ANSYS12.0機械與結(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算機，無論是產(chǎn)品的開發(fā)、設(shè)計，還是分析、制造過程中，計算機的應(yīng)用都極大地提高了效率和質(zhì)量。計算機輔助工程（CAE）就是其中必不可少的一個環(huán)節(jié)，它是計算機技術(shù)和現(xiàn)代工程方法的完美結(jié)合?！　∮邢迒卧ㄗ鳛閿?shù)值計算方法中在工程分析領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的一種計算方法，自20世紀(jì)中葉以來，以其獨有的計算優(yōu)勢得到了廣泛地發(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。隨著計算機技術(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)增長最快的CAE軟件，能夠進行包括結(jié)構(gòu)、熱、聲、流體以及電磁場等學(xué)科的研究，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、交通、國防軍工、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的功能強大，操作簡單方便，現(xiàn)在它已成為國際最流行的有限元分析軟件，在歷年FEA評比中都名列第一。目前，中國100多所理工院校采用ANSYS軟件進行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件?！　”緯宰钚掳姹続NSYSl2.0為依據(jù)，對.ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進行了詳細介紹，并結(jié)合典型工程應(yīng)用實例詳細講述了ANSYS在機械與結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用方法?！　斜M量避開了繁瑣的理論描述，從實際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合作者使用該軟件的經(jīng)驗，實例部分采用GuI方式一步一步地對操作過程和步驟進行了講解。為了幫助用戶熟悉ANSYS的相關(guān)操作命令，在每個實例的后面列出了分析過程的命令流文件?！　∪珪譃?0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；第10章介紹網(wǎng)格、單元和子模型高級分析?！　”緯接幸粡埗嗝襟w光盤，光盤中除了有每一個實例GUI實際操作步驟的視頻以外，還以文本文件的格式給出了每個實例的命令流文件，用戶可以直接調(diào)用?！　”緯扇S書屋工作室總策劃，主要由山東科技大學(xué)機電學(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、周廣芬、王艷池、李鵬、陳麗芹、孟清華、李廣榮、鄭長松、王佩楷、王文平、張俊生、路純紅、陽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間倉促，加之作者的水平有限，缺點和錯誤在所難免，懇請專家和廣大讀者不吝賜教，批評指正。

內(nèi)容概要

本書以最新版本ANSYS12.0為依據(jù)，對ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進行了詳細介紹，并結(jié)合典型工程應(yīng)用實例詳細講述了ANSYS在機械與結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用方法。書中盡量避開了繁瑣的理論描述，從實際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合作者使用該軟件的經(jīng)驗，實例部分采用GUI方式一步一步地對操作過程和步驟進行了講解，為了幫助用戶熟悉ANSYS的相關(guān)操作命令，在每個實例的后面列出了分析過程的命令流交件。全書分為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；第10章介紹網(wǎng)格、單元和子模型高級分析?！　”緯m用于ANSYS軟件的初中級用戶，以及有初步使用經(jīng)驗的技術(shù)人員，本書可作為理工科院校相關(guān)專業(yè)的高年級本科生、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。

書籍目錄

前言 第1章　緒論 　1.1　有限單元法簡介 　　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簡介 　　1.2.1　ANSYS的功能 　　1.2.2　ANSYS12.0版本的新特點 　1.3　ANSYS12.0的啟用和配置 　　1.3.1　ANSYS12.0的啟動 　　1.3.2　ANSYS12.0運行環(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　啟動圖形用戶界面 　2.3　對話框及其組件 　　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 　　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　時間歷程后處理器 　　2.6.6　拓撲優(yōu)化器 　　2.6.7　優(yōu)化器 　　2.6.8　概率設(shè)計和輻射選項 　　2.6.9　運行時間估計量 　　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　增強圖形顯示 　2.10　個性化界面 　　2.10.1　改變字體和顏色 　　2.10.2　改變GUI的啟動菜單顯示 　　2.10.3　改變菜單鏈接和對話框 第3章　建立實體模型 　3.1　幾何模型的輸入 　　3.1.1　輸入IGES單一實體 　　3.1.2　輸入SAT單一實體 　　3.1.3　輸入SAT實體集合 　　3.1.4　輸入Parasolid單一實體 　　3.1.5　輸入Parasolid實體集合 　3.2　對輸入模型修改 　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　分析問題 　　4.1.1　問題描述 　　4.1.2　確定問題的范圍 　4.2　建立有限元模型 　　4.2.1　創(chuàng)建實體模型 　　4.2.2　對實體模型進行網(wǎng)格劃分 　4.3　施加載荷 　4.4　進行求解 　　4.4.1　求解器的類別 　　4.4.2　求解檢查 　　4.4.3　求解的實施 　　4.4.4　求解會碰到的問題 　4.5　后處理 　4.6　分析步驟示例——工字鋼懸臂梁 　　4.6.1　分析問題 　　4.6.2　建立有限元模型 　　4.6.3　施加載荷 　　4.6.4　進行求解 　　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 第10章　網(wǎng)格、單元和子模型高級分析

章節(jié)摘錄

　　ANSYS12.0新版本功能融合了靈活性和實踐性；流固耦合技術(shù)得到顯著加強。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對幾何接口進行了增強，通過幾何接口可以從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)中改進的命名選擇等。前處理大模型時，ANSYS12.0支持64位操作系統(tǒng)，可以對幾何進行智能有選擇更新?！　NSYS12.0提供的自動網(wǎng)格劃分解決方案在流體動力學(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生成CFD合適的四面體網(wǎng)格。另外，它融合了高級尺寸函數(shù)（與GAMB相似）、棱柱及四面體網(wǎng)格（來自TGRID）及其他網(wǎng)格劃分技術(shù)，改進了網(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力學(xué)的應(yīng)用而改進的，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行幾何分割的情況下，可以對復(fù)雜的幾何模型劃分純六面體網(wǎng)格.　　ANSYS12.0擴展了多場求解功能。新增功能及增強功能可以處理直接耦合和順序耦合的多物理場問題，ANSYSWorkbench下的多場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)整合在一個統(tǒng)一的仿真環(huán)境中，為多場求解提供了更有效的工作流程。ANSYS12.0擴展分布式稀疏求解器功能，支持共享和分布式計算環(huán)境下的非對稱和復(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)行時間，如：包含Pe~ier和Seebeck效應(yīng)的耦合場分析，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分析，相關(guān)的直接耦合場單元（SOLID226和SOLID227）在ANSYS12.0中支持熱電耦合。此外，還有一個熱電耦合分析系統(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中運動剛體與流體之間的相互作用?！　NSYS12.0流固耦合的另外一個新功能就是可以通過求解非線性雷諾壓膜方程來解決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FSI功能：該功能采用ANSYSFLUENT軟件作為CFD求解器來進行單向流固耦合計算，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)品之間進行單向載荷傳遞。

編輯推薦

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

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