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第1章 ANSYS13.0概述1

1.1 有限元方法简介1

1.1.1 有限元方法的基本思想1

1.1.2 有限元方法特点1

1.1.3 有限元分析基本步骤2

1.2 ANSYS产品简介2

1.2.1 ANSYS系列产品发展过程2

1.2.2 ANSYS13.0技术特点3

1.2.3 ANSYS13.0功能创新3

1.2.4 ANSYS13.0使用环境6

1.2.5 ANSYS13.0软件功能6

1.2.6 ANSYS13.0文件系统8

1.3 ANSYS13.0的基本操作9

1.3.1 ANSYS13.0启动9

1.3.2 ANSYS13.0用户界面10

1.3.3 ANSYS13.0退出12

1.4 ANSYS13.0典型分析过程13

1.4.1 前处理13

1.4.2 加载求解13

1.4.3 后处理13

1.5 ANSYS13.0的帮助文件14

本章小结15

思考题16

常见疑难问题解析16

第2章 ANSYS分析的基本步骤17

2.1 分析问题17

2.2 建立几何模型17

2.2.1 自底向上建模方法18

2.2.2 自顶向下建模方法28

2.2.3 实体模型的布尔操作32

2.2.4 从其他系统导入模型45

2.3 创建有限元模型47

2.3.1 设定单元属性47

2.3.2 网格划分控制54

2.3.3 自由网格划分与映射网格划分59

2.3.4 网格质量检查和修改60

2.3.5 直接生成单元网格的方法62

2.4 施加载荷64

2.4.1 载荷概述64

2.4.2 施加载荷68

2.4.3 设定载荷步选项75

2.5 求解78

2.5.1 求解器79

2.5.2 求解多步载荷80

2.5.3 求解注意事项82

2.6 后处理83

2.6.1 后处理概述83

2.6.2 通用后处理器83

2.6.3 时间历程后处理器85

2.7 工程实例：简单台柱静力分析86

2.7.1 问题描述86

2.7.2 问题分析86

2.7.3 求解步骤86

2.7.4 简单台柱静力分析完整命令流95

本章小结96

思考题96

常见疑难问题解析96

第3章 线性静力分析98

3.1 线性静力分析基本过程98

3.1.1 静力分析概述98

3.1.2 线性静力分析基本步骤99

3.2 杆系结构静力分析102

3.2.1 杆系结构的定义102

3.2.2 ANSYS常用的杆单元102

3.2.3 实例分析：人字形屋架的静力分析103

3.3 梁结构静力分析115

3.3.1 梁结构的定义115

3.3.2 ANSYS常用的梁单元115

3.3.3 实例分析：工字截面梁平面弯曲分析115

3.4 板壳结构静力分析125

3.4.1 板壳结构的定义125

3.4.2 ANSYS常用的板壳单元126

3.4.3 实例分析：薄板圆孔构件承载分析126

3.5 工程实例：龙门起重机主梁静力分析134

3.5.1 问题描述134

3.5.2 问题分析135

3.5.3 求解步骤135

3.5.4 龙门起重机主梁静力分析完整命令流145

本章小结147

思考题147

常见疑难问题解析148

第4章 热学分析150

4.1 热学分析简介150

4.1.1 基本传热方式150

4.1.2 热学分析的分类151

4.1.3 热学分析的基本材料属性151

4.1.4 热学分析的边界条件152

4.1.5 热学分析参数符号和单元153

4.2 稳态热分析154

4.2.1 稳态热分析概述154

4.2.2 实例分析：实心圆柱体的稳态热传导过程分析154

4.2.3 实心圆柱体的稳态热传导过程分析完整命令流165

4.3 瞬态热分析166

4.3.1 瞬态热分析概述167

4.3.2 实例分析：平板对接焊过程模拟167

4.3.3 平板对接焊过程模拟完整命令流179

4.4 热辐射分析184

4.4.1 热辐射分析概述184

4.4.2 实例分析：黑体热辐射分析184

4.4.3 黑体热辐射分析完整求解命令流190

4.5 相变热分析190

4.5.1 相变热分析概述191

4.5.2 实例分析：冰块融化的热分析191

4.5.3 完整命令流206

4.6 热-结构耦合场分析208

4.6.1 热-结构耦合场概述208

