ANSYS12.0機(jī)械與結(jié)構(gòu)有限元分析從入門到精通

前言

　　現(xiàn)代工業(yè)的典型特征是大量使用計(jì)算機(jī)，無(wú)論是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)，還是分析、制造過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用都極大地提高了效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）就是其中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代工程方法的完美結(jié)合?！　∮邢迒卧ㄗ鳛閿?shù)值計(jì)算方法中在工程分析領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的一種計(jì)算方法，自20世紀(jì)中葉以來(lái)，以其獨(dú)有的計(jì)算優(yōu)勢(shì)得到了廣泛地發(fā)展和應(yīng)用，已出現(xiàn)了不同的有限元算法，并由此產(chǎn)生了一批非常成熟的通用和專業(yè)有限元商業(yè)軟件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種工程軟件也得以廣泛應(yīng)用。ANSYs軟件以它的多物理場(chǎng)耦合分析功能而成為CAE軟件的應(yīng)用主流，在工程分析應(yīng)用中得到了較為廣泛的應(yīng)用?！　NSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，它是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的CAE軟件，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)、熱、聲、流體以及電磁場(chǎng)等學(xué)科的研究，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS的功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)在它已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，在歷年FEA評(píng)比中都名列第一。目前，中國(guó)100多所理工院校采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件?！　”緯?shū)以最新版本ANSYSl2.0為依據(jù)，對(duì).ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并結(jié)合典型工程應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)講述了ANSYS在機(jī)械與結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用方法?！　?shū)中盡量避開(kāi)了繁瑣的理論描述，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合作者使用該軟件的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)例部分采用GuI方式一步一步地對(duì)操作過(guò)程和步驟進(jìn)行了講解。為了幫助用戶熟悉ANSYS的相關(guān)操作命令，在每個(gè)實(shí)例的后面列出了分析過(guò)程的命令流文件?！　∪珪?shū)分為10章：第1章介紹ANSYS概述；第2章介紹ANSYSl2.0圖形用戶界面；第3章介紹建立實(shí)體模型；第4章介紹ANSYS分析基本步驟；第5章介紹靜力分析；第6章介紹非線性分析；第7章介紹動(dòng)力學(xué)分析；第8章介紹熱分析；第9章介紹參數(shù)化與優(yōu)化設(shè)計(jì)；第10章介紹網(wǎng)格、單元和子模型高級(jí)分析?！　”緯?shū)附有一張多媒體光盤，光盤中除了有每一個(gè)實(shí)例GUI實(shí)際操作步驟的視頻以外，還以文本文件的格式給出了每個(gè)實(shí)例的命令流文件，用戶可以直接調(diào)用。　　本書(shū)由三維書(shū)屋工作室總策劃，主要由山東科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院的薛風(fēng)先老師和軍械工程學(xué)院的胡仁喜老師以及石家莊三維書(shū)屋文化傳播公司的康士廷老師編寫，張日晶、王培合、左防、王玉秋、許洪、王義發(fā)、劉昌麗、熊慧、王敏、周冰、董偉、李瑞、王兵學(xué)、袁濤、王淵峰、李世強(qiáng)、周廣芬、王艷池、李鵬、陳麗芹、孟清華、李廣榮、鄭長(zhǎng)松、王佩楷、王文平、張俊生、路純紅、陽(yáng)平華等參加了資料整理和編排工作，在此向他們表示衷心的感謝?！　∮捎跁r(shí)間倉(cāng)促，加之作者的水平有限，缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，懇請(qǐng)專家和廣大讀者不吝賜教，批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)以最新版本ANSYS12.0為依據(jù)，對(duì)ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并結(jié)合典型工程應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)講述了ANSYS在機(jī)械與結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用方法。書(shū)中盡量避開(kāi)了繁瑣的理論描述，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合作者使用該軟件的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)例部分采用GUI方式一步一步地對(duì)操作過(guò)程和步驟進(jìn)行了講解，為了幫助用戶熟悉ANSYS的相關(guān)操作命令，在每個(gè)實(shí)例的后面列出了分析過(guò)程的命令流交件。全書(shū)分為10章：第1章介紹ANSYS概述；第2章介紹ANSYS12. 0圖形用戶界面；第3章介紹建立實(shí)體模型，第4章介紹ANSYS分析基本步驟，第5章介紹靜力分析；第6章介紹非線性分析；第7章介紹動(dòng)力學(xué)分析；第8章介紹熱分析；第9章介紹參數(shù)化與優(yōu)化設(shè)計(jì)；第10章介紹網(wǎng)格、單元和子模型高級(jí)分析?！　”緯?shū)適用于ANSYS軟件的初中級(jí)用戶，以及有初步使用經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，本書(shū)可作為理工科院校相關(guān)專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生及教師學(xué)習(xí)ANSYS軟件的培訓(xùn)教材，也可作為從事結(jié)構(gòu)分析相關(guān)行業(yè)的工程技術(shù)人員使用ANSYS軟件的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

