第1部分 ANSYS基礎 1
第1章 ANSYS 12.0結構有限元分析概述 2
1.1 ANSYS 12.0軟件介紹 2
1.1.1 ANSYS發展過程 3
1.1.2 ANSYS軟件功能介紹 3
1.1.3 ANSYS 12.0的創新之處 6
1.2 ANSYS 12.0的啟動與退出 9
1.2.1 ANSYS 12.0的啟動 9
1.2.2 ANSYS 12.0的退出 11
1.3 ANSYS 12.0操作界面與常用菜單 12
1.3.1 ANSYS 12.0操作界面及輸出窗口 12
1.3.2 ANSYS 12.0應用菜單 13
1.3.3 ANSYS 12.0主菜單 13
1.3.4 ANSYS 12.0其他窗口 14
1.3.5 ANSYS 12.0對話框 14
1.3.6 ANSYS 12.0幫助菜單 14
1.4 ANSYS 12.0文件系統與文件操作 16
1.4.1 ANSYS文件類型 16
1.4.2 ANSYS文件的存儲與恢復 19
1.4.3 讀入ANSYS文件 19
1.4.4 寫出ANSYS文件 20
1.4.5 導入導出幾何文件 21
1.5 ANSYS 12.0結構有限元分析 21
1.5.1 有限元分析的基本思想 21
1.5.2 ANSYS 12.0結構有限元分析概述 22
1.5.3 ANSYS 12.0結構有限元分析過程 22
1.6 ANSYS結構有限元分析初體驗：兩桿桁架靜力分析 25
1.6.1 問題描述與分析 25
1.6.2 求解過程 26
1.7 小結 34
第2章 幾何建模與網格劃分 35
2.1 有限元模型建立概述 35
2.1.1 典型步驟 35
2.1.2 基本方法 36
2.2 ANSYS坐標系與工作平面 37
2.2.1 坐標系及操作 37
2.2.2 工作平面及使用 41
2.3 自底向上建模 44
2.3.1 定義關鍵點及操作 45
2.3.2 定義線及操作 46
2.3.3 定義面及操作 47
2.3.4 定義體及操作 48
2.4 自頂向下建模 48
2.4.1 面對象的建立 48
2.4.2 體對象的建立 51
2.5 布爾運算與模型修改 54
2.5.1 布爾運算 54
2.5.2 模型修改 56
2.6 網格屬性與劃分控制 58
2.6.1 定義單元類型及屬性 58
2.6.2 網格劃分工具 59
2.6.3 Smartsize網格劃分控制 61
2.6.4 尺寸與形狀控制 62
2.7 自由網格與映射網格 64
2.7.1 自由網格劃分 65
2.7.2 映射網格劃分 66
2.8 小結 69
第3章 施加載荷與求解過程 70
3.1 載荷與載荷步 70
3.1.1 載荷的分類 70
3.1.2 載荷步、子步與平衡叠代 71
3.1.3 跟蹤中時間的作用 72
3.1.4 階躍載荷與斜坡載荷 72
3.2 載荷的施加 73
3.2.1 位移約束 73
3.2.2 集中載荷 79
3.2.3 表面載荷 82
3.2.4 體載荷 87
3.3 載荷步選項與多步載荷的創建 89
3.3.1 載荷步選項 89
3.3.2 創建多載荷步 91
3.4 求解 92
3.4.1 求解器選擇 93
3.4.2 求解 94
3.5 小結 97
第4章 結果後處理 98
4.1 後處理求解器簡介 98
4.2 通用後處理器（POST1） 99
4.2.1 圖形顯示結果 100
4.2.2 單元表 106
4.2.3 列表顯示結果 107
4.2.4 路徑操作 110
4.2.5 動畫顯示結果 113
4.2.6 載荷工況 115
4.2.7 通用後處理器的其他應用 117
4.3 時間歷程後處理器（POST26） 119
4.3.1 變量定義與存儲 120
4.3.2 變量操作與查看 122
4.3.3 結果圖形顯示與列表 123
4.4 小結 127
第5章 APDL編程語言 128
5.1 APDL語言概述 128
5.2 參數與變量參數的用法 129
5.2.1 參數與變量參數的命名規則 129
5.2.2 變量參數的使用方法 130
5.3 數組參數的用法 139
5.3.1 數組參數概述 139
5.3.2 數組參數的定義 140
5.3.3 數組參數的賦值 141
5.3.4 數組參數的運算 147
5.3.5 矢量和矩陣運算設置 152
5.4 APDL程序結構 153
5.4.1 子程序調用（宏嵌套） 154
5.4.2 無條件分支*GO 154
5.4.3 條件分支*IF 155
5.4.4 重復執行壹個命令*REPEAT 156
5.4.5 循環命令*DO 157
5.4.6 控制函數列表 157
5.5 宏文件 158
5.5.1 宏的創建 159
5.5.2 宏的使用 161
