ANSYS 18.2 有限元分析与应用实例
作者：高耀东，郭喜平，张宝琴 等编著
出版时间：2019年版
内容简介
　　本书在总结作者多年教学和工程经验的基础上，从使学习者快速入门并能够解决实际问题的角度出发，介绍了有限单元法的基础理论、ANSYS软件的使用方法及其在机械工程领域的应用实例等。本书的中心是ANSYS软件应用，其他内容围绕该中心展开，目的是引领读者从实际应用出发，由浅入深，逐渐掌握ANSYS软件和有限单元法理论。力求使读者能够在较短时间内，既知其然，又知其所以然，真正掌握ANSYS软件和有限元分析方法，并能将其灵活应用于实际问题中。全书包括80多个ANSYS软件应用实例，每种分析类型都配备了入门实例和高级实例，并尽量涵盖其在实际中的主要应用。每个实例都提供了操作命令流，为方便读者学习，入门实例还介绍了GUI操作方法。本书可以作为高等院校机械、建筑、力学类专业本科生和研究生的教科书，也可以作为工程技术人员学习有限单元法和ANSYS软件的参考书。
目录
目 录
第1章　有限单元法基本概念/t1
1．1 引言/t1
1．2 有限单元法的基本原理/t2
1．2．1 结构离散化/t2
1．2．2 单元刚度矩阵/t2
1．2．3 结构总体刚度方程/t5
第2章　平面问题的有限单元法/t7
2．1 平面问题概述/t7
2．1．1 平面应力问题/t7
2．1．2 平面应变问题/t8
2．2 结构离散化/t9
2．3 位移函数/t10
2．3．1 位移函数的一般形式/t10
2．3．2 3节点三角形单元的位移函数/t11
2．3．3 形函数的性质/t12
2．3．4 位移函数与解的收敛性/t13
2．4 单元刚度矩阵/t14
2．4．1 3节点三角形单元的单元刚度矩阵/t14
2．4．2 单元刚度矩阵的性质/t16
2．5 载荷移置与等效节点载荷/t17
2．6 结构总体刚度方程/t18
2．6．1 结构总体刚度方程的建立/t19
2．6．2 形成结构总体刚度矩阵的方法/t21
2．6．3 结构总体刚度矩阵的性质/t22
2．7 位移边界条件的处理/t23
2．7．1 降阶法/t24
2．7．2 对角元置1法/t24
2．7．3 对角元乘大数法/t25
2．8 应力计算及导出结果的计算/t26
2．8．1 单元应力及应变的计算/t26
2．8．2 主应力和主方向/t26
2．8．3 节点的应力/t27
2．9 解题示例/t27
2．10 6节点三角形单元/t31
2．10．1 面积坐标/t31
2．10．2 位移函数/t32
2．10．3 单元应变/t33
2．10．4 单元应力/t33
2．10．5 单元刚度矩阵/t33
第3章　最小势能原理和有限单元法/t37
3．1 最小势能原理/t37
3．2 基于最小势能原理的有限单元法/t38
3．3 对有限单元法收敛和精度的分析/t39
3．3．1 相容性要求/t39
3．3．2 完备性要求/t40
3．3．3 收敛和精度/t40
第4章　三维问题的有限单元法/t42
4．1 三维应力状态/t42
4．2 三维问题的四面体单元/t43
4．2．1 位移函数/t43
4．2．2 单元刚度矩阵/t44
4．2．3 载荷移置与等效节点载荷/t44
4．3 轴对称问题及其有限单元法/t45
4．3．1 轴对称问题/t45
4．3．2 轴对称问题的有限单元法/t46
第5章　梁单元/t48
5．1 直梁平面弯曲问题及梁单元/t48
5．1．1 直梁平面弯曲问题/t48
5．1．2 直梁平面弯曲问题的有限单元法/t48
5．2 铁摩辛柯梁单元/t52
第6章　等参数单元/t55
6．1 4节点矩形单元/t55
6．2 平面4节点等参数单元/t56
6．2．1 坐标变换和等参数单元/t56
6．2．2 单元刚度矩阵的计算/t58
6．2．3 其他参数单元/t60
6．3 高斯积分法/t60
6．4 剪切闭锁、体积闭锁、沙漏等概念简介/t62
6．4．1 剪切闭锁/t62
6．4．2 体积闭锁/t62
6．4．3 沙漏/t63
第7章　板壳单元/t67
7．1 板弯曲的有限单元法/t67
7．1．1 克希霍夫（Kirchhoff）薄板理论/t67
7．1．2 基于薄板理论的非协调板单元/t69
7．1．3 考虑横向剪切影响的平板弯曲单元/t71
7．2 薄壳结构的有限单元法/t73
第8章　有限元方程解法/t75
8．1 概述/t75
8．2 总体刚度矩阵的一维变带宽存储/t75
8．3 直接法/t76
8．3．1 高斯消元法/t76
8．3．2 LU分解法/t76
8．3．3 波前法/t77
8．4 迭代法/t79
8．4．1 雅可比迭代法和赛德尔迭代法/t79
8．4．2 共轭梯度法/t80
第9章　结构动力学分析/t83
9．1 结构的动力学方程/t83
9．2 结构的自振频率和振型/t84
9．2．1 概述/t84
9．2．2 基本QR法/t85
