Ansys 2022有限元分析從入門到精通 ( 簡體 字) |
| 作者：CAD/CAM/CAE技術聯盟 | 類別：1. -> 工程繪圖與工程計算 -> ANSYS |
| 譯者： |
| 出版社：清華大學出版社 |  3dWoo書號： 56349
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NT售價： 590 元 |
| 出版日：8/1/2023 |
| 頁數：486 |
| 光碟數：0 |
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| 印刷：黑白印刷 | 語系： ( 簡體 版 ) |
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| ISBN：9787302636885 |
| 作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 序 |
| (簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證) |
| 作者序： |
| 譯者序： |
前言：現代工業的典型特征是大量應用計算機，在產品的開發、設計、分析、制造過程中，計算機的應用極大地提高了工作效率和質量。計算機輔助工程（CAE）就是其中的一種應用，它是計算機技術和現代工程方法的完美結合。
有限元法作為數值計算方法在工程分析領域應用較為廣泛。20世紀中葉以來，有限元法以其獨有的計算優勢得到了廣泛發展和應用，同時也出現了不同的有限元算法，并由此產生了一批非常成熟的通用和專業有限元商業軟件。隨著計算機技術的飛速發展，各種工程軟件得到廣泛應用。Ansys軟件以它的多物理場耦合分析功能成為CAE軟件的應用主流，在工程分析中應用較為廣泛。
Ansys軟件是美國Ansys公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內增長最快的CAE軟件，能夠進行包括結構、熱、聲、流體以及電磁場等學科的研究，在核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。Ansys因其功能強大，操作簡單方便，現已成為國際最流行的有限元分析軟件之一，并且在歷年FEA評比中均名列第一。目前，中國100多所理工院校均已采用Ansys軟件進行有限元分析或者將其作為標準教學軟件。
一、編寫目的
鑒于Ansys軟件強大的功能和深厚的工程應用底蘊，我們力圖編寫一本全方位介紹Ansys軟件在各個工程行業應用情況的書籍，但因篇幅有限，我們著重選擇Ansys經常應用的幾個方面，將Ansys大體知識脈絡作為線索，以實例作為“抓手”，幫助讀者掌握利用Ansys軟件進行工程分析的基本技能和技巧。
二、本書特點
專業性強
本書的作者都是在高校從事計算機圖形教學研究多年的一線人員，具有豐富的教學實踐經驗與教材編寫經驗，有一些作者是國內Ansys圖書出版界知名的作者，前期出版的一些相關書籍經過市場檢驗很受讀者歡迎。多年的教學工作使他們能夠準確地把握學生的心理與實際需求。作者總結多年的設計經驗以及教學心得體會，經過多年的精心準備，力求全面、細致地展現Ansys軟件的各種功能及其在工程分析應用領域的使用方法。
涵蓋面廣
就本意而言，我們的目的是編寫一本對工科各專業具有普遍適用性的基礎書籍。因為讀者的專業方向不同，我們不可能機械地將本書歸類為結構、熱力學或電磁學的某一個專業領域，又因為有的讀者可能不只在某一個專業內應用Ansys軟件，所以我們在本書中對知識點的講解盡量全面。本書包羅了Ansys軟件常用的全部功能的講解，內容涵蓋了Ansys分析基本流程、機械與結構分析、熱力學分析、電磁學分析和耦合場分析等知識。對每個知識點，我們不求過難過深，只要求讀者能夠掌握可以滿足一般工程分析的知識即可，并且在語言上盡量做到淺顯易懂、言簡意賅。
實例豐富