5.5.3 局部變量 163
5.6 小結 164
第2部分 ANSYS結構有限元分析基本過程 165
第6章 ANSYS桿系結構有限元分析 166
6.1 桿系結構有限元分析基本過程 166
6.1.1 基本假定 167
6.1.2 單元剛度矩陣 167
6.1.3 結構總剛度矩陣 169
6.1.4 邊界條件 169
6.1.5 桿件內力 169
6.2 ANSYS中提供的桿單元簡介 169
6.2.1 LINK1單元特性簡介 170
6.2.2 LINK8單元特性簡介 172
6.2.3 LINK10單元特性簡介 173
6.3 桿系結構有限元分析實例詳解1：傳輸塔架的靜力分析 175
6.3.1 問題描述與分析 175
6.3.2 求解過程 176
6.4 桿系結構有限元分析實例詳解2：立體桁架的靜力分析 188
6.4.1 問題描述與分析 188
6.4.2 求解過程 189
6.4.3 命令流 201
6.5 小結 205
第7章 ANSYS梁系結構有限元分析 206
7.1 梁系結構有限元分析基本過程 206
7.1.1 基本假定 206
7.1.2 單元剛度矩陣 206
7.1.3 結構總體剛度矩陣 208
7.1.4 邊界條件及求解 208
7.1.5 空間梁系結構的單元剛度矩陣及坐標變換矩陣 209
7.2 ANSYS中提供的梁單元簡介 209
7.2.1 BEAM3單元特性簡介 210
7.2.2 BEAM4單元特性簡介 213
7.2.3 BEAM188和BEAM189單元特性簡介 219
7.3 梁系結構有限元分析實例詳解1：多跨連續梁靜力分析 219
7.3.1 問題描述與分析 220
7.3.2 求解過程 220
7.3.3 命令流 236
7.4 梁系結構有限元分析實例詳解2：門式鋼架靜力分析 238
7.4.1 問題描述與分析 238
7.4.2 求解過程 238
7.4.3 命令流 253
7.5 小結 255
第8章 ANSYS板殼結構有限元分析 256
8.1 板殼結構有限元分析基本過程 256
8.1.1 彈性平面問題有限元分析基本思想 256
8.1.2 平面問題的離散化過程 257
8.1.3 單元剛度分析和結構整體分析 258
8.2 ANSYS中提供的板殼單元簡介 258
8.2.1 PLANE42單元特性簡介 258
8.2.2 PLANE82單元特性簡介 261
8.2.3 SHELL63單元特性簡介 262
8.2.4 SHELL93單元特性簡介 262
8.3 板結構有限元分析實例詳解1：帶孔平板結構靜力分析 265
8.3.1 問題描述與分析 265
8.3.2 求解過程 265
8.3.3 命令流 277
8.4 殼結構有限元分析實例詳解2：混凝土圓柱殼結構靜力分析 277
8.4.1 問題描述與分析 277
8.4.2 求解過程 278
8.4.3 命令流 290
8.5 小結 291
第9章 ANSYS實體結構有限元分析 292
9.1 實體結構有限元分析基本過程 292
9.1.1 網格劃分 292
9.1.2 單元分析 293
9.1.3 整體分析 293
9.2 ANSYS中提供的實體單元簡介 294
9.2.1 SOLID45單元特性簡介 294
9.2.2 SOLID65單元特性簡介 294
9.2.3 SOLID92單元特性簡介 295
9.3 實體結構有限元分析實例詳解1：立體鋼架的靜力分析 296
9.3.1 問題描述與分析 296
9.3.2 求解過程 297
9.4 實體結構有限元分析實例詳解2：軸承座的靜力分析 313
9.4.1 問題描述與分析 313
9.4.2 求解過程 314
9.5 小結 336
第3部分 ANSYS高級分析實例詳解 337
第10章 ANSYS結構動力學分析 338
10.1 結構動力學分析概述 338
10.2 模態分析及實例詳解 339
10.2.1 模態分析理論的基本假設 339
10.2.2 模態分析方法 339
10.2.3 模態分析過程 340
10.2.4 模態分析實例詳解：立體桁架結構模態分析 343
10.3 諧響應分析及實例詳解 355
10.3.1 諧響應分析的定義及應用 355
10.3.2 諧響應分析方法 356
10.3.3 諧響應分析步驟 357
10.3.4 諧響應分析實例詳解：兩自由度系統諧響應分析 359
10.4 瞬態分析及實例詳解 367
10.4.1 瞬態分析的含義和應用 367
10.4.2 瞬態分析求解方法 368
10.4.3 瞬態分析求解步驟 369
10.4.4 瞬態分析實例：移動載荷作用下斜拉懸臂梁結構的瞬態響應分析 370
10.5 譜分析及實例詳解 377
10.5.1 譜分析的含義和應用 377