9．2．3 兰索斯法/t85
9．3 结构动力响应的求解方法/t86
9．3．1 直接积分法/t87
9．3．2 振型叠加法/t88
第10章　ANSYS的基本使用方法/t90
10．1 实例E10-1――平面桁架的受力分析/t90
10．1．1 问题描述及解析解/t90
10．1．2 分析步骤/t90
10．1．3 命令流/t94
10．2 ANSYS的主要功能/t95
10．3 ANSYS的特点/t96
10．4 ANSYS产品简介/t96
10．5 处理器/t97
10．6 ANSYS软件的使用/t97
10．6．1 ANSYS软件解决问题的步骤/t97
10．6．2 命令输入方法/t98
10．7 图形用户界面/t99
10．7．1 图形用户界面（GUI）/t99
10．7．2 对话框及其组成控件/t100
10．7．3 ANSYS的菜单系统/t102
练习题/t105
第11章　实体建模技术/t106
11．1 概述/t106
11．2 基本建模技术/t106
11．2．1 关键点的创建/t106
11．2．2 线的创建/t107
11．2．3 面的创建/t115
11．2．4 体的创建/t118
11．3 工作平面/t119
11．3．1 工作平面的设置/t120
11．3．2 工作平面的偏移和旋转/t120
11．4 高级建模技术/t124
11．4．1 布尔运算/t124
11．4．2 挤出/t129
11．4．3 有关实体建模的其他操作/t130
练习题/t138
第12章　有限元模型的创建/t140
12．1 几何模型的单元划分/t144
12．1．1 单元划分的步骤/t144
12．1．2 单元类型/t144
12．1．3 定义实常数/t145
12．1．4 材料属性/t145
12．1．5 截面/t147
12．1．6 分配单元属性/t150
12．1．7 单元形状及划分方法选择/t151
12．1．8 单元尺寸控制/t151
12．1．9 划分单元命令/t154
12．1．10 MeshTool对话框/t154
12．1．11 单元形状检查/t154
12．1．12 修改网格/t156
12．2 常用ANSYS单元类型/t158
12．2．1 概述/t158
12．2．2 LINK11/t162
12．2．3 LINK180/t163
12．2．4 BEAM188/t165
12．2．5 BEAM189/t174
12．2．6 PLANE182/t176
12．2．7 PLANE183/t179
12．2．8 SOLID185/t184
12．2．9 SOLID186/t187
12．2．10 SHELL181/t191
12．3 ANSYS结构分析常用材料模型/t201
12．3．1 常用材料模型的分类/t201
12．3．2 常用材料模型的创建/t202
12．4 直接生成有限元模型/t203
12．4．1 节点的创建和操作/t203
12．4．2 单元的创建和操作/t204
12．5 创建有限元模型的高级技术/t205
12．5．1 自适应单元划分/t205
12．5．2 子模型技术/t207
第13章　加载和求解/t210
13．1 载荷和载荷步/t210
13．1．1 载荷的类型/t210
13．1．2 载荷步、子步和平衡迭代/t211
13．1．3 载荷步选项/t211
13．2 DOF 约束/t216
13．2．1 施加DOF约束/t217
13．2．2 约束操作/t218
13．2．3 对称和反对称约束/t218
13．2．4 约束冲突/t220
13．3 集中载荷/t220
13．4 表面载荷/t221
13．4．1 施加表面载荷/t221
13．4．2 表面载荷操作/t224
13．4．3 压力梯度及加载/t224
13．4．4 函数加载/t225
13．4．5 表面效应单元/t228
13．5 体载荷/t229
13．5．1 施加体载荷/t229
13．5．2 操作体载荷/t230
13．5．3 惯性载荷/t230
13．6 特殊载荷/t230
13．6．1 耦合场载荷/t230
13．6．2 初始状态/t231
13．6．3 预紧力载荷/t233
13．7 求解器/t236
13．7．1 概述/t236
13．7．2 求解器类型/t238
13．8 分析类型/t239
13．9 多载荷步求解/t239
13．9．1 用多个SOLVE命令直接求解/t239
13．9．2 用载荷步文件求解/t240
13．9．3 用载荷数组参数求解/t241
第14章　结果后处理/t242
14．1 概述/t242
14．1．1 结果文件/t242
14．1．2 基本解和导出解/t242
14．2 通用后处理器/t243
14．2．1 读取结果数据到数据库/t243
14．2．2 结果坐标系/t244
14．2．3 单元表/t245
14．2．4 结果图形显示/t250