本書的實例不管是數量還是種類都非常豐富。從數量上說，本書結合大量的工程分析實例，詳細講解了Ansys知識要點，全書包含數十個經典工程實例，讓讀者在學習案例的過程中潛移默化地掌握Ansys軟件操作技巧。從種類上說，針對本書專業面寬泛的特點，我們在組織實例的過程中，注意實例的行業分布廣泛性，以普通機械和結構分析為主，輔助一些熱力學分析、電磁學分析和耦合場分析等工程方向的實例。
突出提升技能
本書從全面提升Ansys工程分析能力的角度出發，結合大量案例來講解如何利用Ansys軟件進行有限元分析，使讀者了解計算機輔助分析并能夠獨立完成各種工程分析。
本書中的很多實例本身就是工程分析項目案例，經過筆者精心提煉和改編，不僅保證了讀者能夠學好知識點，更重要的是能夠幫助讀者掌握實際的操作技能，同時培養工程分析實踐能力。
三、本書的配套資源
本書提供了極為豐富的配套學習資源，讀者可登錄清華大學出版社網站（www.tup.com.cn），在對應圖書頁面下獲取其下載方式，也可掃描圖書封底的“文泉云盤”二維碼獲取學習資源的下載方式，以便在最短的時間內學會并掌握這門技術。
1．配套微課視頻
針對本書實例專門制作了128集同步教學視頻，讀者可以掃描書中的二維碼觀看，像看電影一樣輕松愉悅地學習本書內容，然后對照課本加以實踐和練習，從而大大提高學習效率。
2．附贈8種類型常見零部件的分析方法
為了幫助讀者拓寬視野，本書贈送了8種類型常見零部件的分析方法，及其配套的時長為200分鐘的動畫演示，可以增強實戰能力。
3．全書實例的源文件
本書配套資源中包含實例和練習實例的源文件和素材，讀者可以在安裝Ansys 2022軟件后，打開并使用它們。
4．線上擴展學習內容
本書附贈3章線上擴展學習內容，包括結構靜力分析實例、耦合場分析簡介、直接耦合場分析等，學有余力的讀者可以掃描封底的“文泉云盤”二維碼獲取學習資源。
四、關于本書的服務
1．Ansys 2022安裝軟件的獲取
按照本書上的實例進行操作練習，以及使用Ansys 2022進行分析，需要事先在計算機上安裝Ansys 2022軟件。讀者可以登錄官方網站聯系購買正版軟件，或者使用其試用版。另外，可以從當地電腦城、軟件經銷商處購買。
2．關于本書的技術問題或有關本書信息的發布
讀者遇到有關本書的技術問題，可以掃描封底“文泉云盤”二維碼查看是否已發布相關勘誤/解疑文檔。如果沒有，可在文檔下方尋找加入學習群的方式，我們將盡快回復。
3．關于手機在線學習
掃描書后刮刮卡（需刮開涂層）二維碼，即可獲取書中二維碼的讀取權限，再掃描書中二維碼，可在手機中觀看對應教學視頻。這有助于讀者充分利用碎片化時間，隨時隨地學習。需要強調的是，書中給出的是實例的重點步驟，詳細操作過程還需讀者通過視頻來學習并領會。
五、關于作者
本書由CAD/CAM/CAE技術聯盟組織編寫。CAD/CAM/CAE技術聯盟是一個集CAD/CAM/CAE技術研討、工程開發、培訓咨詢和圖書創作于一體的工程技術人員協作聯盟，擁有眾多專職和兼職CAD/CAM/CAE工程技術專家。
CAD/CAM/CAE技術聯盟負責人由Autodesk中國認證考試中心首席專家擔任，全面負責Autodesk中國官方認證考試大綱制定、題庫建設、技術咨詢和師資的培訓工作，成員精通Autodesk系列軟件。其創作的很多教材已經成為國內具有引導性的旗幟作品，在國內相關專業的圖書創作領域具有舉足輕重的地位。
六、致謝
在本書的寫作過程中，策劃編輯賈小紅和艾子琪女士給予了很大的幫助和支持，提出了很多中肯的建議，在此表示感謝。同時，還要感謝清華大學出版社的所有編審人員為本書的出版所付出的辛勤勞動。本書的成功出版是大家共同努力的結果，謝謝所有給予支持和幫助的人們。
編 者 |
