ANSYS工程計(jì)算應(yīng)用教程

第1章 緒論 1                  
 1.1 ANSYS簡介 1                  
 1.1.1 ANSYS軟件在CAE市場的地位 1                  
 1.1.2 ANSYS的主要技術(shù)特點(diǎn) 2                  
 1.1.3 軟件功能簡介 2                  
 1.1.4 ANSYS 6.0的改進(jìn)和新增的功能 5                  
 1.2 ANSYS 6.0的安裝與啟動(dòng) 5                  
 1.2.1 系統(tǒng)要求 5                  
 1.2.2 安裝過程 6                  
 1.2.3 設(shè)置環(huán)境參數(shù) 7                  
 第2章 ANSYS分析基本過程 9                  
 2.1 開始使用ANSYS 9                  
 2.1.1 ANSYS程序的啟動(dòng) 9                  
 2.1.2 總體界面介紹 10                  
 2.1.3 退出ANSYS 11                  
 2.2 ANSYS基本過程 12                  
 2.2.1 設(shè)定單元類型 12                  
 2.2.2 材料特性 16                  
 2.2.3 創(chuàng)建有限元模型 19                  
 2.2.4 加載和求解 19                  
 2.2.5 查看分析計(jì)算結(jié)果 22                  
 2.3 結(jié)構(gòu)靜態(tài)分析實(shí)例 23                  
 2.3.1 問題的描述 23                  
 2.3.2 建立幾何模型 24                  
 2.3.3 定義材料 29                  
 2.3.4 劃分網(wǎng)格 30                  
 2.3.5 加載 31                  
 2.3.6 求解 32                  
 2.3.7 查看計(jì)算結(jié)果 33                  
 第3章 有限元模型 35                  
 3.1 概述 35                  
 3.1.1 實(shí)體建模和直接生成模型 35                  
 3.1.2 CAD系統(tǒng)中輸入實(shí)體模型 36                  
 3.1.3 建立模型的典型步驟 36                  
 3.2 規(guī)劃分析 37                  
 3.2.1 類型（二維. 三維等） 37                  
 3.2.2 線性單元和高次單元的選擇 37                  
 3.2.3 不同單元連接的限制 40                  
 3.2.4 模型的對(duì)稱性 41                  
 3.2.5 決定包含多少細(xì)節(jié) 42                  
 3.2.6 確定合適的網(wǎng)格密度 42                  
 3.3 坐標(biāo)系 42                  
 3.3.1 總體和局部坐標(biāo)系 43                  
 3.3.2 顯示坐標(biāo)系 46                  
 3.3.3 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 46                  
 3.3.4 單元坐標(biāo)系 47                  
 3.3.5 結(jié)果坐標(biāo)系 48                  
 3.4 工作平面 48                  
 3.4.1 定義一個(gè)新的工作平面 49                  
 3.4.2 控制工作平面的顯示和樣式 49                  
 3.4.3 移動(dòng)工作平面 49                  
 3.4.4 旋轉(zhuǎn)工作平面 50                  
 3.4.5 還原一個(gè)已定義的工作平面 50                  
 3.4.6 增強(qiáng)工作平面 50                  
 3.4.7 捕捉增量 51                  
 3.4.8 顯示柵格 51                  
 3.4.9 恢復(fù)容差 51                  
 3.4.10 坐標(biāo)系類型 51                  
 3.4.11 工作平面的軌跡 52                  
 第4章 實(shí)體造型 53                  
 4.1 基本概念 53                  
 4.2 用自底向上的方法建模 56                  
 4.2.1 關(guān)鍵點(diǎn) 56                  
 4.2.2 硬點(diǎn) 59                  
 4.2.3 線 60                  
 4.2.4 面 63                  
 4.2.5 體 65                  
 4.3 用自頂向下的方法建模 68                  
 4.3.1 生成面體素 68                  
 4.3.2 生成實(shí)體體素 70                  
 4.4 用布爾運(yùn)算處理實(shí)體模型 73                  
 4.4.1 布爾運(yùn)算的設(shè)置 73                  
 4.4.2 交運(yùn)算 74                  
 4.4.3 加運(yùn)算 77                  
 4.4.4 減運(yùn)算 77                  
 4.4.5 工作平面的減運(yùn)算 80                  
 4.4.6 分類運(yùn)算 81                  