10.5.2 譜分析的類型及方法 377
10.5.3 響應譜分析 378
10.5.4 譜分析實例：地震位移譜作用下三角平臺結構響應分析 380
10.6 小結 389
第11章 ANSYS結構非線性分析 390
11.1 結構非線性分析的基本過程 390
11.1.1 結構非線性分析概述 390
11.1.2 幾何非線性 391
11.1.3 材料非線性 391
11.1.4 狀態非線性 391
11.1.5 非線性分析在ANSYS中的實現 392
11.1.6 非線性分析的基本過程 393
11.2 幾何非線性有限元分析實例詳解1：細長桿失穩分析 396
11.2.1 問題描述 396
11.2.2 問題分析 396
11.2.3 求解步驟 397
11.2.4 命令流 406
11.3 材料非線性有限元分析實例詳解：橡膠圓筒受壓分析 407
11.3.1 問題描述 408
11.3.2 問題分析 408
11.3.3 求解步驟 408
11.3.4 命令流 417
11.4 小結 418
第12章 ANSYS結構穩定性分析 419
12.1 結構穩定性分析的基本概念 419
12.1.1 特征值屈曲分析 419
12.1.2 非線性屈曲分析 420
12.2 實例詳解1：懸臂梁受壓線性屈曲分析 420
12.2.1 問題描述與分析 420
12.2.2 求解過程（GUI方法） 421
12.2.3 命令流 429
12.3 實例詳解2：復合材料圓柱殼非線性屈曲分析 430
12.3.1 問題描述與分析 430
12.3.2 求解過程（GUI方法） 430
12.3.3 命令流 440
12.4 小結 442
第4部分 ANSYS工程應用實戰演練 443
第13章 ANSYS在復合材料結構中的應用 444
13.1 ANSYS中提供的復合材料單元簡介 444
13.1.1 SHELL99——線性層狀結構殼單元 444
13.1.2 SHELL91——非線性層狀結構殼單元 444
13.1.3 SHELL181——有限應變殼單元 445
13.1.4 SOLID46——三維層狀結構體單元 445
13.1.5 SOLID191——層狀結構體單元 445
13.1.6 其他可用於復合材料分析的單元 445
13.2 復合材料結構有限元分析基本過程 446
13.2.1 定義材料的疊層結構 446
13.2.2 定義失效準則 449
13.2.3 建模和後處理規則 449
13.3 復合材料結構分析實例詳解1：復合材料梁彎曲分析 451
13.3.1 問題描述與分析 451
13.3.2 GUI圖形化求解過程 452
13.3.3 APDL命令流求解過程 462
13.4 復合材料結構分析實例詳解2：復合材料四邊簡支板模態分析 464
13.4.1 問題描述與分析 464
13.4.2 GUI圖形化求解過程 465
13.4.3 命令流 474
13.5 小結 475
第14章 ANSYS在機械工程中的應用 476
14.1 有限元分析實例詳解1：扳手的靜力分析 477
14.1.1 問題描述與分析 477
14.1.2 求解過程 477
14.1.3 命令流 487
14.2 有限元分析實例詳解2：殼體零件的靜力分析 489
14.2.1 問題描述與分析 490
14.2.2 求解過程 490
14.3 有限元分析實例詳解3：支架零件模態分析 495
14.3.1 問題描述與分析 495
14.3.2 求解過程 496
14.4 有限元分析實例詳解4：電機支架的拓撲結構優化設計 502
14.4.1 問題描述與分析 502
14.4.2 電機支架拓撲結構優化設計 502
14.4.3 優化後電機支架的靜力分析 506
14.5 小結 511
第15章 ANSYS在土木工程中的應用 512
15.1 實例詳解1：橢圓型雙層網殼結構靜力分析 512
15.1.1 問題描述與分析 512
15.1.2 求解過程 513
15.1.3 命令流 522
15.2 實例詳解2：空間張弦梁結構設計分析 525
15.2.1 問題描述與分析 525
15.2.2 求解過程 525
15.2.3 命令流 539
15.3 實例詳解3：空腹梁樓蓋組合結構模態分析 544
15.3.1 問題描述與分析 544
15.3.2 求解過程 544
15.3.3 命令流 553
15.4 實例詳解4：懸鏈面薄膜結構找形分析 555
15.4.1 問題描述與分析 556
15.4.2 求解過程 558
15.4.3 命令流 566
15.5 小結 567
附錄A ANSYS結構分析常用命令參考 568
附錄B ANSYS結構分析常用單元總結 586
參考文獻 587