4.6.2 实例分析：压力容器热-结构耦合分析209

4.6.3 压力容器热-结构耦合分析完整命令流217

4.7 工程实例：金刚石膜的残余热应力计算221

4.7.1 问题描述和分析221

4.7.2 求解步骤222

4.7.3 金刚石膜的残余热应力完整命令流233

本章小结235

思考题235

常见疑难问题解析236

第5章 动力学分析237

5.1 动力学分析简介237

5.2 模态分析238

5.2.1 概述238

5.2.2 实例分析一：桁架桥模态分析238

5.2.3 桁架桥模态分析完整命令流247

5.2.4 实例分析二：锚固式储液罐的模态分析250

5.2.5 锚固式储液罐的模态分析完整命令流257

5.3 谐响应分析258

5.3.1 概述259

5.3.2 实例分析：弹簧质量系统谐响应分析259

5.3.3 弹簧质量系统谐响应分析完整命令流264

5.4 瞬态动力学分析265

5.4.1 概述265

5.4.2 实例分析：预应力T梁瞬态分析265

5.4.3 预应力T梁瞬态分析完整命令流273

5.5 谱分析275

5.5.1 概述275

5.5.2 实例分析：独塔两跨斜拉桥谱分析276

5.5.3 独塔两跨斜拉桥谱分析完整命令流294

本章小结299

思考题299

常见疑难问题解析300

第6章 非线性分析301

6.1 非线性分析概论301

6.1.1 非线性行为的原因302

6.1.2 非线性分析的特殊性303

6.2 非线性分析的基本步骤304

6.2.1 前处理304

6.2.2 加载求解305

6.2.3 后处理306

6.3 几何非线性分析309

6.3.1 概述309

6.3.2 实例分析：悬臂梁屈曲分析312

6.3.3 实例分析：二力杆件的大变形分析319

6.4 材料非线性分析327

6.4.1 材料非线性概述328

6.4.2 实例分析：均质圆棒基于双线性本构模型下的应力-应变响应329

6.4.3 实例分析：基于Chaboche循环本构模型下的应力响应336

6.5 状态非线性分析（接触分析）347

6.5.1 接触分析概述347

6.5.2 实例分析：钢球／PMMA平面试样的径向微动接触分析349

6.5.3 实例分析：微动垫作用下的循环弯曲接触分析371

本章小结386

思考题386

常见疑难问题解析386

第7章 疲劳断裂问题分析388

7.1 疲劳断裂概述388

7.1.1 应力强度因子定义389

7.1.2 J积分定义389

7.1.3 能量释放率定义389

7.2 断裂疲劳问题分析的基本步骤390

7.2.1 建立断裂模型390

7.2.2 施加有限元边界条件392

7.2.3 进行弹塑性分析392

7.2.4 计算断裂参数392

7.3 工程实例：线弹性断裂分析397

7.3.1 问题描述397

7.3.2 问题分析397

7.3.3 求解步骤398

7.3.4 CT式样断裂应力强度因子计算分析完整命令流405

7.4 工程实例：弹塑性J积分计算407

7.4.1 问题描述408

7.4.2 问题分析408

7.4.3 求解步骤408

7.4.4 中心裂纹板断裂J积分计算分析完整命令流421

本章小结425

思考题425

常见疑难问题解析425

第8章 优化设计427

8.1 优化设计概述427

8.1.1 什么是优化设计427

8.1.2 基本概念427

8.2 优化设计分析基本步骤429

8.2.1 生成分析文件429

8.2.2 建立优化过程中的参数432

8.2.3 进入OPT，指定分析文件（OPT）433

8.2.4 声明优化变量433

8.2.5 选择优化工具或优化方法434

8.2.6 指定优化循环控制方式435

8.2.7 进行优化分析436

8.2.8 查看设计序列结果437

8.3 工程实例：矩形截面梁的结构优化438

8.3.1 问题描述438

8.3.2 问题分析438

8.3.3 求解步骤439

8.3.4 矩形截面梁结构优化完整命令流450

8.4 工程实例：汽车起重机吊臂结构优化451

8.4.1 问题描述452

8.4.2 问题分析452

8.4.3 求解步骤452

8.4.4 汽车起重机吊臂结构优化完整命令流465

本章小结468

思考题469

常见疑难问题解析469

参考文献470