內容簡介：《Ansys 2022有限元分析從入門到精通》以Ansys 2022為依托，對Ansys分析的基本思路、操作步驟和應用技巧進行詳細介紹，并結合典型工程應用實例詳細講述了Ansys具體工程應用方法。本書共分為4篇20章：第1篇為操作基礎篇（第1~6章），詳細介紹Ansys分析全流程的基本步驟和方法；第2篇為專題實例篇（第7~14章），按不同的分析專題講解其中的參數設置方法與技巧；第3篇為熱分析篇（第15~16章），依次介紹穩態熱分析與瞬態熱分析、熱輻射和相變分析；第4篇為電磁分析篇（第17~20章），分別介紹電磁場有限元分析、二維磁場分析、三維磁場分析和電場分析等內容。另附3章線上擴展學習內容，主要對結構靜力分析、耦合場分析、直接耦合場分析進行拓展。
另外，本書隨書電子資源中還配備了極為豐富的學習資源，具體內容如下。
1. 128集高清同步微課視頻，可像看電影一樣輕松學習，然后對照書中實例進行練習。
2. 39個經典實例，學以致用，動手會做才是硬道理。
3. 附贈8種類型常見零部件分析的動畫演示和源文件，可以拓寬視野，增強實戰能力。
4. 全書實例的源文件和素材，方便按照書中實例操作時直接調用。
本書適合Ansys軟件的初、中級用戶，以及有初步使用經驗的技術人員。本書可作為理工科類院校相關專業的本科生、研究生及教師學習Ansys軟件的教材，也可作為從事結構分析相關工作的工程技術人員使用Ansys軟件的參考書。 |
目錄：第1篇操作基礎篇
第1章Ansys2022入門 2
（視頻講解：12分鐘）
1.1Ansys2022的用戶界面 3
1.2Ansys文件系統 4
1.2.1文件類型 4
1.2.2文件管理 5
1.3Ansys分析過程 8
1.3.1建立模型 8
1.3.2加載并求解 9
1.3.3后處理器 9
1.4實例入門—角托架受力分析 9
1.4.1分析實例描述 9
1.4.2建立模型 10
1.4.3查看計算結果 17
第2章 幾何建模 19
（視頻講解：27分鐘）
2.1坐標系簡介 20
2.1.1總體和局部坐標系 20
2.1.2顯示坐標系 22
2.1.3節點坐標系 23
2.1.4單元坐標系 24
2.1.5結果坐標系 24
2.2工作平面的使用 25
2.2.1定義一個新的工作平面 25
2.2.2控制工作平面的顯示和樣式 26
2.2.3移動工作平面 26
2.2.4旋轉工作平面 26
2.2.5還原一個已定義的工作平面 27
2.3布爾操作 27
2.3.1布爾運算的設置 27
2.3.2布爾交運算 28
2.3.3布爾兩兩相交運算 29
2.3.4布爾相加運算 29
2.3.5布爾相減運算 29
2.3.6利用工作平面進行減運算 31
2.3.7布爾搭接運算 31
2.3.8布爾分割運算 31
2.3.9布爾粘接（或合并）運算 32
2.4編輯幾何模型 32
2.4.1按照樣本生成圖元 33
2.4.2由對稱映像生成圖元 33
2.4.3將樣本圖元轉換到坐標系 33
2.4.4實體模型圖元的縮放 34
2.5自底向上創建幾何模型 35
2.5.1關鍵點 35
2.5.2硬點 36
2.5.3線 37
2.5.4面 40
2.5.5體 41
2.6實例—儲液罐的實體建模 42
2.6.1GUI方式 43
2.6.2命令流方式 46
2.7自頂向下創建幾何模型（體素） 47
2.7.1創建面體素 47
2.7.2創建實體體素 48
2.8實例—軸承座的實體建模 49
2.8.1GUI方式 49
2.8.2命令流方式 54
2.9從IGES文件中將幾何模型導入
Ansys軟件 55
2.10實例—輸入IGES單一實體 56
2.11實例—對輸入模型進行修改 58
第3章 劃分網格 61
（視頻講解：8分鐘）
3.1有限元網格概論 62
3.2設定單元屬性 62
3.2.1生成單元屬性表 62
3.2.2在劃分網格之前分配單元屬性 63
3.3網格劃分的控制 65
3.3.1Ansys網格劃分工具
（MeshTool） 65
3.3.2單元形狀 65
3.3.3選擇自由或映射網格劃分 66
3.3.4控制單元中間節點的位置 67
3.3.5劃分自由網格時的單元尺寸
控制（SmartSizing） 67
3.3.6映射網格劃分中單元的默認
尺寸 68
3.3.7局部網格劃分控制 69
3.3.8內部網格劃分控制 69
3.3.9生成過渡棱錐單元 71
3.3.10將退化的四面體單元轉化為