前言 第1章　緒論 　1.1　有限單元法簡(jiǎn)介 　　1.1.1　有限單元法的基本思想 　　1.1.2　有限單元法的基本概型 　　1.1.3　有限單元法的分析步驟 　1.2　ANSYS簡(jiǎn)介 　　1.2.1　ANSYS的功能 　　1.2.2　ANSYS12.0版本的新特點(diǎn) 　1.3　ANSYS12.0的啟用和配置 　　1.3.1　ANSYS12.0的啟動(dòng) 　　1.3.2　ANSYS12.0運(yùn)行環(huán)境配置 　1.4　程序結(jié)構(gòu) 　　1.4.1　處理鋁 　　1.4.2　文件格式 　　1.4.3　輸入方式 　　1.4.4　輸出文件類型 第2章　ANSYS12.0圖形用戶界面 　2.1　ANSYS12.0圖形用戶界面的組成 　2.2　啟動(dòng)圖形用戶界面 　2.3　對(duì)話框及其組件 　　2.3.1　文本框 　　2.3.2　單選列表 　　2.3.3　雙列選擇列表 　　2.3.4　標(biāo)簽對(duì)話框 　　2.3.5　選取框 　2.4　通用菜單 　　2.4.1　文件菜單 　　2.4.2　選取菜單 　　2.4.3　列表菜單 　　2.4.4　繪圖菜單 　　2.4.5　繪圖控制菜單 　　2.4.6　工作平面菜單 　　2.4.7　參量菜單 　　2.4.8　宏菜單 　　2.4.9　菜單控制菜單 　　2.4.10　幫助菜單 　2.5　輸入窗口 　2.6　主菜單 　　2.6.1　優(yōu)選項(xiàng) 　　2.6.2　預(yù)處理器 　　2.6.3　求解器 　　2.6.4　通用后處理器 　　2.6.5　時(shí)間歷程后處理器 　　2.6.6　拓?fù)鋬?yōu)化器 　　2.6.7　優(yōu)化器 　　2.6.8　概率設(shè)計(jì)和輻射選項(xiàng) 　　2.6.9　運(yùn)行時(shí)間估計(jì)量 　　2.6.10　記錄編輯器 　2.7　輸出窗口 　2.8　工具條 　2.9　圖形窗口 　　2.9.1　圖形顯示 　　2.9.2　多窗口繪圖 　　2.9.3　增強(qiáng)圖形顯示 　2.10　個(gè)性化界面 　　2.10.1　改變字體和顏色 　　2.10.2　改變GUI的啟動(dòng)菜單顯示 　　2.10.3　改變菜單鏈接和對(duì)話框 第3章　建立實(shí)體模型 　3.1　幾何模型的輸入 　　3.1.1　輸入IGES單一實(shí)體 　　3.1.2　輸入SAT單一實(shí)體 　　3.1.3　輸入SAT實(shí)體集合 　　3.1.4　輸入Parasolid單一實(shí)體 　　3.1.5　輸入Parasolid實(shí)體集合 　3.2　對(duì)輸入模型修改 　3.3　自主建模 　　3.3.1　自上而下建模 　　3.3.2　自下而上建模 第4章　ANSYS分析基本步驟 　4.1　分析問(wèn)題 　　4.1.1　問(wèn)題描述 　　4.1.2　確定問(wèn)題的范圍 　4.2　建立有限元模型 　　4.2.1　創(chuàng)建實(shí)體模型 　　4.2.2　對(duì)實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分 　4.3　施加載荷 　4.4　進(jìn)行求解 　　4.4.1　求解器的類別 　　4.4.2　求解檢查 　　4.4.3　求解的實(shí)施 　　4.4.4　求解會(huì)碰到的問(wèn)題 　4.5　后處理 　4.6　分析步驟示例——工字鋼懸臂梁 　　4.6.1　分析問(wèn)題 　　4.6.2　建立有限元模型 　　4.6.3　施加載荷 　　4.6.4　進(jìn)行求解 　　4.6.5　后處理 第5章　靜力分析 第6章　非線性分析 第7章　動(dòng)力學(xué)分析 第8章　熱分析 第9章　參數(shù)化與優(yōu)化設(shè)計(jì) 第10章　網(wǎng)格、單元和子模型高級(jí)分析