 4.4.7 搭接 81                  
 4.4.8 分割 82                  
 4.4.9 粘接（或合并） 83                  
 4.4.10 布爾運(yùn)算的替代 84                  
 4.5 移動(dòng)和拷貝實(shí)體模型 85                  
 4.5.1 按照樣本生成圖元 85                  
 4.5.2 由對(duì)稱映像生成圖元 86                  
 4.5.3 將圖元樣本轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系 86                  
 4.6 實(shí)體模型圖元的縮放 87                  
 4.7 實(shí)體模型加載 88                  
 4.7.1 傳遞實(shí)體模型載荷 88                  
 4.7.2 標(biāo)記 88                  
 4.7.3 實(shí)體模型載荷列表 89                  
 4.7.4 質(zhì)量和慣量的計(jì)算 90                  
 4.8 實(shí)體建模中的注意事項(xiàng) 90                  
 4.8.1 實(shí)體模型圖元的顯示 90                  
 4.8.2 布爾操作失敗 91                  
 4.8.3 建議采取的一些正確措施 94                  
 第5章 實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分 97                  
 5.1 實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分 97                  
 5.1.1 生成節(jié)點(diǎn)和單元的網(wǎng)格劃分過程包括三個(gè)步驟 97                  
 5.1.2 自由網(wǎng)格和映射網(wǎng)格 97                  
 5.2 定義單元屬性 98                  
 5.2.1 生成單元屬性表 98                  
 5.2.2 分配單元屬性 98                  
 5.3 網(wǎng)格劃分控制 100                  
 5.3.1 網(wǎng)格劃分工具 100                  
 5.3.2 單元形狀 100                  
 5.3.3 自由和映射網(wǎng)格 102                  
 5.3.4 控制邊中節(jié)點(diǎn)的位置 102                  
 5.3.5 自由網(wǎng)格劃分中的SmartSizing設(shè)置 102                  
 5.3.6 映射網(wǎng)格劃分的缺省單元尺寸 104                  
 5.3.7 局部網(wǎng)格劃分控制 105                  
 5.3.8 內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制 106                  
 5.3.9 生成過渡的棱錐單元 110                  
 5.3.10 將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化形式 112                  
 5.3.11 對(duì)層進(jìn)行網(wǎng)格劃分 113                  
 5.4 自由網(wǎng)格和映射網(wǎng)格劃分控制 114                  
 5.4.1 自由網(wǎng)格劃分 114                  
 5.4.2 映射網(wǎng)格劃分 115                  
 5.5 實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分 122                  
 5.5.1 用xMESH命令生成網(wǎng)格 122                  
 5.5.2 生成帶有方向節(jié)點(diǎn)的梁單元網(wǎng)格 123                  
 5.5.3 由面生成體網(wǎng)格 125                  
 5.5.4 用xMESH命令的注意事項(xiàng) 126                  
 5.5.5 通過掃掠生成體網(wǎng)格 126                  
 5.5.6 中斷網(wǎng)格劃分操作 130                  
 5.5.7 單元形狀檢查 130                  
 5.6 改變網(wǎng)格 134                  
 5.6.1 對(duì)模型重新劃分網(wǎng)格 134                  
 5.6.2 利用網(wǎng)格Accept/Reject提示 135                  
 5.6.3 清除網(wǎng)格 135                  
 5.6.4 細(xì)化局部網(wǎng)格 135                  
 5.6.5 改進(jìn)網(wǎng)格（只針對(duì)四面體單元網(wǎng)格） 135                  
 5.7 一些提示和注意事項(xiàng) 137                  
 5.7.1 注意事項(xiàng) 137                  
 第6章 直接生成和輸入模型 139                  
 6.1 直接生成模型的方法 139                  
 6.1.1 節(jié)點(diǎn) 139                  
 6.1.2 單元 142                  
 6.2 輸入實(shí)體模型 148                  
 6.2.1 使用DEFAULT選項(xiàng) 148                  
 6.2.2 用DEPAULT選項(xiàng)輸入IGES文件 149                  
