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第0章 绪论1

0.1 ANSYS公司简介1

0.2 ANSYS系列产品简介1

0.2.1 结构分析体系2

0.2.2 电磁场分析体系2

0.2.3 流体力学分析体系2

0.2.4 行业化定制模块3

0.2.5 仿真模型建造系统3

0.2.8 客户化开发平台（ANSYS Workbench SDK）4

0.2.7 多目标快速优化工具4

0.2.6 设计人员快捷分析工具箱4

0.3 ANSYS理论基础（有限元法）简介5

0.3.1 有限元法的基本思想5

0.3.2 有限元法的特点6

0.4 ANSYS分析的基本过程6

0.4.1 前处理7

0.4.2 加载并求解7

0.4.3 后处理8

1.1.1 自底向上创建几何模型10

1.1 几何建模概论10

第1章 几何建模10

第1部分 基础知识10

1.1.2 自顶向下创建几何模型11

1.1.3 布尔运算建模11

1.1.4 拖拉和旋转建模11

1.1.5 移动和复制建模11

1.1.6 模型的修改（清除和删除）原则12

1.1.7 从IGES文件中将几何模型导入到ANSYS12

1.2.1 总体和局部坐标系13

1.2 坐标系简介13

1.2.2 显示坐标系16

1.2.3 节点坐标系16

1.2.4 单元坐标系17

1.2.5 结果坐标系17

1.3 工作平面的使用18

1.3.1 定义一个新的工作平面18

1.3.2 控制工作平面的显示和样式19

1.3.3 移动工作平面19

1.3.6 工作平面的高级用途20

1.3.5 还原一个已定义的工作平面20

1.3.4 旋转工作平面20

1.4 自底向上创建几何模型22

1.4.1 关键点23

1.4.2 硬点24

1.4.3 线25

1.4.4 面28

1.4.5 体30

1.5.1 创建面体素31

1.5 自顶向下创建几何模型（体素）31

1.5.2 创建实体体素32

1.6 使用布尔操作修正几何模型34

1.6.1 布尔运算的设置34

1.6.2 布尔运算之后的图元编号35

1.6.3 交运算35

1.6.4 两两相交36

1.6.5 相加36

1.6.6 相减37

1.6.7 利用工作平面作减运算38

1.6.9 分割39

1.6.8 搭接39

1.6.10 粘接（或合并）40

1.7 移动、复制和缩放几何模型40

1.7.1 按照样本生成图元41

1.7.2 由对称映像生成图元41

1.7.3 转换样本图元的坐标系41

1.7.4 实体模型图元的缩放42

1.8 从IGES文件中将几何模型导入到ANSYS43

1.8.1 使用SMOOTH选项44

1.8.2 使用FACETED选项44

1.9 本章小结45

第2章 划分网格46

2.1 有限元网格概论46

2.2 设定单元属性47

2.2.1 生成单元属性表47

2.2.2 在划分网格之前分配单元属性48

2.3 网格划分的控制50

2.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool）50

2.3.2 单元形状50

2.3.3 选择网格划分类型51

2.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing）52

2.3.4 控制单元边中点的位置52

2.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸53

2.3.7 局部网格划分控制54

2.3.8 内部网格划分控制54

2.3.9 生成过渡棱锥单元56

2.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式57

2.3.11 执行层网格划分57

2.4 自由网格划分和映射网格划分控制58

2.4.1 自由网格划分58

2.4.2 映射网格划分59

2.5.1 用xMESH命令生成网格64

2.5 给实体模型划分有限元网格64

2.5.2 生成带方向节点的梁单元网格65

2.5.3 在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元67

2.6 延伸和扫掠生成有限元模型68

2.6.1 延伸生成网格68

2.6.2 扫掠生成网格71

2.7 修正有限元模型73

2.7.1 局部细化网格73

2.7.2 移动和复制节点和单元76

2.7.3 控制面、线和单元的法向77

2.7.4 修改单元属性79

2.8 直接通过节点和单元生成有限元模型80

2.8.1 节点80

