《ANSYS 12有限元分析自学手册》

《ANSYS 12有限元分析自学手册》重点介绍了利用ANSYS 12进行有限元分析的相关基础知识，包括ANSYS有限元分析基本流程、实体建模、划分网格、加载与求解、通用后处理、时间历程后处理以及ANSYS高级操作等内容。在每一章中，不仅详细讲解了ANSYS软件使用的有关知识，而且还针对重点内容列举了一些实例。通过这些实例，读者能够迅速掌握如何在ANSYS上完成相关的操作。另外，在每章的“综合实例”部分还有一些针对工程问题的应用实例，这些应用实例涉及结构、热、电场、磁场等几个方面。这些实例可以帮助读者从整体上把握如何利用ANSYS进行有限元分析。在每章的“专家技能点拨”部分，首先简单总结了本章讲述的知识，最后还列出了一些常见问题，以帮助读者掌握ANSYS的使用技巧。为了满足读者的更多需要，《ANSYS 12有限元分析自学手册》除了介绍GUI操作外，还详细介绍了相关的APDL语言。《ANSYS 12有限元分析自学手册》的配套光盘包含书中所有例子的APDL源码和GUI操作录像文件。

第1章　ANSYS基础　1
1.1　ANSYS家族概述　2
1.2　ANSYS 12的安装与系统配置　3
1.2.1　ANSYS 12的安装　3
1.2.2　ANSYS 12系统配置　4
1.3　认识ANSYS工作界面　6
1.3.1　ANSYS工作界面　7
1.3.2　ANSYS主窗口的组成　8
1.4　退出ANSYS　16
1.5　ANSYS帮助系统　17
1.6　专家技能点拨　20
1.6.1　拾取菜单与拾取操作　20
1.6.2　如何学习ANSYS　22

第2章　ANSYS有限元分析典型步骤　23
2.1　ANSYS有限元分析典型步骤　24
2.2　典型步骤之一：建立有限元模型　24
2.2.1　建立和修改工作文件名或标题　25
2.2.2　定义单元类型　30
2.2.3　定义材料属性数据　33
2.2.4　创建有限元模型　38
2.3　典型步骤之二：加载和求解　41
2.3.1　定义分析类型和设置分析选项　42
2.3.2　施加载荷　42
2.3.3　选择求解方法　43
2.3.4　求解　44
2.4　典型步骤之三：结果后处理　44
2.5　综合实例　46
2.5.1　ANSYS命令流操作　47
2.5.2　ANSYS GUI操作　48
2.5.3　实例总结　64
2.6　有限元分析注意事项　64
2.7　专家技能点拨　65
2.7.1　有限元的概念　65
2.7.2　命令流与GUI操作比较　66
2.7.3　一些ANSYS的使用经验　66

第3章　实体建模　68
3.1　ANSYS中的模型　69
3.1.1　实体建模方法　69
3.1.2　从CAD系统中输入实体模型　70
3.2　ANSYS的坐标系及其操作　71
3.2.1　总体坐标系及其操作　71
3.2.2　局部坐标系及其操作　72
3.2.3　显示坐标系及其操作　76
3.2.4　节点坐标系及其操作　81
3.2.5　单元坐标系及其操作　85
3.2.6　结果坐标系及其操作　86
3.3　工作平面及其操作　86
3.3.1　显示工作平面和工作平面的状态　87
3.3.2　创建一个新的工作平面　88
3.3.3　改变工作平面的位置　89
3.4　实体建模　90
3.4.1　关键点和硬点　90
3.4.2　线　95
3.4.3　面　100
3.4.4　体　108
3.5　实体模型的相关操作　118
3.5.1　关键点和硬点的操作　118
3.5.2　线的操作　119
3.5.3　面的操作　120
3.5.4　体的操作　120
3.6　布尔运算　121
3.6.1　布尔运算的设置　121
3.6.2　Intersect(交运算)　122
3.6.3　Add(加运算)　125
3.6.4　Subtract(减运算)　127
3.6.5　Divide(切割运算)　128
3.6.6　Overlap(交迭运算)　130
3.6.7　Glue(粘接运算)　131
3.6.8　Partition分割运算　133
3.7　综合实例　134
3.7.1　实例1：三维螺管磁场模型　134
3.7.2　实例2：三维轴承模型　147
3.8　专家技能点拨　158
3.8.1　本章小结　158
3.8.2　实体建模常见问题解答　158

第4章　网格划分与创建有限元模型　160
4.1　设置单元属性　161
4.1.1　选择单元类型　161
4.1.2　设置单元实常数　161
4.1.3　设置材料属性　166
4.1.4　设置单元坐标系统　166
4.2　为实体模型分配属性　166
4.2.1　直接方式为实体模型分配属性　167
4.2.2　用默认方式为有限元模型分配属性　171
4.3　通过网格划分工具设置网格划分属性　174
4.3.1　单元属性分配设置　175
4.3.2　智能划分水平控制　176
4.3.3　单元尺寸控制　177
4.3.4　网格划分类型设置以及网格划分　180
4.3.5　细化网格控制　181
4.4　实体模型的网格划分　182
4.4.1　映射网格划分方法　183
4.4.2　划分实体模型　191
4.5　直接生成有限元模型　192
4.5.1　节点　193
4.5.2　单元　203
4.6　综合实例　205
4.6.1　实例：划分实体模型以生成有限元模型　205
4.6.2　实例：直接法生成有限元模型　213
4.7　专家技能点拨　218
4.7.1　创建有限元模型要点汇总　219
4.7.2　自由划分和映射划分的比较　219
4.7.3　单元尺寸的相关概念　220
4.7.4　对象的级别　221
4.7.5　网格划分建议　221
4.7.6　网格质量与细小结构的网格划分　222
4.7.7　几个命令的解释　222
4.7.8　单元形状检查　223