 6.3 修改拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 150                  
 6.3.1 設(shè)置間隙繪圖和列表的選項(xiàng) 151                  
 6.3.2 找出間隙 152                  
 6.3.3 刪除幾何圖元 153                  
 6.3.4 合并間隙 153                  
 6.4 使用建模工具 154                  
 6.4.1 使用幾何修改工具完成模型 154                  
 6.4.2 使用幾何簡化工具 157                  
 6.4.3 產(chǎn)生輸入問題的一些原因 163                  
 6.5 使用ALTERNATE選項(xiàng) 163                  
 6.5.1 用ALTERNATE選項(xiàng)輸入IGES文件 164                  
 6.5.2 使用ALTERNATE選項(xiàng)的準(zhǔn)則 164                  
 第7章 加載 167                  
 7.1 載荷概述 167                  
 7.1.1 什么是載荷 167                  
 7.1.2 載荷步. 子步和平衡迭代 168                  
 7.1.3 時(shí)間在跟蹤中的作用 169                  
 7.1.4 階躍載荷與坡道載荷 170                  
 7.2 如何加載 171                  
 7.2.1 實(shí)體模型載荷 171                  
 7.2.2 有限單元載荷 172                  
 7.2.3 DOF約束 172                  
 7.2.4 力（集中載荷） 176                  
 7.2.5 表面載荷 178                  
 7.2.6 體積載荷 183                  
 7.2.7 慣性載荷 188                  
 7.2.8 耦合場載荷 190                  
 7.2.9 軸對(duì)稱載荷和反作用力 190                  
 7.2.10 DOF不產(chǎn)生任何阻抗的載荷 191                  
 7.3 如何指定載荷步選項(xiàng) 191                  
 7.3.1 通用選項(xiàng) 191                  
 7.3.2 動(dòng)力學(xué)選項(xiàng) 194                  
 7.3.3 非線性選項(xiàng) 195                  
 7.3.4 輸出控制 195                  
 7.3.5 Biot-Savart選項(xiàng) 196                  
 7.3.6 譜分析選項(xiàng) 196                  
 7.4 創(chuàng)建多載荷步文件 197                  
 第8章 求解 199                  
 8.1 求解器類型 199                  
 8.1.1 選擇求解器 199                  
 8.1.2 使用直接求解法 200                  
 8.1.3 使用稀疏矩陣直接解法 201                  
 8.1.4 雅可比共軛梯度法 201                  
 8.1.5 不完全喬勒斯基共軛梯度法 201                  
 8.1.6 條件共軛梯度法 202                  
 8.1.7 自動(dòng)迭代解法選項(xiàng)（快速） 203                  
 8.2 獲得解答 203                  
 8.3 求解多步載荷 204                  
 8.3.1 多重求解法 204                  
 8.3.2 載荷步文件法 204                  
 8.3.3 矩陣參數(shù)法 205                  
 8.4 中斷正在運(yùn)行的作業(yè) 208                  
 8.5 重新啟動(dòng)一個(gè)分析 208                  
 8.5.1 重新啟動(dòng)分析的要求 208                  
 8.5.2 重新啟動(dòng)分析的步驟 210                  
 8.5.3 從不兼容的數(shù)據(jù)庫重新啟動(dòng)非線性分析 211                  
 8.6 實(shí)施分開的求解步驟 212                  
 8.7 估計(jì)運(yùn)行時(shí)間和文件大小 212                  
 8.7.1 估計(jì)運(yùn)算時(shí)間 213                  
 8.7.2 估計(jì)文件的大小 214                  
 8.7.3 估計(jì)內(nèi)存需求 214                  
 8.8 奇異解 214                  
 第9章 后處理 217                  
 9.1 后處理概述 217                  
 9.1.1 什么是后處理 217                  
 9.1.2 結(jié)果文件 218                  
 9.1.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類型 219                  
 9.2 通用后處理器（POST1）概述 219                  
 9.3 將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫 219                  
 9.3.1 讀入結(jié)果數(shù)據(jù) 220                  
 9.3.2 其他恢復(fù)數(shù)據(jù)的選項(xiàng) 220                  
 9.3.3 創(chuàng)建單元表 222                  