2.8.2 单元82

2.9 编号控制85

2.9.1 合并重复项85

2.9.2 编号压缩86

2.9.3 设定起始编号86

2.9.4 编号偏差87

2.10 本章小结88

第3章 施加载荷89

3.1 载荷概论89

3.1.1 什么是载荷89

3.1.2 载荷步、子步和平衡迭代90

3.1.3 时间参数91

3.1.4 阶跃载荷与倾斜载荷92

3.2 施加载荷93

3.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷93

3.2.2 施加载荷94

3.2.3 轴对称载荷与反作用力100

3.2.4 利用表格来施加载荷101

3.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件103

3.3 设定载荷步选项105

3.3.1 通用选项106

3.3.2 动力学分析选项109

3.3.3 非线性选项110

3.3.4 输出控制111

3.3.5 Biot-Savart选项112

3.3.6 谱分析选项112

3.3.7 创建多载荷步文件113

3.4 本章小结114

第4章 求解115

4.1 求解概论115

4.1.1 使用直接求解法116

4.1.2 使用稀疏矩阵直接解法求解器116

4.1.3 使用雅克比共轭梯度法求解器117

4.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器117

4.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器117

4.1.6 使用自动迭代解法选项118

4.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型119

4.1.7 获得解答119

4.2.1 使用Abridged Solution菜单选项120

4.2.2 使用求解控制对话框120

4.3 多载荷步求解121

4.3.1 多重求解法122

4.3.2 载荷步文件法122

4.3.3 数组参数法（矩阵参数法）123

4.4 重新启动分析124

4.4.1 重新启动一个分析125

4.4.2 多载荷步文件的重启动分析129

4.5 预测求解时间和估计文件大小131

4.5.1 估计运算时间131

4.5.2 估计文件的大小131

4.5.3 估计内存需求132

4.6 本章小结132

第5章 后处理133

5.1 后处理概述133

5.1.1 什么是后处理133

5.1.3 后处理可用的数据类型134

5.1.2 结果文件134

5.2 通用后处理器（POST1）135

5.2.1 将数据结果读入数据库135

5.2.2 图像显示结果142

5.2.3 列表显示结果149

5.2.4 表面操作155

5.2.5 将结果映射到某一路径上159

5.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示165

5.3 时间历程后处理器（POST26）166

5.3.1 定义和储存POST26变量167

5.3.2 检查变量169

5.3.3 POST26后处理器的其他功能171

5.4 本章小结172

第2部分 专题174

第6章 结构静力学分析174

6.1 结构静力学概论174

6.2 结构静力学分析的基本步骤174

6.2.1 建立模型175

6.2.2 设置求解控制选项175

6.2.3 设置其他求解选项179

6.2.4 施加载荷182

6.2.5 求解184

6.2.6 检查结果185

6.3 实例：悬臂梁的横向剪切应力分析186

6.3.1 问题的描述186

6.3.2 GUI路径模式187

6.3.3 命令流模式197

6.4 本章小结198

7.2 模态分析的基本步骤199

7.1 模态分析概论199

第7章 模态分析199

7.2.1 建模200

7.2.2 加载及求解200

7.2.3 扩展模态203

7.2.4 观察结果和后处理205

7.3 实例：压电变换器的自振频率分析206

7.3.1 问题描述206

7.3.2 GUI模式207

7.3.3 命令流模式219

7.4 本章小结221

第8章 谐响应分析222

8.1 谐响应分析概论222

8.1.1 完全法（Full Method）223

8.1.2 减缩法（Reduced Method）223

8.1.3 模态叠加法（Mode Superposition Method）223

8.1.4 3种方法的共同局限性224

8.2 谐响应分析的基本步骤224

