ANSYS有限元分析與工程應用

內容概要

以往介紹ANSYS應用實例的書籍，要么只給出GUI操作路徑，要么只給出命令流，或者雖然同時給出GUI操作路徑和命令流，但是大多是用GUI操作路徑分析完成后再附上實例的命令流，相互之間沒有對應銜接，不便于學習。為此，本書按照GUI界面操作和命令流相結合的方式，幫助用戶掌握大型通用有限元軟件ANSYS及其在各專業(yè)領域的應用，提高GUI界面操作能力，讀懂命令流直至具備獨立編寫命令流能力。本書共分為8章，主要內容包括：ANSYS13.0概述；ANSYS分析的基本步驟，即分析問題、建立幾何模型、創(chuàng)建有限元模型、施加載荷、求解，以及后處理分析；線性靜力分析；熱學分析；動力學分析；非線性分析；疲勞斷裂問題分析；優(yōu)化設計。

書籍目錄

第1章 ANSYS13.0概述（1）
1.1 有限元方法簡介（1）
1.1.1 有限元方法的基本思想（1）
1.1.2 有限元方法特點（1）
1.1.3 有限元分析基本步驟（2）
1.2 ANSYS產品簡介（2）
1.2.1 ANSYS系列產品發(fā)展過程（2）
1.2.2 ANSYS13.0技術特點（3）
1.2.3 ANSYS13.0功能創(chuàng)新（3）
1.2.4 ANSYS13.0使用環(huán)境（6）
1.2.5 ANSYS13.0軟件功能（6）
1.2.6 ANSYS13.0文件系統(tǒng)（8）
1.3 ANSYS13.0的基本操作（9）
1.3.1 ANSYS13.0啟動（9）
1.3.2 ANSYS13.0用戶界面（10）
1.3.3 ANSYS13.0退出（12）
1.4 ANSYS13.0典型分析過程（13）
1.4.1 前處理（13）
1.4.2 加載求解（13）
1.4.3 后處理（13）
1.5 ANSYS13.0的幫助文件（14）
本章小結（15）
思考題（16）
常見疑難問題解析（16）
第2章 ANSYS分析的基本步驟（17）
2.1 分析問題（17）
2.2 建立幾何模型（17）
2.2.1 自底向上建模方法（18）
2.2.2 自頂向下建模方法（28）
2.2.3 實體模型的布爾操作（32）
2.2.4 從其他系統(tǒng)導入模型（45）
2.3 創(chuàng)建有限元模型（47）
2.3.1 設定單元屬性（47）
2.3.2 網格劃分控制（54）
2.3.3 自由網格劃分與映射網格劃分（59）
2.3.4 網格質量檢查和修改（60）
2.3.5 直接生成單元網格的方法（62）
2.4 施加載荷（64）
2.4.1 載荷概述（64）
2.4.2 施加載荷（68）
2.4.3 設定載荷步選項（75）
2.5 求解（78）
2.5.1 求解器（79）
2.5.2 求解多步載荷（80）
2.5.3 求解注意事項（82）
2.6 后處理（83）
2.6.1 后處理概述（83）
2.6.2 通用后處理器（83）
2.6.3 時間歷程后處理器（85）
2.7 工程實例：簡單臺柱靜力分析（86）
2.7.1 問題描述（86）
2.7.2 問題分析（86）
2.7.3 求解步驟（86）
2.7.4 簡單臺柱靜力分析完整命令流（95）
本章小結（96）
思考題（96）
常見疑難問題解析（96）
第3章 線性靜力分析（98）
3.1 線性靜力分析基本過程（98）
3.1.1 靜力分析概述（98）
3.1.2 線性靜力分析基本步驟（99）
3.2 桿系結構靜力分析（102）
3.2.1 桿系結構的定義（102）
3.2.2 ANSYS常用的桿單元（102）
3.2.3 實例分析：人字形屋架的靜力分析（103）
3.3 梁結構靜力分析（115）
3.3.1 梁結構的定義（115）
3.3.2 ANSYS常用的梁單元（115）
3.3.3 實例分析：工字截面梁平面彎曲分析（115）
3.4 板殼結構靜力分析（125）
3.4.1 板殼結構的定義（125）
3.4.2 ANSYS常用的板殼單元（126）
3.4.3 實例分析：薄板圓孔構件承載分析（126）
3.5 工程實例：龍門起重機主梁靜力分析（134）
3.5.1 問題描述（134）
3.5.2 問題分析（135）
3.5.3 求解步驟（135）
3.5.4 龍門起重機主梁靜力分析完整命令流（145）
本章小結（147）
思考題（147）
常見疑難問題解析（148）
第4章 熱學分析（150）
4.1 熱學分析簡介（150）
4.1.1 基本傳熱方式（150）
4.1.2 熱學分析的分類（151）
4.1.3 熱學分析的基本材料屬性（151）
4.1.4 熱學分析的邊界條件（152）
4.1.5 熱學分析參數符號和單元（153）
4.2 穩(wěn)態(tài)熱分析（154）
4.2.1 穩(wěn)態(tài)熱分析概述（154）
4.2.2 實例分析：實心圓柱體的穩(wěn)態(tài)熱傳導過程分析（154）
4.2.3 實心圓柱體的穩(wěn)態(tài)熱傳導過程分析完整命令流（165）
4.3 瞬態(tài)熱分析（166）
