ANSYS18·0機械與結構有限元分析實例教程

《ANSYS18·0機械與結構有限元分析實例教程》是2019年化學工業出版社出版的圖書，作者是任繼文、胡國良、龍銘 。

基本介紹

• 書名：ANSYS18·0機械與結構有限元分析實例教程
• 作者：任繼文，胡國良，龍銘
• 類別：工業技術類圖書
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2019年10月
• 定價：¥98.00
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787122344090

編輯推薦

本書以ANSYS18.0為依據，對有限元及ANSYS分析的基本思想、基本步驟、套用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程套用實例詳細講述了ANSYS在機械與結構工程中的套用方法。書中儘量避免繁瑣的理論敘述，從實際套用出發，結合作者使用該軟體的經驗，實例採用GUI方式對操作過程進行了講解，為了幫助用戶熟悉ANSYS相關操作命令，書中給出了每個例子的命令流檔案，並配備了視頻。

內容簡介

本書以ANSYS18.0為例，對有限元及ANSYS分析的基本思想、基本步驟、套用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程套用實例詳細講述了ANSYS在機械與結構工程中的套用方法。書中儘量避免煩瑣的理論敘述，從實際套用出發,根據作者使用該軟體的經驗，結合大量實例，採用GUI方式對操作過程進行了講解，為了幫助用戶熟悉ANSYS相關操作命令，書中給出了每個例子的命令流檔案，並配備了視頻。

全書總共10章。內容包括：有限元及ANSYS簡介、實體建模、格線劃分、施載入荷及求解、通用後處理器、時間歷程後處理器、結構靜力分析、非線性分析、動力學分析、熱分析。

本書適合ANSYS軟體的初、中級用戶以及有初步使用經驗的技術人員閱讀。本書可作為理工科院校相關專業的高年級本科生、研究生學習ANSYS軟體的教材，亦可作為從事結構分析等相關行業的工程技術人員使用ANSYS軟體的參考書。

作者簡介

任繼文，華東交通大學，教師、教授，作者長期在高校從事機械CAD/CAE/CAM方面的教學和科研工作，先後主持並完成了國家自然科學基金、江西省自然基金和江西省教育廳項目，參加863課題研究項目、國家自然科學基金多項，發表論文50餘篇，多篇被SCI、EI、ISTP檢索，在這些項目和論文中，運用了有限元的方法解決了許多實際工程問題；多年給本科生教授《機械CAD/CAM》、《有限元及ANSYS》等相關課程，在有限元方面積累了豐富的經驗，並已主編了兩本相關的教材。

