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第1章 有限元法及ANSYS概述1

1.1 发展与现状2

1.2 矩阵分析法及有限元法分析的一般步骤3

1.2.1 矩阵分析法3

【实例1-1】桁架结构的平衡方程9

1.2.2 有限元法分析的一般步骤11

1.3 ANSYS基本操作12

1.3.1 ANSYS安装12

1.3.2 ANSYS启动、用户界面及退出13

1.3.3 ANSYS操作方式15

1.3.4 ANSYS典型分析过程16

【实例1-2】悬臂梁的受力分析16

1.3.5 ANSYS文件管理及日志文件使用20

1.4 本章小结21

1.5 习题22

第2章 有限元法基础理论23

2.1 结构静力学问题的有限元法24

2.1.1 平面问题有限元法24

【实例2-1】求单元在以下受力情况下的等效节点荷载30

【实例2-2】求悬臂梁节点位移32

2.1.2 轴对称问题有限元法33

2.1.3 空间问题有限元法36

2.1.4 等参数有限元法39

2.1.5 单元与整体分析43

2.2 结构动力学问题有限元法46

2.2.1 运动方程46

2.2.2 质量矩阵47

2.2.3 阻尼矩阵48

2.2.4 结构自振频率与振型50

【实例2-3】求解K？=ω2M？的振型52

2.2.5 用振型叠加法求解结构的受迫振动53

2.3 结构非线性有限元法54

2.3.1 塑性力学问题55

2.3.2 大位移问题64

2.4 热传导问题有限元法65

2.4.1 关于温度场和热传导的一些概念65

2.4.2 热传导微分方程67

2.4.3 温度场的边值条件68

2.4.4 稳态热传导问题69

2.4.5 瞬态热传导问题73

2.4.6 热变形与热应力计算75

2.5 流体力学分析有限元法75

2.5.1 稳定渗流基本方程及其离散化76

2.5.2 用势函数表示的势流80

2.6 电磁场分析有限元法83

2.6.1 麦克斯韦方程组83

2.6.2 位函数的微分方程84

2.6.3 位函数的边界条件85

2.6.4 位函数的边值问题85

2.7 本章小结89

2.8 习题90

第3章 ANSYS建模92

3.1 建模基础93

3.1.1 生成模型93

3.1.2 坐标系统93

3.1.3 工作平面96

3.1.4 实体模型97

3.1.5 有限元模型98

3.2 建立复杂有限元模型101

3.3 实例——连接板建模102

3.4 实例——轴类零件建模108

3.4.1 自底向上建模109

3.4.2 自顶向下建模115

3.5 实例——圆柱齿轮建模116

3.6 本章小结126

3.7 习题126

第4章 结构线性静力分析127

4.1 结构静力分析过程与步骤128

4.1.1 建立模型128

4.1.2 施加载荷并求解128

4.1.3 检查结果130

4.2 实例——连杆受力分析132

4.3 实例——圆孔应力集中分析147

4.4 实例——内六角扳手静力分析155

4.5 实例——轮子受力分析170

4.6 本章小结187

4.7 习题187

第5章 动力学分析189

5.1 动力学分析的过程与步骤190

5.1.1 模态分析的步骤190

5.1.2 谐响应分析194

5.1.3 瞬态动力学分析198

5.2 实例——机翼模态分析202

5.3 实例——电动机系统谐响应分析212

5.4 实例——梁结构瞬态动力学分析227

5.5 本章小结238

5.6 习题239

第6章 非线性分析241

6.1 基本概念242

6.2 非线性分析的过程与步骤245

6.2.1 建模246

6.2.2 加载求解246

6.2.3 查看结果249

6.3 实例——铜弹冲击刚性壁的非线性分析251

6.4 实例——圆盘塑性变形分析264

6.5 实例——销与销孔接触分析278

6.6 本章小结293

6.7 习题293

第7章 其他问题分析295

7.1 热分析296

7.1.1 热分析单元296

7.1.2 稳态热分析过程297

7.1.3 瞬态热分析过程300

7.1.4 耦合分析的过程和步骤303

7.1.5 实例——冷却栅管的热分析306

7.1.6 实例——包含焊缝的金属板热膨胀分析317

7.2 流体动力学分析334

7.2.1 FLOTRAN CFD分析的概念与基本步骤334

7.2.2 实例——管内流动分析339

7.3 电磁场分析358

7.3.1 电磁场分析的基本步骤与概念358

7.3.2 实例——2D静态电磁场分析361

7.4 结构优化设计377

7.4.1 优化设计的相关概念377

7.4.2 优化设计的过程与步骤379

7.4.3 实例——简支梁优化设计386

7.4.4 实例——桁架轻型化优化设计395

7.5 本章小结405

7.6 习题406

第8章 高级分析方法409

8.1 拓扑优化分析410

8.1.1 拓扑优化步骤410

8.1.2 实例——拱桥桥梁结构拓扑优化411

8.2 ANSYS/LS-DYNA显式动力分析422

8.2.1 ANSYS/LS-DYNA分析综述422

8.2.2 ANSYS/LS-DYNA分析基本步骤425

8.2.3 实例——容器坠落碰撞427

8.3 参数化设计435

8.3.1 参数化设计语言介绍435

8.3.2 参数化设计语言的功能435

8.3.3 实例——梁结构参数化设计437

8.4 子模型分析技术442

8.4.1 子模型分析技术综述442

8.4.2 子模型分析基本过程443

8.4.3 实例——带孔长方形板条子模型分析447

8.5 自适应网格划分技术458

8.5.1 自适应网格划分技术综述458

8.5.2 实例——热传导问题自适应网格划分461

8.6 单元的生死技术464

8.6.1 单元的生死技术综述465

8.6.2 实例——杆件单元生死467

8.7 本章小结472

8.8 习题473

附录A 弹性力学的基本方程474

附录B ANSYS程序中常用量和单位478

附录C ANSYS结构分析常用命令参考480