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第1章 绪论1

1.1 ANSYS简介1

1.1.1 ANSYS软件在CAE市场的地位1

1.1.2 ANSYS的主要技术特点2

1.1.3 软件功能简介2

1.1.4 ANSYS 6.0的改进和新增的功能5

1.2 ANSYS 6.0的安装与启动5

1.2.1 系统要求5

1.2.2 安装过程6

1.2.3 设置环境参数7

第2章 ANSYS分析基本过程9

2.1 开始使用ANSYS9

2.1.1 ANSYS程序的启动9

2.1.2 总体界面介绍10

2.1.3 退出ANSYS11

2.2 ANSYS基本过程12

2.2.1 设定单元类型12

2.2.2 材料特性16

2.2.3 创建有限元模型19

2.2.4 加载和求解19

2.2.5 查看分析计算结果22

2.3.1 问题的描述23

2.3 结构静态分析实例23

2.3.2 建立几何模型24

2.3.3 定义材料29

2.3.4 划分网格30

2.3.5 加载31

2.3.6 求解32

2.3.7 查看计算结果33

3.1 概述35

3.1.1 实体建模和直接生成模型35

第3章 有限元模型35

3.1.2 CAD系统中输入实体模型36

3.1.3 建立模型的典型步骤36

3.2 规划分析37

3.2.1 类型（二维、三维等）37

3.2.2 线性单元和高次单元的选择37

3.2.3 不同单元连接的限制40

3.2.4 模型的对称性41

3.2.5 决定包含多少细节42

3.2.6 确定合适的网格密度42

3.3 坐标系42

3.3.1 总体和局部坐标系43

3.3.2 显示坐标系46

3.3.3 节点坐标系46

3.3.4 单元坐标系47

3.3.5 结果坐标系48

3.4 工作平面48

3.4.1 定义一个新的工作平面49

3.4.2 控制工作平面的显示和样式49

3.4.3 移动工作平面49

3.4.6 增强工作平面50

3.4.5 还原一个已定义的工作平面50

3.4.4 旋转工作平面50

3.4.7 捕捉增量51

3.4.8 显示栅格51

3.4.9 恢复容差51

3.4.10 坐标系类型51

3.4.11 工作平面的轨迹52

第4章 实体造型53

4.1 基本概念53

4.2 用自底向上的方法建模56

4.2.1 关键点56

4.2.2 硬点59

4.2.3 线60

4.2.4 面63

4.2.5 体65

4.3 用自顶向下的方法建模68

4.3.1 生成面体素68

4.3.2 生成实体体素70

4.4 用布尔运算处理实体模型73

4.4.1 布尔运算的设置73

4.4.2 交运算74

4.4.4 减运算77

4.4.3 加运算77

4.4.5 工作平面的减运算80

4.4.6 分类运算81

4.4.7 搭接81

4.4.8 分割82

4.4.9 粘接（或合并）83

4.4.10 布尔运算的替代84

4.5 移动和拷贝实体模型85

4.5.1 按照样本生成图元85

4.5.2 由对称映像生成图元86

4.5.3 将图元样本转换坐标系86

4.6 实体模型图元的缩放87

4.7.1 传递实体模型载荷88

4.7.2 标记88

4.7 实体模型加载88

4.7.3 实体模型载荷列表89

4.7.4 质量和惯量的计算90

4.8 实体建模中的注意事项90

4.8.1 实体模型图元的显示90

4.8.2 布尔操作失败91

4.8.3 建议采取的一些正确措施94

5.1.1 生成节点和单元的网格划分过程包括三个步骤97

5.1.2 自由网格和映射网格97

第5章 实体模型的网格划分97

5.1 实体模型的网格划分97

5.2 定义单元属性98

5.2.1 生成单元属性表98

5.2.2 分配单元属性98

5.3 网格划分控制100

5.3.1 网格划分工具100

5.3.2 单元形状100

5.3.4 控制边中节点的位置102

5.3.5 自由网格划分中的SmartSizing设置102

5.3.3 自由和映射网格102

5.3.6 映射网格划分的缺省单元尺寸104

5.3.7 局部网格划分控制105

5.3.8 内部网格划分控制106

5.3.9 生成过渡的棱锥单元110

5.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化形式112

5.3.11 对层进行网格划分113

5.4 自由网格和映射网格划分控制114

5.4.1 自由网格划分114

5.4.2 映射网格划分115

5.5.1 用xMESH命令生成网格122

5.5 实体模型的网格划分122

5.5.2 生成带有方向节点的梁单元网格123