目錄

第1章　有限元及ANSYS簡介 / 1

1.1　有限元法簡介 / 1

1.1.1　有限元方法的基本思想 / 1

1.1.2　有限元模型的基本構成 / 2

1.1.3　有限元分析的基本步驟 / 3

1.1.4　有限元分析解題步驟實例——梯形板 / 3

1.2　ANSYS18.0簡介 / 13

1.2.1　ANSYS軟體的基本功能 / 13

1.2.2　ANSYS18.0的新功能 / 14

1.2.3　ANSYS18.0的基本操作 / 17

1.3　ANSYS18.0的解題步驟實例——梯形板 / 20

1.3.1　分析問題 / 20

1.3.2　定義參數 / 20

1.3.3　創建幾何模型 / 25

1.3.4　劃分格線 / 26

1.3.5　施載入荷 / 27

1.3.6　求解 / 28

1.3.7　結果分析 / 29

1.3.8　結果比較 / 30

本章小結 / 32

練習題 / 32

第2章　實體建模 / 33

2.1　ANSYS建模基本方法 / 33

2.1.1　實體建模方法 / 33

2.1.2　直接生成法建模 / 35

2.1.3　從CAD圖形中導入實體模型 / 35

2.1.4　三種建模方法的優缺點 / 35

2.2　坐標系及其操作 / 36

2.2.1　總體坐標系及其操作 / 36

2.2.2　局部坐標系及其操作 / 37

2.2.3　顯示坐標系及其操作 / 39

2.2.4　節點坐標系及其操作 / 41

2.2.5　單元坐標系及其操作 / 42

2.2.6　結果坐標系及其操作 / 43

2.3　工作平面及使用 / 43

2.3.1　顯示和設定工作平面 / 43

2.3.2　定義工作平面 / 45

2.3.3　旋轉和平移工作平面 / 46

2.4　自底向上建模 / 47

2.4.1　定義及操作關鍵點 / 47

2.4.2　選擇、查看和刪除關鍵點 / 49

2.4.3　定義及操作線 / 50

2.4.4　選擇、查看和刪除線 / 53

2.4.5　定義及操作面 / 53

2.4.6　選擇、查看和刪除面 / 55

2.4.7　定義體 / 56

2.4.8　選擇、查看和刪除體 / 56

2.5　自頂向下建模 / 57

2.5.1　建立矩形面原始對象 / 58

2.5.2　建立圓或環形面原始對象 / 58

2.5.3　建立正多邊形面原始對象 / 60

2.5.4　建立長方體原始對象 / 61

2.5.5　建立柱體原始對象 / 61

2.5.6　建立多稜柱原始對象 / 62

2.5.7　建立球體或部分球體原始對象 / 63

2.5.8　建立錐體或圓台原始對象 / 63

2.5.9　建立環體或部分環體原始對象 / 64

2.6　布爾運算 / 64

2.6.1　交運算 / 65

2.6.2　加運算 / 69

2.6.3　減運算 / 70

2.6.4　切割運算 / 71

2.6.5　搭接運算 / 75

2.6.6　分割運算 / 76

2.6.7　黏結運算 / 77

2.7　模型修改 / 77

2.7.1　移動圖元 / 77

2.7.2　複製圖元 / 78

2.7.3　鏡像圖元 / 79

2.7.4　縮放圖元 / 79

2.7.5　轉換圖元坐標系 / 80

2.8　運用組件 / 81

2.8.1　組件和部件的操作 / 81

2.8.2　通過組件和部件選擇實體 / 82

2.9　自頂向下實體建模實例1——軸承座實體建模 / 82

2.10　自底向上實體建模實例2——汽車連桿實體建模 / 88

本章小結 / 94

練習題 / 94

第3章　格線劃分 / 96

3.1　定義單元屬性 / 96

3.1.1　定義單元類型 / 96

3.1.2　定義實常數 / 98

3.1.3　定義材料參數 / 99

3.1.4　分配單元屬性 / 102

3.2　格線劃分控制 / 103

3.2.1　格線劃分工具 / 104

3.2.2　Smart Size格線劃分控制 / 105

3.2.3　尺寸控制 / 107

3.2.4　單元形狀控制 / 110

3.2.5　格線劃分器選擇 / 110

3.3　實體模型格線劃分 / 114

3.3.1　關鍵點格線劃分 / 115

3.3.2　線格線劃分 / 115

3.3.3　面格線劃分 / 115

3.3.4　體格線劃分 / 116

3.3.5　格線修改 / 118

3.4　格線檢查 / 120

3.4.1　設定形狀檢查選項 / 120

3.4.2　設定形狀限制參數 / 121

3.4.3　確定格線質量 / 121

3.5　直接法生成有限元模型 / 122

3.5.1　節點定義 / 122

3.5.2　單元定義 / 127

3.6　格線劃分基本原則 / 131