非退化的形式 71
3.3.11執行層網格劃分 72
3.4自由網格劃分和映射網格劃分控制 73
3.4.1自由網格劃分 73
3.4.2映射網格劃分 74
3.5實例—儲液罐的網格劃分 78
3.5.1GUI方式 78
3.5.2命令流方式 80
3.6延伸和掃掠生成有限元網格模型 80
3.6.1延伸（Extrude）生成網格 81
3.6.2掃掠（VSWEEP）生成網格 83
3.7修改有限元模型 85
3.7.1局部細化網格 85
3.7.2復制、移動節點和單元 88
3.7.3控制面、線和單元的法向 88
3.7.4修改單元屬性 89
3.8直接通過節點和單元生成有限元
模型 89
3.8.1節點 90
3.8.2單元 91
3.9編號控制 93
3.9.1合并重復項 94
3.9.2編號壓縮 94
3.9.3設定起始編號 95
3.9.4編號偏差 95
3.10實例—軸承座的網格劃分 96
3.10.1GUI方式 96
3.10.2命令流方式 99
第4章 施加載荷 101
（視頻講解：7分鐘）
4.1載荷概論 102
4.1.1什么是載荷 102
4.1.2載荷步、子步和平衡迭代 103
4.1.3時間參數 103
4.1.4階躍載荷與坡道載荷 104
4.2施加載荷 105
4.2.1載荷分類 105
4.2.2軸對稱載荷與反作用力 111
4.2.3利用表格施加載荷 112
4.2.4利用函數施加載荷和邊界條件 116
4.3實例—軸承座的載荷和約束
施加 117
4.3.1GUI方式 117
4.3.2命令流方式 120
4.4設定載荷步選項 120
4.4.1通用選項 121
4.4.2動力學分析選項 124
4.4.3非線性選項 124
4.4.4輸出控制 125
4.4.5Biot-Savart選項 126
4.4.6譜分析選項 126
4.4.7創建多載荷步文件 126
4.5實例——儲液罐的載荷和約束
施加 128
4.5.1GUI方式 128
4.5.2命令流方式 130
第5章 求解 132
（視頻講解：2分鐘）
5.1求解概論 133
5.1.1選擇求解器 133
5.1.2求解器的類型 133
5.1.3獲得解答 134
5.2利用特定的求解控制器指定求解
類型 135
5.2.1使用AbridgedSolution菜單
選項 135
5.2.2使用求解控制對話框 136
5.3多載荷步求解 137
5.3.1多重求解法 137
5.3.2使用載荷步文件法 138
5.3.3使用數組參數法
（矩陣參數法） 138
5.4實例—軸承座和儲液罐模型
求解 140
第6章 后處理 141
（視頻講解：5分鐘）
6.1后處理概述 142
6.1.1結果文件 142
6.1.2后處理可用的數據類型 143
6.2通用后處理器（POST1） 143
6.2.1將數據結果讀入數據庫 143
6.2.2圖像顯示結果 149
6.2.3列表顯示結果 155
6.2.4將結果旋轉到不同坐標系中
并顯示 157
6.3實例—軸承座計算結果后處理 158
6.3.1GUI方式 158
6.3.2命令流方式 161
6.4時間歷程后處理器（POST26） 162
6.4.1定義和儲存POST26變量 162
6.4.2檢查變量 164
6.4.3POST26后處理器的其他功能 166
6.5實例—儲液罐計算結果后處理 167
6.5.1GUI方式 167
6.5.2命令流方式 169
第2篇專題實例篇
第7章 結構靜力分析 172
（視頻講解：31分鐘）
7.1結構靜力概論 173
7.2實例—高速齒輪應力分析 173
7.2.1分析問題 173
7.2.2建立模型 174
7.2.3定義邊界條件并求解 186
7.2.4查看結果 188
7.2.5命令流方式 190
第8章 模態分析 191
（視頻講解：39分鐘）
8.1模態分析概論 192
8.2實例—高速齒輪模態分析 192
8.2.1分析問題 192
8.2.2建立模型 192