 9.3.4 對(duì)主應(yīng)力的專門研究 226                  
 9.3.5 讀入FLOTRAN的計(jì)算結(jié)果 227                  
 9.3.6 數(shù)據(jù)庫復(fù)位 227                  
 9.4 在POST1中觀察結(jié)果 227                  
 9.4.1 圖像顯示結(jié)果 227                  
 9.4.2 合成表面結(jié)果 234                  
 9.4.3 用表格形式列出結(jié)果 234                  
 9.4.4 映射結(jié)果到某一路徑上 240                  
 9.4.5 分析計(jì)算誤差 246                  
 9.5 POST1的其他后處理內(nèi)容 246                  
 9.5.1 將計(jì)算結(jié)果旋轉(zhuǎn)到不同坐標(biāo)系中 247                  
 9.5.2 在結(jié)果數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算 248                  
 9.5.3 產(chǎn)生及組合載荷工況 251                  
 9.5.4 將計(jì)算結(jié)果映射到不同網(wǎng)格上或已劃分網(wǎng)格的邊界上 256                  
 9.5.5 在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建或修改結(jié)果數(shù)據(jù) 257                  
 9.5.6 磁場命令宏 257                  
 9.6 時(shí)間歷程后處理器（POST26） 259                  
 9.6.1 定義和存儲(chǔ)POST26變量 259                  
 9.6.2 檢查變量 261                  
 9.6.3 POST26后處理器的其他功能 264                  
 第10章 結(jié)構(gòu)靜力分析 267                  
 10.1 結(jié)構(gòu)分析概述 267                  
 10.2 結(jié)構(gòu)線性靜力分析 268                  
 10.3 結(jié)構(gòu)非線性靜力分析 269                  
 10.3.1 非線性結(jié)構(gòu)的定義 269                  
 10.3.2 非線性行為的原因 269                  
 10.3.3 非線性分析的特殊性 270                  
 10.4 非線性分析步驟綜述 274                  
 10.4.1 建模 274                  
 10.4.2 加載并求解 275                  
 10.4.3 檢查結(jié)果 280                  
 10.4.4 終止正在運(yùn)行的工作與重新啟動(dòng) 283                  
 10.5 結(jié)構(gòu)靜力分析實(shí)例 283                  
 10.5.1 問題描述 283                  
 10.5.2 問題詳細(xì)說明 283                  
 10.5.3 GUI分析過程 283                  
 10.5.4 分析過程的命令行方式 296                  
 第11章 幾何非線性分析 301                  
 11.1 大應(yīng)變效應(yīng) 301                  
 11.1.1 大應(yīng)變的特殊建模 302                  
 11.1.2 非線性分析的建議和準(zhǔn)則 304                  
 11.1.3 非線性分析中的一些選項(xiàng) 307                  
 11.1.4 檢驗(yàn)分析結(jié)果 310                  
 11.2 大應(yīng)變分析實(shí)例 311                  
 11.2.1 問題的描述 311                  
 11.2.2 問題的詳細(xì)說明 311                  
 11.2.3 分析過程 312                  
 11.2.4 分析過程的命令行方式 321                  
 第12章 材料非線性分析 325                  
 12.1 什么是塑性 325                  
 12.2 塑性理論介紹 326                  
 12.3 塑性選項(xiàng) 328                  
 12.4 怎樣使用塑性 329                  
 12.5 塑性分析實(shí)例 331                  
 12.5.1 問題描述 331                  
 12.5.2 問題詳細(xì)說明 332                  
 12.5.3 分析過程 332                  
 12.5.4 塑性實(shí)例分析的命令流方式 342                  
 第13章 模態(tài)分析 347                  
 13.1 概述 347                  
 13.2 模態(tài)分析步驟 348                  
 13.2.1 建模 348                  
 13.2.2 加載及求解 348                  
 13.2.3 擴(kuò)展模態(tài) 354                  
 13.2.4 觀察結(jié)果 355                  
 13.3 實(shí)例分析 357                  
 13.3.1 建立模型 358                  
 13.3.2 定義材料 360                  
 13.3.3 劃分網(wǎng)格 361                  
 13.3.4 求解 363                  
