第1章　Ansys概述1
1.1　CAE軟體簡介2
1.2　有限元法簡介4
1.2.1　有限元法的基本思想4
1.2.2　有限元法的點4
1.2.3　有限元模型 5
1.2.4　自由度6
1.2.5　節點和單元6
1.3　Ansys簡介7
1.3.1　Ansys的功能7
1.3.2　Ansys的發展8
1.3.3　Ansys 2024的啟動9
1.3.4　Ansys 2024運行環境配置9
1.4　程式結構11
1.4.1　處理器11
1.4.2　檔案格式11
1.4.3　輸入方式11
1.4.4　輸出檔案類型12
1.5　Ansys分析求解過程12
1.5.1　前處理13
1.5.2　載入並求解13
1.5.3　後處理14
1.5.4　實例導航—導彈發動機藥柱承受溫度和內壓載荷數值模擬14
第2章　幾何建模16
2.1　幾何建模概述17
2.1.1　自底向上創建幾何模型17
2.1.2　自向下創建幾何模型17
2.1.3　布耳運算作18
2.1.4　拖拉和旋轉18
2.1.5　移動和複製19
2.1.6　修改模型(和刪除)19
2.1.7　從IGES檔幾何模型導入到Ansys20
2.2　自向下創建幾何模型(體素)20
2.2.1　創建面體素20
2.2.2　創建實體體素21
2.3　自底向上創建幾何模型22
2.3.1　關鍵點22
2.3.2　硬點24
2.3.3　線25
2.3.4　面27
2.3.5　體28
2.4　工作平面的使用29
2.4.1　定義一個新的工作平面30
2.4.2　控制工作平面的顯示和樣式30
2.4.3　移動工作平面31
2.4.4　旋轉工作平面31
2.4.5　還原一個已定義的工作平面31
2.4.6　工作平面的高級用途32
2.5　 坐標系簡介33
2.5.1　總體坐標系和局坐標系34
2.5.2　顯示坐標系36
2.5.3　節點坐標系36
2.5.4　單元坐標系37
2.5.5　結果坐標系38
2.6　使用布耳運算來修正幾何模型38
2.6.1　布耳運算的設置38
2.6.2　布耳運算後的圖元編號39
2.6.3　交運算39
2.6.4　兩兩相交40
2.6.5　相加40
2.6.6　相減41
2.6.7　利用工作平面做減運算42
2.6.8　搭接42
2.6.9　分割42
2.6.10　粘接(或合併)43
2.7　移動、複製和縮放幾何模型43
2.7.1　按照樣本生成圖元43
2.7.2　由對稱映射生成圖元44
2.7.3　將樣本圖元轉換坐標系44
2.7.4　實體模型圖元的縮放45
2.8　實例導航—導彈發動機藥柱建模45
2.8.1　自底向上創建藥柱模型45
2.8.2　布耳運算創建藥柱模型53
2.8.3　導入SolidWorks中創建的藥柱模型57
第3章　建模實例59
3.1　實例導航—幾何模型的輸入60
3.1.1　輸入IGES單一實體60
3.1.2　輸入SAT 單一實體62
3.1.3　輸入Parasolid 單一實體65
3.2　實例導航—修改輸入模型67
3.2.1　自向下建模實例71
3.2.2　自底向上建模實例82
第4章　網格劃分95
4.1　有限元網格概述96
4.2　設定單元屬性96
4.2.1　生成單元屬性工作表96
4.2.2　在劃分網格之前分配單元屬性97
4.3　網格劃分的控制98
4.3.1　Ansys網格劃分工具(MeshTool)98
4.3.2　單元形狀99
4.3.3　選擇自由或映射網格劃分100
4.3.4　控制單元邊中節點的位置100
4.3.5　劃分自由網格時的單元尺寸控制(SmartSizing)100
4.3.6　映射網格劃分中單元的預設尺寸101
4.3.7　局網格劃分控制102
4.3.8　內網格劃分控制103
4.3.9　生成過渡棱錐單元105
4.3.10　將化的四面體單元轉化為非化的形式105
4.3.11　執行層網格劃分106
4.4　自由網格劃分和映射網格劃分控制106
4.4.1　自由網格劃分106
4.4.2　映射網格劃分107
4.5　給實體模型劃分有限元網格112
4.5.1　用命令生成網格113
4.5.2　生成帶方向節點的梁單元網格113
4.5.3　在分界線或分介面處生成單位厚度的介面單元115
4.6　延伸和掃掠生成有限元模型116
4.6.1　延伸生成網格116
4.6.2　掃掠生成網格118
4.7　修正有限元模型121
4.7.1　局細化網格121
4.7.2　移動和複製節點和單元123
4.7.3　控制面、線和單元的法向124
4.7.4　修改單元屬性125
4.8　直接通過節點和單元生成有限元模型126
4.8.1　節點126