第5章　加载和求解　226
5.1　加载与求解概述　227
5.1.1　什么是载荷　227
5.1.2　载荷施加的对象　228
5.1.3　载荷步、子步和平衡迭代　229
5.2　分析类型以及求解设置　231
5.2.1　New Analysis(新分析)　232
5.2.2　Sol'n Controls(求解控制)　232
5.3　载荷定义前的设置　235
5.3.1　Uniform Temp(均布温度)　236
5.3.2　参考温度Reference Temp　236
5.3.3　面载荷梯度For Surface Ld　237
5.3.4　重复加载方式Replace vs Add　237
5.4　载荷的定义　238
5.4.1　自由度约束　238
5.4.2　集中力载荷　244
5.4.3　面载荷　252
5.4.4　体载荷　258
5.4.5　其他载荷　271
5.5　删除载荷与其他操作　272
5.5.1　删除载荷　272
5.5.2　其他操作　273
5.6　多载荷步设置　274
5.6.1　Output Ctrls(输出控制)　275
5.6.2　时间和频率　277
5.6.3　其他载荷步选项　280
5.7　求解　281
5.7.1　求解过程　281
5.7.2　Current LS(求解当前载荷步)　282
5.7.3　From LS Files(根据载荷步文件求解)　282
5.8　综合实例　283
5.8.1　实例1：二维静态电场分析　283
5.8.2　实例2：多载荷步的结构分析　293
5.9　专家技能点拨　308
5.9.1　本章小结　309
5.9.2　多载荷步问题的求解方法　309
5.9.3　求解器菜单问题　311
5.9.4　常见问题及解答　312

第6章　ANSYS 12通用后处理器　313
6.1　ANSYS通用后处理概述　314
6.1.1　通用后处理器处理的结果文件　315
6.1.2　结果文件读入通用后处理器　316
6.1.3　浏览结果数据集信息　318
6.1.4　读入结果数据集　318
6.1.5　设置结果输出方式与图形显示方式　320
6.2　图形显示计算结果　321
6.2.1　绘制变形图　321
6.2.2　绘制等值图和等值线图　322
6.2.3　绘制矢量图　328
6.3　路径操作　331
6.3.1　绘制路径图　331
6.3.2　沿路径的结果数据处理　337
6.3.3　路径数据的存档以及恢复　339
6.4　单元表　342
6.4.1　创建和修改单元表　343
6.4.2　基于单元表的数学运算　345
6.4.3　根据单元表绘制结果图形　346
6.5　列表显示结果　347
6.5.1　Detailed Summary(结果数据集汇总列表)　347
6.5.2　Iteration Summary(迭代汇总信息)　347
6.5.3　Sorted Listing(排序列表)　348
6.6　查询计算结果　352
6.6.1　Element Solu(查询单元计算结果)　353
6.6.2　Subgrid Solu(查询节点计算结果)　354
6.7　结果查看器　354
6.8　载荷组合及其运算　357
6.8.1　创建载荷工况　357
6.8.2　设置载荷工况组合运算　358
6.8.3　对载荷工况进行运算　359
6.8.4　显示和存储载荷工况运算结果　360
6.9　综合实例　360
6.9.1　使用APDL命令实现桁架计算　361
6.9.2　使用GUI操作实现桁架计算　362
6.10　专家技能点拨　371
6.10.1　本章小结　371
6.10.2　路径图的意义　372
6.10.3　Item和Comp　372
6.10.4　图形显示模式　373
6.10.5　有关POST1的常见问题及解答　374

第7章　时间历程后处理器　376
7.1　时间历程后处理器概述　377
7.1.1　变量观察器Vairibale Viewer　377
7.1.2　环境设置Settings　378
7.1.3　存储后处理数据Store Data　380
7.1.4　定义变量Define Variables　380
7.2　列表显示结果　386
7.3　绘制时间——变量曲线　390
7.4　变量的数学运算　391
7.5　变量观察器　393
7.5.1　变量观察器的工具栏　394
7.5.2　变量观察器其他部分　394
7.6　综合实例：钢球温度计算　397
7.7　专家技能点拨　405
7.7.1　本章小结　406
7.7.2　POST26常见问题及解答　406

第8章　ANSYS高级操作　407
8.1　选择、部件和组件　408
8.1.1　选择　408
8.1.2　组件和部件　414
8.2　列表显示数据库信息　416
8.2.1　显示文件信息和状态信息　417
8.2.2　显示实体模型和有限元模型信息　419
8.2.3　显示载荷和边界条件等信息　420
8.3　综合实例：永磁体节点绘制和查看　420
8.4　专家技能点拨　425
8.4.1　本章小结　425
8.4.2　有关命令简介　425

附录A　ANSYS常用标签名解释　427
附录B　APDL基本知识及其常用命令　429
B.1　APDL基本知识　430
B.2　常用命令　430
附录C　APDL编辑器PSPAD的安装与使用　435