8.2.3進行模態分析設置、施加邊界
條件并求解 198
8.2.4查看結果 200
8.2.5命令流方式 203
8.3實例—鋼桁架橋模態分析 203
8.3.1問題描述 203
8.3.2GUI操作方法 204
8.3.3命令流方式 208
第9章 諧響應分析 209
（視頻講解：18分鐘）
9.1諧響應分析概論 210
9.1.1fullmethod 210
9.1.2frequency-sweepmethod 211
9.1.3modesuperpositionmethod 211
9.1.43種方法的共同局限性 212
9.2實例—懸臂梁諧響應分析 212
9.2.1分析問題 212
9.2.2建立模型 212
9.2.3查看結果 222
9.2.4命令流方式 224
第10章 譜分析 225
（視頻講解：28分鐘）
10.1譜分析概論 226
10.1.1響應譜 226
10.1.2動力設計分析方法（DDAM） 226
10.1.3功率譜密度（PSD） 226
10.2實例—支撐平板動力效果譜
分析 227
10.2.1問題描述 227
10.2.2GUI操作方法 227
10.2.3命令流方式 244
第11章 瞬態動力學分析 245
（視頻講解：13分鐘）
11.1瞬態動力學概論 246
11.1.1fullmethod 246
11.1.2modesuperpositionmethod 246
11.2實例—哥倫布阻尼的自由
振動分析 247
11.2.1問題描述 247
11.2.2GUI模式 247
11.2.3命令流方式 257
第12章 非線性分析 258
（視頻講解：17分鐘）
12.1非線性分析概論 259
12.1.1非線性行為的原因 259
12.1.2非線性分析的基本信息 260
12.1.3幾何非線性 262
12.1.4材料非線性 263
12.1.5其他非線性問題 266
12.2實例—深溝球軸承 266
12.2.1分析問題 266
12.2.2GUI方式 267
12.2.3查看結果 275
12.2.4命令流方式 278
第13章 接觸問題分析 279
（視頻講解：17分鐘）
13.1接觸問題概論 280
13.1.1一般分類 280
13.1.2接觸單元 280
13.2實例—齒輪副的接觸分析 281
13.2.1分析問題 281
13.2.2建立模型 282
13.2.3定義邊界條件并求解 291
13.2.4查看結果 294
13.2.5命令流方式 295
第14章 結構屈曲分析 296
（視頻講解：19分鐘）
14.1結構屈曲概論 297
14.2實例—框架結構屈曲分析 297
14.2.1分析問題 297
14.2.2GUI路徑模式 298
14.2.3命令流方式 310
第3篇熱分析篇
第15章 穩態熱分析與瞬態熱分析 312
（視頻講解：42分鐘）
15.1熱分析概論 313
15.1.1熱分析的特點 313
15.1.2熱分析單元 314
15.2熱載荷和邊界條件的類型 314
15.2.1概述 314
15.2.2熱載荷和邊界條件注意事項 315
15.3穩態熱分析概述 315
15.3.1穩態熱分析定義 315
15.3.2穩態熱分析的控制方程 315
15.4實例—電熱絲生熱穩態熱
分析 316
15.4.1GUI操作步驟 316
15.4.2命令流方式 329
15.5瞬態熱分析概述 329
15.5.1瞬態熱分析特性 329
15.5.2瞬態熱分析前處理考慮因素 330
15.5.3控制方程 330
15.5.4初始條件的施加 330
15.6實例—鋼球淬火過程瞬態熱
分析 331
15.6.1GUI分析過程 332
15.6.2命令流方式 339
第16章 熱輻射和相變分析 340
（視頻講解：65分鐘）
16.1熱輻射基本理論及在Ansys
中的處理方法 341
16.1.1熱輻射特性 341
16.1.2Ansys中熱輻射的處理方法 341
16.2實例—兩同心圓柱體間
熱輻射分析 341
16.2.1問題描述 341