14．2．5 路径图/t258
14．2．6 列表操作/t260
14．2．7 结果查询/t263
14．2．8 载荷工况/t264
14．2．9 误差估计/t266
14．3 时间历程后处理器/t267
14．3．1 概述/t267
14．3．2 用变量查看结果/t268
14．4 动画技术/t273
第15章　其他辅助功能/t275
15．1 文件和文件管理/t275
15．1．1 概述/t275
15．1．2 文件操作/t275
15．2 实体选择、组件和部件/t277
15．2．1 实体选择/t278
15．2．2 组件和部件/t284
15．3 坐标系/t284
15．3．1 坐标系和工作平面概述/t284
15．3．2 有关坐标系的操作/t287
第16章　结构线性静力学分析/t297
16．1 概述/t297
16．2 桁架结构/t298
16．3 梁结构/t300
16．4 板壳结构/t309
16．5 平面结构/t311
16．6 空间结构/t317
第17章　ANSYS结构动力学分析/t328
17．1 概述/t328
17．2 模态分析/t328
17．2．1 模态分析的求解方法/t328
17．2．2 模态分析步骤/t329
17．2．3 模态分析选项/t330
17．3 谐响应分析/t341
17．3．1 谐响应分析概述/t341
17．3．2 谐响应分析步骤/t342
17．3．3 谐响应分析操作/t344
17．4 瞬态动力学分析/t353
17．4．1 瞬态动力学分析方法/t353
17．4．2 完全法瞬态动力学分析步骤/t354
17．4．3 模态叠加法瞬态动力学分析步骤/t355
17．4．4 瞬态动力学分析操作/t356
17．4．5 积分时间步长的确定/t359
17．5 谱分析/t374
17．5．1 概述/t374
17．5．2 单点响应谱分析步骤/t375
第18章　非线性分析/t385
18．1 非线性分析的基本概念/t385
18．1．1 概述/t385
18．1．2 非线性有限元方程的求解方法/t386
18．1．3 非线性分析的特性/t387
18．2 非线性分析的基本过程/t388
18．2．1 非线性分析的步骤/t388
18．2．2 非线性分析的操作/t389
18．3 几何非线性分析/t392
18．3．1 几何非线性概述/t392
18．3．2 应力和应变/t392
18．3．3 几何非线性分析的注意事项/t393
18．3．4 屈曲分析/t394
18．4 材料非线性分析/t399
18．4．1 材料非线性概述/t399
18．4．2 塑性力学的基本法则/t400
18．4．3 输入材料数据/t401
18．5 状态非线性分析/t405
18．5．1 接触概述/t405
18．5．2 接触问题的基本知识/t406
18．5．3 面-面接触/t408
18．6 单元生死技术/t425
18．6．1 概述/t425
18．6．2 单元生死的实现和应用/t426
18．6．3 使用ANSYS结果控制单元生死/t427
18．6．4 单元生死有关操作/t427
第19章　耦合场分析/t441
19．1 耦合场分析概述/t441
19．1．1 耦合场分析的定义/t441
19．1．2 耦合场分析的类型/t441
19．2 热应力计算/t443
19．2．1 ANSYS热分析简介/t443
19．2．2 稳态热分析步骤/t445
19．2．3 瞬态热分析步骤/t446
19．2．4 热应力计算方法/t448
19．3 流固耦合分析/t455
19．3．1 ANSYS流体动力学分析简介/t455
19．3．2 ANSYS流固耦合分析/t461
第20章　参数化设计语言APDL及优化设计/t468
20．1 参量及操作/t468
20．1．1 参量的定义和赋值/t468
20．1．2 数组参量/t469
20．1．3 表格型数组的定义和应用/t473
20．2 ANSYS内部函数和获取函数/t475
20．2．1 内部函数/t475
20．2．2 获取函数/t476
20．3 分支、循环和重复功能/t478
20．3．1 分支/t478
20．3．2 循环/t479
20．3．3 重复功能/t479
20．4 宏/t484
20．4．1 宏的创建/t484
20．4．2 宏的运行/t486
20．4．3 宏的参量/t486
20．5 定制用户化界面/t487
20．5．1 创建及编辑缩写/t487
20．5．2 提示用户输入单个参量值/t487
20．5．3 用MULTIPRO命令创建一个对话框/t488
20．5．4 消息对话框/t489
20．6 优化设计/t489
附录/t496
参考文献/t499





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