4.3.1 瞬態(tài)熱分析概述（167）
4.3.2 實例分析：平板對接焊過程模擬（167）
4.3.3 平板對接焊過程模擬完整命令流（179）
4.4 熱輻射分析（184）
4.4.1　熱輻射分析概述（184）
4.4.2　實例分析：黑體熱輻射分析（184）
4.4.3　黑體熱輻射分析完整求解命令流（190）
4.5　相變熱分析（190）
4.5.1　相變熱分析概述（191）
4.5.2　實例分析：冰塊融化的熱分析（191）
4.5.3 完整命令流（206）
4.6 熱-結構耦合場分析（208）
4.6.1 熱-結構耦合場概述（208）
4.6.2 實例分析：壓力容器熱-結構耦合分析（209）
4.6.3　壓力容器熱-結構耦合分析完整命令流（217）
4.7 工程實例：金剛石膜的殘余熱應力計算（221）
4.7.1 問題描述和分析（221）
4.7.2 求解步驟（222）
4.7.3 金剛石膜的殘余熱應力完整命令流（233）
本章小結（235）
思考題（235）
常見疑難問題解析（236）
第5章 動力學分析（237）
5.1 動力學分析簡介（237）
5.2 模態(tài)分析（238）
5.2.1 概述（238）
5.2.2 實例分析一：桁架橋模態(tài)分析（238）
5.2.3 桁架橋模態(tài)分析完整命令流（247）
5.2.4 實例分析二：錨固式儲液罐的模態(tài)分析（250）
5.2.5 錨固式儲液罐的模態(tài)分析完整命令流（257）
5.3 諧響應分析（258）
5.3.1 概述（259）
5.3.2 實例分析：彈簧質量系統(tǒng)諧響應分析（259）
5.3.3 彈簧質量系統(tǒng)諧響應分析完整命令流（264）
5.4 瞬態(tài)動力學分析（265）
5.4.1 概述（265）
5.4.2 實例分析：預應力T梁瞬態(tài)分析（265）
5.4.3 預應力T梁瞬態(tài)分析完整命令流（273）
5.5 譜分析（275）
5.5.1 概述（275）
5.5.2 實例分析：獨塔兩跨斜拉橋譜分析（276）
5.5.3 獨塔兩跨斜拉橋譜分析完整命令流（294）
本章小結（299）
思考題（299）
常見疑難問題解析（300）
第6章 非線性分析（301）
6.1 非線性分析概論（301）
6.1.1 非線性行為的原因（302）
6.1.2 非線性分析的特殊性（303）
6.2 非線性分析的基本步驟（304）
6.2.1 前處理（304）
6.2.2 加載求解（305）
6.2.3 后處理（306）
6.3 幾何非線性分析（309）
6.3.1 概述（309）
6.3.2 實例分析：懸臂梁屈曲分析（312）
6.3.3 實例分析：二力桿件的大變形分析（319）
6.4 材料非線性分析（327）
6.4.1 材料非線性概述（328）
6.4.2 實例分析：均質圓棒基于雙線性本構模型下的應力-應變響應（329）
6.4.3 實例分析：基于Chaboche 循環(huán)本構模型下的應力響應（336）
6.5 狀態(tài)非線性分析（接觸分析）（347）
6.5.1 接觸分析概述（347）
6.5.2 實例分析：鋼球/PMMA 平面試樣的徑向微動接觸分析（349）
6.5.3 實例分析：微動墊作用下的循環(huán)彎曲接觸分析（371）
本章小結（386）
思考題（386）
常見疑難問題解析（386）
第7章 疲勞斷裂問題分析（388）
7.1 疲勞斷裂概述（388）
7.1.1　應力強度因子定義（389）
7.1.2 J積分定義（389）
7.1.3 能量釋放率定義（389）
7.2 斷裂疲勞問題分析的基本步驟（390）
7.2.1 建立斷裂模型（390）
7.2.2　施加有限元邊界條件（392）
7.2.3　進行彈塑性分析（392）
7.2.4　計算斷裂參數（392）
7.3 工程實例：線彈性斷裂分析（397）
7.3.1 問題描述（397）
7.3.2 問題分析（397）
7.3.3 求解步驟（398）
7.3.4 CT試樣斷裂應力強度因子計算分析完整命令流（405）
7.4　工程實例：彈塑性J積分計算（407）
7.4.1 問題描述（408）
7.4.2 問題分析（408）
7.4.3　求解步驟（408）
7.4.4　中心裂紋板斷裂J積分計算分析完整命令流（421）
本章小結（425）
思考題（425）
常見疑難問題解析（425）
第8章 優(yōu)化設計（427）
8.1 優(yōu)化設計概述（427）
8.1.1 什么是優(yōu)化設計（427）
8.1.2 基本概念（427）
8.2 優(yōu)化設計分析基本步驟（429）
8.2.1 生成分析文件（429）
8.2.2 建立優(yōu)化過程中的參數（432）
8.2.3 進入OPT，指定分析文件（OPT）（433）
8.2.4 聲明優(yōu)化變量（433）
8.2.5 選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法（434）
8.2.6 指定