5.5.3 由面生成体网格125

5.5.4 用xMESH命令的注意事项126

5.5.5 通过扫掠生成体网格126

5.5.6 中断网格划分操作130

5.5.7 单元形状检查130

5.6 改变网格134

5.6.1 对模型重新划分网格134

5.6.5 改进网格（只针对四面体单元网格）135

5.6.4 细化局部网格135

5.6.3 清除网格135

5.6.2 利用网格Accept/Reject提示135

5.7 一些提示和注意事项137

5.7.1 注意事项137

第6章 直接生成和输入模型139

6.1 直接生成模型的方法139

6.1.1 节点139

6.1.2 单元142

6.2 输入实体模型148

6.2.1 使用DEFAULT选项148

6.2.2 用DEPAULT选项输入IGES文件149

6.3 修改拓扑结构150

6.3.1 设置间隙绘图和列表的选项151

6.3.2 找出间隙152

6.3.3 删除几何图元153

6.3.4 合并间隙153

6.4 使用建模工具154

6.4.1 使用几何修改工具完成模型154

6.4.2 使用几何简化工具157

6.4.3 产生输入问题的一些原因163

6.5 使用ALTERNATE选项163

6.5.2 使用ALTERNATE选项的准则164

6.5.1 用ALTERNATE选项输入IGES文件164

第7章 加载167

7.1 载荷概述167

7.1.1 什么是载荷167

7.1.2 载荷步、子步和平衡迭代168

7.1.3 时间在跟踪中的作用169

7.1.4 阶跃载荷与坡道载荷170

7.2 如何加载171

7.2.1 实体模型载荷171

7.2.3 DOF约束172

7.2.2 有限单元载荷172

7.2.4 力（集中载荷）176

7.2.5 表面载荷178

7.2.6 体积载荷183

7.2.7 惯性载荷188

7.2.8 耦合场载荷190

7.2.9 轴对称载荷和反作用力190

7.2.10 DOF不产生任何阻抗的载荷191

7.3 如何指定载荷步选项191

7.3.1 通用选项191

7.3.2 动力学选项194

7.3.4 输出控制195

7.3.3 非线性选项195

7.3.5 Biot-Savart选项196

7.3.6 谱分析选项196

7.4 创建多载荷步文件197

第8章 求解199

8.1 求解器类型199

8.1.1 选择求解器199

8.1.2 使用直接求解法200

8.1.5 不完全乔勒斯基共轭梯度法201

8.1.4 雅可比共轭梯度法201

8.1.3 使用稀疏矩阵直接解法201

8.1.6 条件共轭梯度法202

8.1.7 自动迭代解法选项（快速）203

8.2 获得解答203

8.3 求解多步载荷204

8.3.1 多重求解法204

8.3.2 载荷步文件法204

8.3.3 矩阵参数法205

8.5 重新启动一个分析208

8.5.1 重新启动分析的要求208

8.4 中断正在运行的作业208

8.5.2 重新启动分析的步骤210

8.5.3 从不兼容的数据库重新启动非线性分析211

8.6 实施分开的求解步骤212

8.7 估计运行时间和文件大小212

8.7.1 估计运算时间213

8.7.2 估计文件的大小214

8.7.3 估计内存需求214

8.8 奇异解214

9.1.1 什么是后处理217

9.1 后处理概述217

第9章 后处理217

9.1.2 结果文件218

9.1.3 后处理可用的数据类型219

9.2 通用后处理器（POST1）概述219

9.3 将数据结果读入数据库219

9.3.1 读入结果数据220

9.3.2 其他恢复数据的选项220

9.3.3 创建单元表222

9.3.4 对主应力的专门研究226

9.4 在POST1中观察结果227

9.4.1 图像显示结果227

9.3.6 数据库复位227

9.3.5 读入FLOTRAN的计算结果227

9.4.2 合成表面结果234

9.4.3 用表格形式列出结果234

9.4.4 映射结果到某一路径上240

9.4.5 分析计算误差246

9.5 POST1的其他后处理内容246

9.5.1 将计算结果旋转到不同坐标系中247

9.5.2 在结果数据中进行数学运算248

9.5.3 产生及组合载荷工况251

9.5.4 将计算结果映射到不同网格上或已划分网格的边界上256

9.5.5 在数据库中创建或修改结果数据257

9.5.6 磁场命令宏257

9.6 时间历程后处理器（POST26）259

9.6.1 定义和存储POST26变量259

9.6.2 检查变量261

9.6.3 POST26后处理器的其他功能264

第10章 结构静力分析267

10.1 结构分析概述267