3.6.1　格線數量 / 131

3.6.2　格線疏密 / 131

3.6.3　單元階次 / 133

3.6.4　格線質量 / 134

3.7　自由格線劃分實例1——軸承座 / 134

3.8　映射格線劃分實例2——二維飛輪 / 136

3.9　掃掠格線劃分實例3——汽車連桿 / 142

3.10　混合格線劃分實例4——三維帶孔飛輪 / 147

本章小結 / 153

練習題 / 154

第4章　施載入荷及求解 / 155

4.1　載入概述 / 155

4.1.1　載荷類型 / 155

4.1.2　載荷施加方式 / 156

4.1.3　載荷步、子步和平衡疊代 / 157

4.1.4　載荷步選項 / 158

4.1.5　載荷的顯示 / 159

4.2　載荷的定義 / 159

4.2.1　自由度約束 / 159

4.2.2　集中載荷 / 163

4.2.3　表面載荷 / 166

4.2.4　體載荷 / 174

4.2.5　特殊載荷 / 176

4.3　求解 / 177

4.3.1　選擇合適的求解器 / 177

4.3.2　求解多步載荷 / 179

4.3.3　求解 / 181

4.4　綜合實例1——軸承座模型載荷施加及求解 / 182

4.5　綜合實例2——汽車連桿模型載荷施加及求解 / 185

本章小結 / 186

練習題 / 187

第5章　通用後處理器 / 188

5.1　通用後處理器概述 / 188

5.1.1　通用後處理器處理的結果檔案 / 188

5.1.2　結果檔案讀入通用後處理器 / 189

5.1.3　瀏覽結果數據集信息 / 190

5.1.4　讀取結果數據集 / 190

5.1.5　設定結果輸出方式與圖形顯示方式 / 193

5.2　圖形顯示計算結果 / 193

5.2.1　繪製變形圖 / 193

5.2.2　繪製等值線圖 / 195

5.2.3　繪製矢量圖 / 197

5.2.4　繪製粒子軌跡圖 / 198

5.2.5　繪製破碎圖和壓碎圖 / 199

5.3　路徑操作 / 200

5.3.1　定義路徑 / 200

5.3.2　觀察沿路徑的結果 / 202

5.3.3　進行沿路徑的數學運算 / 203

5.4　單元表 / 204

5.4.1　創建和修改單元表 / 204

5.4.2　基於單元表的數學運算 / 205

5.4.3　根據單元表繪製結果圖形 / 206

5.5　載荷組合及其運算 / 207

5.5.1　創建載荷工況 / 208

5.5.2　載荷工況的讀寫 / 208

5.5.3　載荷工況數學運算 / 209

5.6　綜合實例1——桁架計算 / 209

5.7　綜合實例2——軸承座及汽車連桿後處理分析 / 215

5.7.1　軸承座後處理分析 / 215

5.7.2　汽車連桿後處理分析 / 216

本章小結 / 217

練習題 / 217

第6章　時間歷程後處理器 / 218

6.1　定義和存儲變數 / 219

6.1.1　變數定義 / 219

6.1.2　變數存儲 / 220

6.1.3　變數的導入 / 222

6.2　變數的操作 / 222

6.2.1　數學運算 / 222

6.2.2　變數與數組相互賦值 / 223

6.2.3　數據平滑 / 225

6.2.4　生成回響頻譜 / 226

6.3　查看變數 / 227

6.3.1　圖形顯示 / 227

6.3.2　列表顯示 / 229

6.4　動畫技術 / 231

6.4.1　直接生成動畫 / 231

6.4.2　通過動畫幀顯示動畫 / 231

6.4.3　動畫播放 / 233

6.5　綜合實例——鋼球淬火溫度計算 / 233

6.5.1　問題描述 / 233

6.5.2　GUI 操作步驟 / 234

本章小結 / 240

練習題 / 240

第7章　結構靜力分析 / 241

7.1　結構分析概述 / 241

7.1.1　結構分析定義 / 241

7.1.2　結構分析的類型 / 241

7.1.3　結構分析所使用的單元 / 242

7.1.4　材料模式界面 / 242

7.1.5　求解方法 / 243

7.2　結構靜力分析 / 243

7.2.1　結構靜力分析的定義 / 243

7.2.2　結構靜力分析類型 / 243

7.2.3　結構靜力分析的求解步驟 / 243

7.3　平面問題靜力分析實例——鋼支架 / 244

7.3.1　問題提出 / 245

7.3.2　建立模型 / 245

7.3.3　施載入荷 / 250

7.3.4　求解 / 250

7.3.5　查看結果 / 251

7.4　軸對稱結構靜力分析實例——二維飛輪 / 251

7.4.1　問題提出 / 251

7.4.2　調出模型 / 252