 13.3.5 觀察結(jié)果 365                  
 13.3.6 命令流或批處理方式 365                  
 第14章 APDL開發(fā)指南 369                  
 14.1 參數(shù)應(yīng)用 369                  
 14.1.1 參數(shù)定義 369                  
 14.1.2 刪除參數(shù) 371                  
 14.1.3 參數(shù)值的使用 372                  
 14.1.4 參數(shù)值替換方式 374                  
 14.1.5 參數(shù)列表 374                  
 14.1.6 參數(shù)的存儲(chǔ)和恢復(fù) 374                  
 14.2 數(shù)組型參數(shù) 375                  
 14.2.1 數(shù)組型參數(shù)的概念和分類 375                  
 14.2.2 數(shù)組型參數(shù)的定義和顯示 377                  
 14.2.3 數(shù)組型參數(shù)的賦值 378                  
 14.2.4 數(shù)組型參數(shù)間的運(yùn)算 386                  
 14.2.5 數(shù)組型參數(shù)的矢量圖形顯示 390                  
 14.3 數(shù)據(jù)文件的輸入輸出 391                  
 14.3.1 文件的打開和寫入 391                  
 14.3.2 數(shù)據(jù)文件的讀取 393                  
 14.4 APDL宏程序設(shè)計(jì) 394                  
 14.4.1 宏程序文件的命名規(guī)則 394                  
 14.4.2 在ANSYS下創(chuàng)建宏程序 395                  
 14.4.3 使用文本編輯器創(chuàng)建宏程序 396                  
 14.4.4 創(chuàng)建宏程序庫 396                  
 14.4.5 執(zhí)行宏程序 397                  
 14.4.6 宏程序的局部參數(shù) 398                  
 14.4.7 宏程序的流程控制 398                  
 14.4.8 宏程序中應(yīng)用_STATUS和_RETURN參數(shù) 401                  
 14.4.9 宏程序中應(yīng)用組件和集合 401                  
 14.4.10 宏程序示例 402                  
 14.5 與GUI的交互設(shè)計(jì) 403                  
 14.5.1 定制工具欄 403                  
 14.5.2 提示用戶輸入 405                  
 14.5.3 對(duì)話框提示 406                  
 14.5.4 定制自己的輸出消息 407                  
 14.5.5 創(chuàng)建進(jìn)程狀態(tài)窗 408                  
 14.5.6 實(shí)現(xiàn)圖形拾取 410                  
 14.6 宏程序的加密 410                  
 14.6.1 加密前的準(zhǔn)備工作 410                  
 14.6.2 創(chuàng)建加密的宏程序 411                  
 14.6.3 加密宏程序的執(zhí)行 411                  
 第15章 高級(jí)技術(shù)分析 413                  
 15.1 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分 413                  
 15.1.1 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的先決條件 413                  
 15.1.2 基本過程 414                  
 15.1.3 基本過程的修改 414                  
 15.1.4 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的一些說明 416                  
 15.1.5 自適應(yīng)網(wǎng)格劃分實(shí)例 417                  
 15.2 子模型 418                  
 15.2.1 什么是子模型 418                  
 15.2.2 如何作子模型分析 419                  
 15.2.3 殼到體子模型 424                  
 15.3 子結(jié)構(gòu) 425                  
 15.3.1 什么是子結(jié)構(gòu) 425                  
 15.3.2 如何使用子結(jié)構(gòu) 426                  
 15.3.3 生成部分：生成超單元 426                  
 15.3.4 使用部分：使用超單元 430                  
 15.3.5 擴(kuò)展部分：在超單元中擴(kuò)展求解結(jié)果 434                  
 15.3.6 自頂而下子結(jié)構(gòu)分析 435                  
 15.3.7 超單元嵌套 436                  
 15.3.8 有預(yù)應(yīng)力的子結(jié)構(gòu) 436                  
 15.4 單元生死控制 437                  
 15.4.1 單元生死是如何工作的 437                  
 15.4.2 如何使用單元生死特性 438                  
 15.4.3 使用ANSYS結(jié)果控制單元生死 441                  
 15.4.4 進(jìn)一步的說明 441