章節(jié)摘錄

　　ANSYS12.0新版本功能融合了靈活性和實(shí)踐性；流固耦合技術(shù)得到顯著加強(qiáng)。新版本在性能、易用性、協(xié)同工作及耦合技術(shù)（如流固耦合）等方面有很大提高?！　NSYS融合了豐富的幾何和網(wǎng)格劃分技術(shù)，整合后的幾何和網(wǎng)格劃分解決方案，使在不同的分析應(yīng)用中可以共享幾何和網(wǎng)格信息。ANSYS12.0對(duì)幾何接口進(jìn)行了增強(qiáng)，通過(guò)幾何接口可以從CAD系統(tǒng)中輸入更多的信息，包括新的數(shù)據(jù)類型如：用于模擬梁的線體；附加屬性如顏色、坐標(biāo)系及在CAD系統(tǒng)中改進(jìn)的命名選擇等。前處理大模型時(shí)，ANSYS12.0支持64位操作系統(tǒng)，可以對(duì)幾何進(jìn)行智能有選擇更新?！　NSYS12.0提供的自動(dòng)網(wǎng)格劃分解決方案在流體動(dòng)力學(xué)中取得了很好的結(jié)果。應(yīng)用GAMBII和TGrid的網(wǎng)格附加功能，ANSYS12.0可以在最少的輸入下自動(dòng)生成CFD合適的四面體網(wǎng)格。另外，它融合了高級(jí)尺寸函數(shù)（與GAMB相似）、棱柱及四面體網(wǎng)格（來(lái)自TGRID）及其他網(wǎng)格劃分技術(shù)，改進(jìn)了網(wǎng)格平滑度、網(wǎng)格質(zhì)量、劃分速度、曲率近似功能捕捉、邊界分層捕捉等功能。盡管許多功能是出于流體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用而改進(jìn)的，但是它們?nèi)匀豢梢杂糜谄渌抡娣治鰬?yīng)用。如結(jié)構(gòu)分析的用戶可以應(yīng)用這些功能，得到自動(dòng)化和高質(zhì)量的網(wǎng)格。新增多區(qū)域網(wǎng)格劃分方法使用戶在不進(jìn)行幾何分割的情況下，可以對(duì)復(fù)雜的幾何模型劃分純六面體網(wǎng)格.　　ANSYS12.0擴(kuò)展了多場(chǎng)求解功能。新增功能及增強(qiáng)功能可以處理直接耦合和順序耦合的多物理場(chǎng)問(wèn)題，ANSYSWorkbench下的多場(chǎng)仿真速度比以前更快。ANSYS求解器技術(shù)的整合在12.0版本往前邁出了很大一步，它將求解器技術(shù)整合在一個(gè)統(tǒng)一的仿真環(huán)境中，為多場(chǎng)求解提供了更有效的工作流程。ANSYS12.0擴(kuò)展分布式稀疏求解器功能，支持共享和分布式計(jì)算環(huán)境下的非對(duì)稱和復(fù)雜矩陣。這種新的求解技術(shù)極大地縮短了某些直接耦合解決方案的執(zhí)行時(shí)間，如：包含Pe~ier和Seebeck效應(yīng)的耦合場(chǎng)分析，及熱電耦合分析等。此外，ANSYS12.0可以應(yīng)用直接耦合單元模擬多孔介質(zhì)的滲流。ANSYSWorkbench框架支持直接耦合場(chǎng)分析，相關(guān)的直接耦合場(chǎng)單元（SOLID226和SOLID227）在ANSYS12.0中支持熱電耦合。此外，還有一個(gè)熱電耦合分析系統(tǒng)支持溫度相關(guān)材料的焦耳傳熱分析和高級(jí)熱電效應(yīng)，如Pelfier和Seebeck效應(yīng)。該新技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域包括集成電路、電子軌道、排線和熱電制冷裝置的焦耳熱分析?！　×鞴恬詈瞎δ苤刑岢隽艘环N新的immeedsolid FSI算法。這是一種基于網(wǎng)格重疊的技術(shù)，流體和固體區(qū)域各自擁有一套網(wǎng)格，該算法可以幫助工程師模擬流場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)剛體與流體之間的相互作用。　　ANSYS12.0流固耦合的另外一個(gè)新功能就是可以通過(guò)求解非線性雷諾壓膜方程來(lái)解決FSI涉及到薄液膜的非線性瞬態(tài)應(yīng)用。12.0版本提供了另外一個(gè)FSI功能：該功能采用ANSYSFLUENT軟件作為CFD求解器來(lái)進(jìn)行單向流固耦合計(jì)算，基于ANSYSCFX-Post，可以使表面溫度和表面力在ANSYS FLu ENT和ANSYS Mec Mnical產(chǎn)品之間進(jìn)行單向載荷傳遞。

編輯推薦

　　《ANSYS12.0機(jī)械與結(jié)構(gòu)有限元分析從入門到精通》包含各書(shū)目分別由ANS工工翟應(yīng)用領(lǐng)的專家和學(xué)者執(zhí)筆編寫，書(shū)中溶入了他們多年研究的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，為了便于讀者快速掌握ANSYS工程開(kāi)發(fā)技巧，書(shū)中引用大量的工程案例?！　∪嫱暾闹R(shí)體系，深入淺出的理論闡述，循序漸進(jìn)的分析講解，實(shí)用典型的實(shí)例引導(dǎo)。視頻操作，源文件，最終效果。

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