ANSYS 2020 有限元分析從入門到精通

目 錄
前言
第1章 ANSYS概述 . 1
1.1 CAE軟件簡介 . 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 有限元法的特點 . 4
1.2.3 有限元模型 . 6
1.2.4 自由度 . 6
1.2.5 節(jié)點和單元 . 7
1.3 ANSYS簡介 7
1.3.1 ANSYS的功能 . 8
1.3.2 ANSYS的發(fā)展 . 9
1.3.3 ANSYS 2020的啟動 . 9
1.3.4 ANSYS 2020運行環(huán)境配置 9
1.4 程序結(jié)構(gòu) 11
1.4.1 處理器 . 11
1.4.2 文件格式 . 12
1.4.3 輸入方式 . 12
1.4.4 輸出文件類型 . 12
1.5 ANSYS分析求解過程 13
1.5.1 前處理 . 14
1.5.2 加載并求解 . 14
1.5.3 后處理 . 14
1.5.4 實例導(dǎo)航——導(dǎo)彈發(fā)動機藥柱承受溫度和內(nèi)壓載荷數(shù)值模擬 15
第2章 幾何建模 . 17
2.1 幾何建模概述 18
2.1.1 自底向上創(chuàng)建幾何模型 . 18
2.1.2 自頂向下創(chuàng)建幾何模型 . 18
2.1.3 布爾運算操作 . 19
2.1.4 拖拉和旋轉(zhuǎn) . 20
2.1.5 移動和復(fù)制 . 20
2.1.6 修改模型（清除和刪除） . 20
2.1.7 從IGES文件幾何模型導(dǎo)入到ANSYS. 21
2.2 自頂向下創(chuàng)建幾何模型（體素） 21
2.2.1 創(chuàng)建面體素 . 21
2.2.2 創(chuàng)建實體體素 . 22
2.3 自底向上創(chuàng)建幾何模型 24
2.3.1 關(guān)鍵點 . 24
2.3.2 硬點 . 26
2.3.3 線 . 27
2.3.4 面 . 30
2.3.5 體 . 31
2.4 工作平面的使用 33
2.4.1 定義一個新的工作平面 . 33
2.4.2 控制工作平面的顯示和樣式 . 34
2.4.3 移動工作平面 . 34
2.4.4 旋轉(zhuǎn)工作平面 . 34
2.4.5 還原一個已定義的工作平面 . 35
2.4.6 工作平面的高級用途 . 35
2.5 坐標系簡介 37
2.5.1 總體坐標系和局部坐標系 . 37
2.5.2 顯示坐標系 . 40
2.5.3 節(jié)點坐標系 . 40
2.5.4 單元坐標系 . 41
2.5.5 結(jié)果坐標系 . 42
2.6 使用布爾運算來修正幾何模型 42
2.6.1 布爾運算的設(shè)置 . 42
2.6.2 布爾運算后的圖元編號 . 43
2.6.3 交運算 . 43
2.6.4 兩兩相交 . 44
2.6.5 相加 . 45
2.6.6 相減 . 45
2.6.7 利用工作平面做減運算 . 47
2.6.8 搭接 . 47
2.6.9 分割 . 48
2.6.10 粘接（或合并） . 48
2.7 移動、復(fù)制和縮放幾何模型 48
2.7.1 按照樣本生成圖元 . 49
2.7.2 由對稱映像生成圖元 . 49
2.7.3 將樣本圖元轉(zhuǎn)換坐標系 . 50
2.7.4 實體模型圖元的縮放 . 50
2.8 實例導(dǎo)航——導(dǎo)彈發(fā)動機藥柱建模 51
2.8.1 自底向上創(chuàng)建藥柱模型 . 51
2.8.2 布爾運算創(chuàng)建藥柱模型 . 59
2.8.3 導(dǎo)入SolidWorks中創(chuàng)建的藥柱模型 62
第3章 建模實例 . 65
3.1 實例導(dǎo)航——幾何模型的輸入 66
3.1.1 輸入IGES單一實體 . 66
3.1.2 輸入SAT 單一實體 . 68
3.1.3 輸入Parasolid 單一實體 71
3.2 實例導(dǎo)航——修改輸入模型 73
3.2.1 自頂向下建模實例 . 77
3.2.2 自底向上建模實例 . 88
第4章 網(wǎng)格劃分 . 102
4.1 有限元網(wǎng)格概述 103
4.2 設(shè)定單元屬性 103
4.2.1 生成單元屬性表 . 104
4.2.2 在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性 . 104
4.3 網(wǎng)格劃分的控制 105
4.3.1 ANSYS網(wǎng)格劃分工具（MeshTool） . 106
4.3.2 單元形狀 . 106
4.3.3 選擇自由或映射網(wǎng)格劃分 . 107
4.3.4 控制單元邊中節(jié)點的位置 . 107
4.3.5 劃分自由網(wǎng)格時的單元尺寸控制（SmartSizing） 108
4.3.6 映射網(wǎng)格劃分中單元的默認尺寸 . 108
4.3.7 局部網(wǎng)格劃分控制 . 110
4.3.8 內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制 . 111
4.3.9 生成過渡棱錐單元 . 112
4.3.10 將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化的形式 113
4.3.11 執(zhí)行層網(wǎng)格劃分 . 114
4.4 自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制 114
4.4.1 自由網(wǎng)格劃分 . 114
4.4.2 映射網(wǎng)格劃分 . 116
4.5 給實體模型劃分有限元網(wǎng)格 121
4.5.1 用命令生成網(wǎng)格 . 121
4.5.2 生成帶方向節(jié)點的梁單元網(wǎng)格 . 122
4.5.3 在分界線或分界面處生成單位厚度的界面單元 124
4.6 延伸和掃掠生成有限元模型 125
4.6.1 延伸生成網(wǎng)格 . 125
4.6.2 掃掠生成網(wǎng)格 . 127
4.7 修正有限元模型 130
4.7.1 局部細化網(wǎng)格 . 130
4.7.2 移動和復(fù)制節(jié)點和單元 . 133
4.7.3 控制面、線和單元的法向 . 134
4.7.4 修改單元屬性 . 136
4.8 直接通過節(jié)點和單元生成有限元模型 136
4.8.1 節(jié)點 . 136
4.8.2 單元 . 138
4.9 編號控制 141
4.9.1 合并重復(fù)項 . 141
4.9.2 編號壓縮 . 142
4.9.3 設(shè)定起始編號 . 143
4.9.4 編號偏差 . 144
4.10 實例導(dǎo)航——導(dǎo)彈發(fā)動機藥柱模型網(wǎng)格劃分 . 144
4.10.1 智能分網(wǎng) . 146
4.10.2 掃掠分網(wǎng) . 147
4.10.3 采用延伸分網(wǎng) . 153
第5章 施加載荷 . 158
5.1 載荷概述 159
5.1.1 什么是載荷 . 159
5.1.2 載荷步、子步和平衡迭代 . 160
5.1.3 時間參數(shù) . 161
5.1.4 階躍載荷與坡道載荷 . 162
5.2 施加載荷 162
5.2.1 實體模型載荷與有限單元載荷 . 163
5.2.2 施加載荷 . 163
5.2.3 利用表格施加載荷 . 170
5.2.4 軸對稱載荷與反作用力 . 172
5.2.5 利用函數(shù)施加載荷和邊界條件 . 173
5.3 設(shè)定載荷步選項 175
5.3.1 通用選項 .