步骤3

1.2.2 有限元解的误差及产生原因5

1.2.3 有限元法的特点5

1.3 有限元法的应用6

1.3.1 有限元法的应用领域6

1.3.2 有限元法在工程中的应用7

1.3.3 有限元法在产品开发中的作用8

1.4 弹性力学基本知识9

1.4.1 弹性力学的基本假设9

1.4.2 弹性力学的基本变量9

1.4.3 弹性力学的基本方程12

1.4.4 弹性问题的能量原理15

1.4.5 弹性力学的平面问题17

习题21

第2章 平面问题的有限元法22

2.1 结构的离散化22

2.2 单元分析23

2.2.1 位移函数23

2.2.2 单元应变27

2.2.3 单元应力28

2.2.4 单元刚度矩阵28

2.3 单元等效节点力31

2.4 整体分析33

2.5 有限元法解题过程与算例38

2.6 边界条件的处理45

2.7 计算结果的整理46

2.8 矩形单元47

2.8.1 位移函数48

2.8.2 单元应变49

2.8.3 单元应力49

2.8.4 单元刚度矩阵50

2.8.5 单元等效节点力50

2.8.6 整体平衡方程50

2.8.7 矩形单元与三角形单元比较51

2.8.8 解答的收敛性51

习题51

第3章 空间问题和轴对称问题有限元法54

3.1 空间问题的特点54

3.2 采用四面体单元解一般空间问题54

3.2.1 结构离散化54

3.2.2 单元位移函数55

3.2.3 单元的应变与应力56

3.2.4 单元刚度矩阵57

3.2.5 单元等效节点力58

3.3 轴对称问题的有限元法59

3.3.1 轴对称问题定义59

3.3.2 基本变量和基本方程59

3.3.3 轴对称问题的网格划分60

3.3.4 轴对称问题的单元分析61

习题66

第4章 等参数单元与数值积分68

4.1 等参数单元的基本概念68

4.2 平面8节点四边形等参数单元70

4.2.1 单元位移函数71

4.2.2 单元应变73

4.2.3 单元应力74

4.2.4 单元刚度矩阵75

4.3 空间20节点六面体等参数单元76

4.3.1 单元位移函数76

4.3.2 单元应变77

4.3.3 单元应力79

4.3.4 单元刚度矩阵80

4.3.5 单元等效节点力81

4.4 高斯求积法82

习题85

第5章 ANSYS软件简介87

5.1 ANSYS概述87

5.1.1 ANSYS简介87

5.1.2 ANSYS启动、退出与GUI环境87

5.2 ANSYS常用菜单与对话框操作89

5.2.1 主菜单89

5.2.2 工具菜单90

5.2.3 输入窗口94

5.2.4 快捷功能图标按钮94

5.2.5 工具条按钮94

5.2.6 可见／隐藏按钮95

5.2.7 对话框执行按钮95

5.2.8 图形变换对话框95

5.2.9 图形拾取97

5.3 ANSYS的坐标系98

5.3.1 总体坐标系99

5.3.2 局部坐标系99

5.3.3 工作平面101

5.3.4 激活坐标系（当前坐标系）104

5.4 ANSYS有限元分析过程及实例入门105

5.4.1 ANSYS有限元分析的基本步骤105

5.4.2 ANSYS分析实例入门106

习题116

第6章 实体建模技术117

6.1 实体建模概述117

6.1.1 ANSYS实体建模的方法117

6.1.2 ANSYS实体建模菜单系统118

6.2 创建基本几何对象118

6.2.1 关键点的创建118

6.2.2 线的创建120

6.2.3 面的创建123

6.2.4 体的创建127

6.3 布尔运算132

6.4 拖拉135

6.5 编辑功能135

6.5.1 缩放136

6.5.2 移动137

6.5.3 复制137

6.5.4 镜像138

6.5.5 编辑操作综合训练139

6.6 合并重合几何对象141

6.7 删除几何对象142

6.8 轴承座实体建模实例142

习题149

第7章 网格划分与创建有限元模型技术151

7.1 创建有限元模型概述151

7.1.1 ANSYS创建有限元模型的方法151

7.1.2 创建有限元模型的基本过程151

7.2 定义单元属性152

7.2.1 定义单元类型152

7.2.2 定义实常数154

7.2.3 定义材料属性156

7.3 直接法创建有限元模型实例159

7.4 网格划分控制162

7.4.1 网格划分工具163

7.4.2 设置单元属性163

7.4.3 网格密度控制164

7.4.4 单元尺寸控制165

7.4.5 单元形状控制167

7.4.6 网格划分器选择168

7.4.7 网格加密操作168

7.5 清除实体模型上的网格169

习题170

第8章 施加载荷与求解171

8.1 求解概述171

8.2 单载荷步求解过程171

8.2.1 选择分析类型171

8.2.2 设置分析类型选项172

8.2.3 载荷及其分类173

8.2.4 载荷步与载荷子步173

8.2.5 设置载荷步选项173

8.2.6 求解控制对话框174

8.3 多载荷步求解175

8.4 定义载荷176

8.4.1 施加载荷的途径176

8.4.2 定义载荷菜单系统176

8.4.3 载荷显示176

8.5 施加结构载荷177

8.5.1 施加位移约束177

8.5.2 施加集中力载荷180

8.5.3 施加压力载荷182

8.5.4 施加体载荷185

8.5.5 施加惯性载荷186

8.5.6 施加特殊载荷187

8.6 进行求解187

8.6.1 模型检查188

8.6.2 选择合适的求解器188

8.6.3 求解的实施189

8.6.4 中断和重新启动190

习题190

第9章 后处理技术192

9.1 后处理概述192

9.1.1 后处理器192

9.1.2 结果文件192

9.1.3 结果数据192

9.2 通用后处理技术193

9.2.1 通用后处理的一般步骤193

9.2.2 选择结果文件与结果数据193

9.2.3 查看结果文件包含的结果序列194

9.2.4 读入用于后处理的结果序列194

9.2.5 结果输出方式控制194

9.2.6 图形显示结果195

9.2.7 列表显示结果信息198

9.2.8 查询节点及单元结果200

9.2.9 抓取结果显示图片200

9.2.10 动画显示结果201

9.3 时间历程后处理技术201

9.3.1 定义和存储变量202

9.3.2 变量的操作205

9.3.3 查看变量208

9.3.4 动画技术211

习题213

第10章 静力分析214

10.1 结构静力分析简介214

10.2 钢支架的平面问题分析214

10.3 联轴器的三维结构分析220

10.4 转轮的轴对称结构分析228

10.5 轮子的周期对称结构分析238

10.6 悬臂梁的几何非线性分析242

习题247

第11章 动力学分析248

11.1 ANSYS动力分析简介248

11.1.1 动力分析的概念248

11.1.2 动力分析的类型248

11.1.3 动力分析的基本步骤249

11.2 飞机机翼的模态分析254

11.3 弹簧质量系统的谐响应分析260

11.4 钢梁的瞬态动力学分析266

习题276

参考文献278