16.2.2問題分析 342
16.2.3GUI操作步驟 342
16.2.4命令流方式 352
16.3實例—圓臺形物體熱輻射
分析 352
16.3.1問題描述 352
16.3.2問題分析 352
16.3.3GUI操作步驟 352
16.3.4命令流方式 358
16.4相變分析概述 358
16.4.1相和相變 358
16.4.2潛在熱量和焓 359
16.4.3相變分析基本思路 359
16.5實例—茶杯中水結冰過程
分析 361
16.5.1問題描述 361
16.5.2問題分析 362
16.5.3GUI操作步驟 362
16.5.4命令流方式 374
第4篇電磁分析篇
第17章 電磁場有限元分析簡介 376
17.1電磁場有限元分析概述 377
17.1.1電磁場中常見邊界條件 377
17.1.2Ansys電磁場分析對象 377
17.1.3電磁場單元概述 378
17.1.4電磁宏 379
17.2遠場單元及遠場單元的使用 379
17.2.1遠場單元 380
17.2.2使用遠場單元的注意事項 380
第18章 二維磁場分析 382
（視頻講解：73分鐘）
18.1二維靜態磁場分析中要使用的
單元 383
18.2實例—二維螺線管制動器
內靜態磁場的分析 383
18.2.1問題描述 383
18.2.2GUI操作方法 385
18.2.3命令流方式 394
18.3二維諧波磁場分析中要使用的
單元 394
18.4實例—二維自由空間線圈的
諧波磁場的分析 394
18.4.1問題描述 394
18.4.2GUI操作方法 395
18.4.3命令流方式 404
18.5二維瞬態磁場分析中要使用的
單元 404
18.6實例—二維螺線管制動器內
瞬態磁場的分析 405
18.6.1問題描述 405
18.6.2GUI操作方法 406
18.6.3命令流方式 419
第19章 三維磁場分析 420
（視頻講解：36分鐘）
19.1三維靜態磁場標量法分析中要
使用的單元 421
19.2實例—帶空氣隙的永磁體 422
19.2.1問題描述 422
19.2.2GUI操作方法 423
19.2.3命令流方式 433
19.3棱邊單元邊方法中要使用的
單元 433
19.4實例—電動機溝槽中瞬態
磁場分布 434
19.4.1問題描述 434
19.4.2創建物理環境 435
19.4.3建立模型、賦予特性、
劃分網格 436
19.4.4加邊界條件和載荷 437
19.4.5求解 438
19.4.6查看計算結果 439
19.4.7命令流方式 441
第20章 電場分析 442
（視頻講解：64分鐘）
20.1電場分析中要使用的單元 443
20.2實例—正方形電流環中的
磁場分布 446
20.2.1問題描述 446
20.2.2創建物理環境 447
20.2.3建立模型、賦予特性、
劃分網格 449
20.2.4加邊界條件和載荷 451
20.2.5求解 452
20.2.6查看計算結果 452
20.2.7命令流方式 454
20.3h方法靜電場分析中要使用的
單元 454
20.4實例—屏蔽微帶傳輸線的
靜電分析 455
20.4.1問題描述 455
20.4.2GUI操作方法 456
20.4.3命令流方式 464
20.5電路分析中要使用的單元 464
20.5.1使用CIRCU124單元 464
20.5.2使用CIRCU125單元 467
20.6實例—諧波電路分析 467
20.6.1問題描述 467
20.6.2GUI操作方法 468
20.6.3命令流方式 475
20.7多導體系統求解電容 475
20.7.1對地電容和集總電容 475
20.7.2步驟 475
20.8實例—電容計算實例 477
20.8.1問題描述 477
20.8.2創建物理環境 477
20.8.3建立模型、賦予特性、
劃分網格 480
20.8.4加邊界條件和載荷 483
20.8.5求解 484
20.8.6命令流方式 485 |
| 序： |