章節(jié)摘錄

版權頁：   插圖：   6.建立幾何模型、劃分網格 1）創(chuàng)建節(jié)點 依次單擊： Main Menu→PreprOcessor→Modeling→Create→Nodes→In Active CS， 彈出“Create Nodes inActive Coordinate System”對話框。在“NODE Node number”選項的輸入欄中輸入“1”，在“X，Y，Z Location in active CS”選項的輸入欄中分別輸入“0”，“0”，“0”，單擊“Apply”按鈕，再次彈出“Creat Nodes in Active Coordinate System”對話框。在“NODENode number”選項的輸入欄中輸入“11”，在“X，Y，Z Location in active CS”選項的輸入欄中分別輸入“0”，“100”，“0”，單擊“OK”按鈕。 對應命令流： 2）打開節(jié)點編號和單元編號顯示控制 依次單擊：Utility Menu→PlotCtrls→Numbering，彈出“Plot Numbering Controls”對話框，勾選“NODE Node numbers”選項的復選框，設置為“On”，在“Elem／Attrib numbering”選項的下拉列表中選擇“Element numbers”，單擊“OK”按鈕。 對應命令流： 3）創(chuàng)建其他節(jié)點 依次單擊：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Nodes→Fill between Nds，彈出“Fill between Nds”拾取對話框，在圖形顯示窗口中選擇節(jié)點1和節(jié)點11。彈出“CreateNodes Between 2 Nodes”對話框，單擊“OK”按鈕。 對應命令流： 注意：完整命令流中上述代碼簡化為FILL。 7.生成單元 1）創(chuàng)建一個單元 依次單擊： Main Menu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→Auto Numbered→Thru Nodes，彈出“Elements from Nodes”拾取對話框，在圖形窗口拾取節(jié)點1和節(jié)點2，單擊“OK”按鈕，在圖形窗口中節(jié)點1和節(jié)點2之間將生成一個梁單元1。對應命令流： 2）創(chuàng)建其他單元 依次單擊：Main Menu→Preprocessor→Modeling→Copy→Elements→Auto Numbered，彈出“Copy Elems Auto—Num”拾取對話框，在圖形窗口拾取單元1，單擊“OK”按鈕，彈出“Copy Elements（Automatically—Numbered）”對話框，在“ITIME Total number of copies”選項的輸入欄中輸入“10”，在“NINC Node number increment”選項的輸入欄中輸入“1”，單擊“OK”按鈕。 對應命令流： 8.加載求解 1）定義求解類型 依次單擊：Main Menu→Solution→Analysis Type→New Analysis，彈出“New Analysis”對話框，在“【ANTYPE】 Type of analysis”選項組中選擇“Static”選項，單擊“OK”按鈕關閉該對話框。

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