4.8.2　單元128
4.9　編號控制130
4.9.1　合併重複項130
4.9.2　編號壓縮131
4.9.3　設定起始編號132
4.9.4　編號偏差132
4.10　實例導航—導彈發動機藥柱模型網格劃分133
4.10.1　智能分網135
4.10.2　掃掠分網136
4.10.3　採用延伸分網142
第5章　施加載荷147
5.1　載荷概述148
5.1.1　什麼是載荷148
5.1.2　載荷步、子步和平衡反覆運算149
5.1.3　時間參數149
5.1.4　躍載荷與坡道載荷150
5.2　載荷施加相關內容151
5.2.1　實體模型載荷與有限單元載荷151
5.2.2　施加載荷方法152
5.2.3　利用表格施加載荷157
5.2.4　軸對稱載荷與反作用力159
5.2.5　利用函數施加載荷和邊界條件160
5.3　設定載荷步選項162
5.3.1　通用選項162
5.3.2　非線性選項165
5.3.3　動態選項166
5.3.4　輸出控制166
5.3.5　Biot-Savart選項167
5.3.6　譜分析選項168
5.3.7　創建多載荷步文件168
5.4　實例導航—導彈發動機藥柱模型載荷施加169
5.4.1　單載荷步的施加170
5.4.2　多載荷步的施加173
5.4.3　表格及函數載荷的施加176
第6章　求解178
6.1　求解概述179
6.1.1　使用直接求解法179
6.1.2　使用疏鬆陣列直接求解法求解器180
6.1.3　使用雅克比共軛梯度法求解器180
6.1.4　使用不完全分解共軛梯度法求解器180
6.1.5　使用預條件共軛梯度法求解器181
6.1.6　使用自動反覆運算法選項181
6.1.7　獲得解答182
6.2　利用定的求解控制器來求解類型183
6.2.1　使用功能表選項183
6.2.2　使用對話方塊183
6.3　多載荷步求解185
6.3.1　多重求解法185
6.3.2　使用載荷步檔法185
6.3.3　使用陣列參數法(矩陣參數法)186
6.4　重新啟動分析188
6.4.1　重新啟動一個分析188
6.4.2　多載荷步檔的重啟動分析191
6.5　實例導航—導彈發動機藥柱模型求解193
6.5.1　單載荷步求解193
6.5.2　多載荷步求解194
第7章　後處理195
7.1　後處理概述196
7.1.1　什麼是後處理196
7.1.2　結果檔197
7.1.3　後處理可用的資料類型197
7.2　通用後處理器(POST1)198
7.2.1　將資料結果讀入資料庫198
7.2.2　清單顯示結果204
7.2.3　圖像顯示結果210
7.2.4　映射結果到某一路徑上218
7.2.5　表面作222
7.2.6　將結果旋轉到不同坐標系中顯示226
7.3　時間歷程後處理器(POST26)227
7.3.1　定義和儲存POST26變數227
7.3.2　檢查變數230
7.3.3　POST26後處理器的其他功能232
7.4　實例導航—導彈發動機藥柱模型結果後處理233
7.4.1　通用後處理器233
7.4.2　時間歷程後處理器244
第8章　靜力分析247
8.1　靜力分析概述248
8.1.1　結構靜力分析簡介248
8.1.2　靜力分析的類型249
8.1.3　靜力分析的基本步驟249
8.2　實例導航—懸臂梁的橫向剪應力分析249
8.2.1　問題描述249
8.2.2　GUI模式250
8.2.3　命令流方式263
8.3　實例導航—內六角扳手的靜力分析263
8.3.1　問題的描述263
8.3.2　建立模型263
8.3.3　定義邊界條件並求解273
8.3.4　後處理278
8.3.5　命令流方式284
8.4　實例導航—鋼桁架橋的靜力分析284
8.4.1　問題描述284
8.4.2　GUI模式285
8.4.3　命令流實現301
8.5　實例導航—聯軸體的靜力分析301
8.5.1　問題描述301
8.5.2　建立模型302
8.5.3　定義邊界條件並求解307
8.5.4　後處理311
8.5.5　命令流方式317
第9章　模態分析318
9.1　模態分析概述319
9.2　模態分析的基本步驟319
9.2.1　建立模型319
9.2.2　載入及求解319
9.2.3　擴展模態322
9.2.4　後處理324
9.3　實例導航—鋼桁架橋模態分析325
9.3.1　問題描述325
9.3.2　GUI模式325
9.3.3　命令流方式330
9.4　實例導航—小型發電機轉子模態分析330
9.4.1　問題描述330
9.4.2　建立模型330
9.4.3　進行模態分析設置、定義邊界條件並求解335