10.2 结构线性静力分析268

10.3.1 非线性结构的定义269

10.3.2 非线性行为的原因269

10.3 结构非线性静力分析269

10.3.3 非线性分析的特殊性270

10.4 非线性分析步骤综述274

10.4.1 建模274

10.4.2 加载并求解275

10.4.3 检查结果280

10.4.4 终止正在运行的工作与重新启动283

10.5 结构静力分析实例283

10.5.1 问题描述283

10.5.2 问题详细说明283

10.5.3 GUI分析过程283

10.5.4 分析过程的命令行方式296

第11章 几何非线性分析301

11.1 大应变效应301

11.1.1 大应变的特殊建模302

11.1.2 非线性分析的建议和准则304

11.1.3 非线性分析中的一些选项307

11.1.4 检验分析结果310

11.2 大应变分析实例311

11.2.1 问题的描述311

11.2.2 问题的详细说明311

11.2.3 分析过程312

11.2.4 分析过程的命令行方式321

12.1 什么是塑性325

第12章 材料非线性分析325

12.2 塑性理论介绍326

12.3 塑性选项328

12.4 怎样使用塑性329

12.5 塑性分析实例331

12.5.1 问题描述331

12.5.2 问题详细说明332

12.5.3 分析过程332

12.5.4 塑性实例分析的命令流方式342

13.1 概述347

第13章 模态分析347

13.2 模态分析步骤348

13.2.1 建模348

13.2.2 加载及求解348

13.2.3 扩展模态354

13.2.4 观察结果355

13.3 实例分析357

13.3.1 建立模型358

13.3.2 定义材料360

13.3.3 划分网格361

13.3.4 求解363

13.3.6 命令流或批处理方式365

13.3.5 观察结果365

第14章 APDL开发指南369

14.1 参数应用369

14.1.1 参数定义369

14.1.2 删除参数371

14.1.3 参数值的使用372

14.1.4 参数值替换方式374

14.1.5 参数列表374

14.1.6 参数的存储和恢复374

14.2.1 数组型参数的概念和分类375

14.2 数组型参数375

14.2.2 数组型参数的定义和显示377

14.2.3 数组型参数的赋值378

14.2.4 数组型参数间的运算386

14.2.5 数组型参数的矢量图形显示390

14.3 数据文件的输入输出391

14.3.1 文件的打开和写入391

14.3.2 数据文件的读取393

14.4 APDL宏程序设计394

14.4.1 宏程序文件的命名规则394

14.4.2 在ANSYS下创建宏程序395

14.4.4 创建宏程序库396

14.4.3 使用文本编辑器创建宏程序396

14.4.5 执行宏程序397

14.4.6 宏程序的局部参数398

14.4.7 宏程序的流程控制398

14.4.8 宏程序中应用STATUS和RETURN参数401

14.4.9 宏程序中应用组件和集合401

14.4.10 宏程序示例402

14.5 与GUI的交互设计403

14.5.1 定制工具栏403

14.5.2 提示用户输入405

14.5.3 对话框提示406

14.5.4 定制自己的输出消息407

14.5.5 创建进程状态窗408

14.5.6 实现图形拾取410

14.6 宏程序的加密410

14.6.1 加密前的准备工作410

14.6.2 创建加密的宏程序411

14.6.3 加密宏程序的执行411

第15章 高级技术分析413

15.1 自适应网格划分413

15.1.1 自适应网格划分的先决条件413

15.1.3 基本过程的修改414

15.1.2 基本过程414

15.1.4 自适应网格划分的一些说明416

15.1.5 自适应网格划分实例417

15.2 子模型418

15.2.1 什么是子模型418

15.2.2 如何作子模型分析419

15.2.3 壳到体子模型424

15.3 子结构425

15.3.1 什么是子结构425

15.3.3 生成部分：生成超单元426

15.3.2 如何使用子结构426

15.3.4 使用部分：使用超单元430

15.3.5 扩展部分：在超单元中扩展求解结果434

15.3.6 自顶而下子结构分析435

15.3.7 超单元嵌套436

15.3.8 有预应力的子结构436

15.4 单元生死控制437

15.4.1 单元生死是如何工作的437

15.4.2 如何使用单元生死特性438

15.4.3 使用ANSYS结果控制单元生死441

15.4.4 进一步的说明441