7.4.3　施載入荷 / 252

7.4.4　求解 / 253

7.4.5　查看結果 / 253

7.5　周期對稱結構靜力分析實例——三維帶孔飛輪 / 258

7.5.1　問題提出 / 258

7.5.2　調出模型 / 259

7.5.3　施載入荷 / 259

7.5.4　求解 / 260

7.5.5　查看結果 / 260

7.6　任意三維結構靜力分析實例——六角扳手 / 265

7.6.1　問題提出 / 265

7.6.2　建立模型 / 265

7.6.3　施載入荷 / 273

7.6.4　求解 / 277

7.6.5　查看結果 / 277

本章小結 / 280

練習題 / 280

第8章　非線性分析 / 282

8.1　非線性分析簡介 / 282

8.1.1　結構非線性的定義 / 282

8.1.2　結構非線性的類型 / 282

8.1.3　結構非線性的基本步驟 / 283

8.2　幾何非線性分析實例——懸臂樑 / 283

8.2.1　問題提出 / 283

8.2.2　建立模型 / 284

8.2.3　施載入荷 / 285

8.2.4　求解 / 286

8.2.5　查看結果 / 286

8.3　材料非線性分析實例——鉚釘 / 288

8.3.1　問題提出 / 289

8.3.2　建立模型 / 289

8.3.3　施載入荷 / 292

8.3.4　求解 / 293

8.3.5　查看結果 / 294

8.4　狀態非線性分析實例——齒輪接觸分析 / 297

8.4.1　問題提出 / 297

8.4.2　建立模型 / 297

8.4.3　施載入荷 / 304

8.4.4　求解 / 305

8.4.5　查看結果 / 306

8.5　非線性蠕變分析實例——螺栓 / 308

8.5.1　問題提出 / 308

8.5.2　建立模型 / 308

8.5.3　施載入荷 / 311

8.5.4　求解 / 312

8.5.5　查看結果 / 313

本章小結 / 315

第9章　動力學分析 / 316

9.1　動力學分析概述 / 316

9.1.1　動力學分析簡介 / 316

9.1.2　動力學分析類型 / 316

9.2　模態分析 / 317

9.2.1　模態分析簡介 / 317

9.2.2　模態分析步驟 / 317

9.2.3　模態分析實例——飛機機翼 / 320

9.3　諧波回響分析 / 325

9.3.1　諧波回響分析簡介 / 325

9.3.2　諧波回響分析步驟 / 325

9.3.3　諧波回響分析實例——電動機工作檯系統 / 326

9.4　瞬態動力分析 / 341

9.4.1　瞬態動力分析簡介 / 341

9.4.2　瞬態動力分析步驟 / 341

9.4.3　瞬態動力分析實例——電動機工作檯系統 / 343

9.5　譜分析 / 349

9.5.1　譜分析簡介 / 349

9.5.2　譜分析步驟 / 350

9.5.3　譜分析實例——簡支梁結構 / 351

本章小結 / 361

練習題 / 361

第10章　熱分析 / 362

10.1　熱分析基礎知識 / 362

10.1.1　符號與單位 / 362

10.1.2　傳熱學經典理論 / 363

10.1.3　熱傳遞方式 / 363

10.1.4　熱分析類型 / 363

10.2　穩態熱分析 / 364

10.2.1　穩態熱分析的定義 / 364

10.2.2　熱分析單元 / 364

10.2.3　穩態熱分析基本過程 / 366

10.3　穩態熱分析實例——潛水艇穩態溫度分布計算 / 368

10.3.1　問題描述 / 368

10.3.2　建立模型 / 369

10.3.3　施載入荷 / 371

10.3.4　求解 / 371

10.3.5　查看結果 / 372

10.4　瞬態熱分析 / 372

10.4.1　瞬態熱分析的定義 / 372

10.4.2　瞬態熱分析基本過程 / 372

10.5　瞬態熱分析實例——澆鑄過程砂箱溫度變化分析 / 375

10.5.1　問題描述 / 375

10.5.2　建立模型 / 376

10.5.3　施載入荷 / 378

10.5.4　求解 / 380

10.5.5　查看結果 / 381

10.6　熱應力分析 / 381

10.6.1　熱應力分析的方法 / 381

10.6.2　間接法進行熱應力分析的步驟 / 381

10.6.3　直接法進行熱應力分析的步驟 / 382

10.7　熱應力分析實例——冷卻柵管熱應力分布計算 / 382

10.7.1　問題描述 / 382

10.7.2　間接法 / 383

10.7.3　直接法 / 399

本章小結 / 406

練習題 / 406

參考文獻 / 408