9.4.4　後處理338
9.4.5　命令流方式338
9.5　實例導航—壓電變換器自振頻率分析338
9.5.1　問題描述338
9.5.2　GUI模式339
9.5.3　命令流方式354
第10章　諧回應分析355
10.1　諧回應分析概述356
10.2　諧回應分析的基本步驟357
10.2.1　建立模型(前處理)357
10.2.2　載入並求解357
10.2.3　後處理363
10.3　實例導航—彈簧品質系統的諧回應分析365
10.3.1　問題描述365
10.3.2　GUI模式366
10.3.3　命令流方式379
10.4　實例導航—懸臂梁諧回應分析379
10.4.1　問題描述379
10.4.2　建立模型380
10.4.3　後處理394
10.4.4　命令流方式396
第11章　瞬態動力學分析397
11.1　瞬態動力學概述398
11.1.1　“Full”法398
11.1.2　“Mode Superposition”法398
11.2　瞬態動力學分析的基本步驟399
11.2.1　前處理(建模和分網)399
11.2.2　建立初始條件399
11.2.3　設定求解控制器400
11.2.4　設定其他求解選項402
11.2.5　施加載荷402
11.2.6　設定多載荷步403
11.2.7　瞬態求解404
11.2.8　後處理404
11.3　實例導航—哥倫布阻尼的自由振動分析406
11.3.1　問題描述406
11.3.2　GUI模式407
11.3.3　命令流方式419
11.4　實例導航—瞬態動力學分析實例419
11.4.1　問題描述419
11.4.2　建立模型420
11.4.3　進行模態分析425
11.4.4　進行瞬態動力學分析設置、定義邊界條件並求解427
11.4.5　後處理431
11.4.6　命令流方式434
第12章　譜分析435
12.1　譜分析概述436
12.1.1　回應譜分析436
12.1.2　動力設計分析方法(DDAM)436
12.1.3　功率譜密度(PSD)436
12.2　譜分析的基本步驟437
12.2.1　前處理437
12.2.2　模態分析437
12.2.3　譜分析437
12.2.4　擴展模態440
12.2.5　合併模態441
12.2.6　後處理443
12.3　實例導航—支撐平板的動力效果分析444
12.3.1　問題描述444
12.3.2　GUI模式445
12.3.3　命令流方式465
第13章　結構屈曲分析466
13.1　結構屈曲分析概述467
13.2　結構屈曲分析的基本步驟467
13.2.1　前處理467
13.2.2　獲得靜力解467
13.2.3　獲得征值屈曲解468
13.2.4　擴展解469
13.2.5　後處理470
13.3　實例導航—薄壁圓筒屈曲分析471
13.3.1　問題描述471
13.3.2　GUI 模式471
13.3.3　命令流方式478
第14章　非線性分析479
14.1　非線性分析概論480
14.1.1　非線性行為的原因480
14.1.2　非線性分析的基本資訊481
14.1.3　幾何非線性483
14.1.4　材料非線性484
14.1.5　其他非線性問題488
14.2　非線性分析的基本步驟488
14.2.1　前處理(建模和分網)488
14.2.2　設置求解控制器488
14.2.3　設定其他求解選項490
14.2.4　載入492
14.2.5　求解492
14.2.6　後處理492
14.3　實例導航—鉚釘衝壓變形分析494
14.3.1　問題描述494
14.3.2　建立模型495
14.3.3　定義邊界條件並求解501
14.3.4　後處理503
14.3.5　命令流方式507
第15章　接觸問題分析508
15.1　接觸問題概述509
15.1.1　一般分類509
15.1.2　接觸單元509
15.2　接觸問題分析步驟510
15.2.1　建立模型並劃分網格510
15.2.2　識別接觸對511
15.2.3　定義剛性目標面511
15.2.4　定義柔性體的接觸面512
15.2.5　設置實常數和單元關鍵點514
15.2.6　控制剛性目標的運動515
15.2.7　給變形體單元施加要的邊界條件516
15.2.8　定義求解和載荷步選項516
15.2.9　求解517
15.2.10　後處理517
15.3　實例導航—陶瓷套管的接觸分析518
15.3.1　問題描述518
15.3.2　建立模型並劃分網格519
15.3.3　定義邊界條件並求解526
15.3.4　後處理530
15.3.5　命令流方式534