8.2.1 建立模型（前处理）224

8.2.2 加载和求解225

8.2.3 观察模型（后处理）231

8.3 实例：弹簧质子系统的谐响应分析233

8.3.1 问题描述233

8.3.2 GUI模式234

8.3.3 命令流模式245

8.4 本章小结246

第9章 瞬态动力学分析247

9.1 瞬态动力学概论247

9.1.1 完全法（Full Method）247

9.1.3 减缩法（Reduced Method）248

9.1.2 模态叠加法（Mode Superposition Method）248

9.2 瞬态动力学分析的基本步骤249

9.2.1 前处理249

9.2.2 建立初始条件249

9.2.3 设定求解控制器250

9.2.4 设定其他求解选项252

9.2.5 施加载荷253

9.2.6 设定多载荷步254

9.2.8 后处理255

9.2.7 瞬态求解255

9.3 实例：哥伦布阻尼的自由振动分析257

9.3.1 问题描述258

9.3.2 GUI模式258

9.3.3 命令流模式271

9.4 本章小结272

第10章 谱分析273

10.1 谱分析概论273

10.1.1 响应谱273

10.2.1 前处理274

10.2 谱分析的基本步骤274

10.1.3 功率谱密度（PSD）274

10.1.2 动力设计分析方法（DDAM）274

10.2.2 模态分析275

10.2.3 谱分析275

10.2.4 扩展模态278

10.2.5 合并模态279

10.2.6 后处理281

10.3 实例：支撑平板的动力效果分析282

10.3.1 问题描述282

10.3.2 GUI模式283

10.3.3 命令流模式307

10.4 本章小结309

第11章 非线性分析310

11.1 非线性分析概论310

11.1.1 非线性行为的原因310

11.1.2 非线性分析的基本信息311

11.1.3 几何非线性314

11.1.4 材料非线性315

11.1.5 其他非线性问题319

11.2.2 设置求解控制器320

11.2 非线性分析的基本步骤320

11.2.1 前处理（建模和分网）320

11.2.3 设定其他求解选项322

11.2.4 加载324

11.2.5 求解325

11.2.6 后处理325

11.3 实例：螺栓的蠕变分析327

11.3.1 问题描述327

11.3.2 GUI模式327

11.4 本章小结335

11.3.3 命令流模式335

第12章 结构屈曲分析336

12.1 结构屈曲概论336

12.2 结构屈曲分析的基本步骤336

12.2.1 前处理337

12.2.2 获得静力解337

12.2.3 获得特征值屈曲解338

12.2.4 扩展解339

12.2.5 后处理（观察结果）341

12.3.2 GUI模式342

12.3 实例：框架结构的屈曲分析342

12.3.1 问题描述342

12.3.3 命令流模式357

12.4 本章小结360

第13章 接触问题分析361

13.1 接触问题概论361

13.1.1 一般分类361

13.1.2 接触单元361

13.2.2 识别接触对363

13.2.1 建立模型，并划分网格363

13.2 接触分析的步骤363

13.2.3 定义刚性目标面364

13.2.4 定义柔性接触面365

13.2.5 设置实常数和单元关键点367

13.2.6 控制刚性目标面的运动368

13.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件369

13.2.8 定义求解选项和载荷步369

13.2.9 求解370

13.2.10 查看结果370

13.3.1 问题描述372

13.3 实例：陶瓷套管的接触分析372

13.3.2 GUI模式373

13.3.3 命令流模式386

13.4 本章小结391

第14章 结构优化设计392

14.1 结构优化设计概论392

14.2 优化设计的基本步骤394

14.2.1 生成分析文件395

14.2.2 建立优化过程中的参数398

14.2.4 指定优化变量399

14.2.3 进入OPT处理器指定分析文件399

14.2.5 选择优化工具或优化方法400

14.2.6 指定优化循环控制方式401

14.2.7 进行优化分析402

14.2.8 查看设计序列结果403

14.3 实例：框架结构的优化设计404

14.3.1 问题描述404

14.3.2 GUI模式404

14.3.3 命令流模式417

14.4 本章小结422