Ansys 2024有限元分析從入門到精通

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(diǎn)4
1.2.3　有限元模型 5
1.2.4　自由度6
1.2.5　節(jié)點(diǎn)和單元6
1.3　Ansys簡介7
1.3.1　Ansys的功能7
1.3.2　Ansys的發(fā)展8
1.3.3　Ansys 2024的啟動(dòng)9
1.3.4　Ansys 2024運(yùn)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11
1.4.3　輸入方式11
1.4.4　輸出文件類型12
1.5　Ansys分析求解過程12
1.5.1　前處理13
1.5.2　加載并求解13
1.5.3　后處理14
1.5.4　實(shí)例導(dǎo)航—導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱承受溫度和內(nèi)壓載荷數(shù)值模擬14
第2章　幾何建模16
2.1　幾何建模概述17
2.1.1　自底向上創(chuàng)建幾何模型17
2.1.2　自頂向下創(chuàng)建幾何模型17
2.1.3　布爾運(yùn)算操作18
2.1.4　拖拉和旋轉(zhuǎn)18
2.1.5　移動(dòng)和復(fù)制19
2.1.6　修改模型(清除和刪除)19
2.1.7　從IGES文件幾何模型導(dǎo)入到Ansys20
2.2　自頂向下創(chuàng)建幾何模型(體素)20
2.2.1　創(chuàng)建面體素20
2.2.2　創(chuàng)建實(shí)體體素21
2.3　自底向上創(chuàng)建幾何模型22
2.3.1　關(guān)鍵點(diǎn)22
2.3.2　硬點(diǎn)24
2.3.3　線25
2.3.4　面27
2.3.5　體28
2.4　工作平面的使用29
2.4.1　定義一個(gè)新的工作平面30
2.4.2　控制工作平面的顯示和樣式30
2.4.3　移動(dòng)工作平面31
2.4.4　旋轉(zhuǎn)工作平面31
2.4.5　還原一個(gè)已定義的工作平面31
2.4.6　工作平面的高級(jí)用途32
2.5　 坐標(biāo)系簡介33
2.5.1　總體坐標(biāo)系和局部坐標(biāo)系34
2.5.2　顯示坐標(biāo)系36
2.5.3　節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系36
2.5.4　單元坐標(biāo)系37
2.5.5　結(jié)果坐標(biāo)系38
2.6　使用布爾運(yùn)算來修正幾何模型38
2.6.1　布爾運(yùn)算的設(shè)置38
2.6.2　布爾運(yùn)算后的圖元編號(hào)39
2.6.3　交運(yùn)算39
2.6.4　兩兩相交40
2.6.5　相加40
2.6.6　相減41
2.6.7　利用工作平面做減運(yùn)算42
2.6.8　搭接42
2.6.9　分割42
2.6.10　粘接(或合并)43
2.7　移動(dòng)、復(fù)制和縮放幾何模型43
2.7.1　按照樣本生成圖元43
2.7.2　由對(duì)稱映像生成圖元44
2.7.3　將樣本圖元轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系44
2.7.4　實(shí)體模型圖元的縮放45
2.8　實(shí)例導(dǎo)航—導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱建模45
2.8.1　自底向上創(chuàng)建藥柱模型45
2.8.2　布爾運(yùn)算創(chuàng)建藥柱模型53
2.8.3　導(dǎo)入SolidWorks中創(chuàng)建的藥柱模型57
第3章　建模實(shí)例59
3.1　實(shí)例導(dǎo)航—幾何模型的輸入60
3.1.1　輸入IGES單一實(shí)體60
3.1.2　輸入SAT 單一實(shí)體62
3.1.3　輸入Parasolid 單一實(shí)體65
3.2　實(shí)例導(dǎo)航—修改輸入模型67
3.2.1　自頂向下建模實(shí)例71
3.2.2　自底向上建模實(shí)例82
第4章　網(wǎng)格劃分95
4.1　有限元網(wǎng)格概述96
4.2　設(shè)定單元屬性96
4.2.1　生成單元屬性表96
4.2.2　在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性97
4.3　網(wǎng)格劃分的控制98
4.3.1　Ansys網(wǎng)格劃分工具(MeshTool)98
4.3.2　單元形狀99
4.3.3　選擇自由或映射網(wǎng)格劃分100
4.3.4　控制單元邊中節(jié)點(diǎn)的位置100
4.3.5　劃分自由網(wǎng)格時(shí)的單元尺寸控制(SmartSizing)100
4.3.6　映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)尺寸101
4.3.7　局部網(wǎng)格劃分控制102
4.3.8　內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制103
4.3.9　生成過渡棱錐單元105
4.3.10　將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化的形式105
4.3.11　執(zhí)行層網(wǎng)格劃分106
4.4　自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制106
4.4.1　自由網(wǎng)格劃分106
4.4.2　映射網(wǎng)格劃分107
4.5　給實(shí)體模型劃分有限元網(wǎng)格112
4.5.1　用命令生成網(wǎng)格113
4.5.2　生成帶方向節(jié)點(diǎn)的梁單元網(wǎng)格113
4.5.3　在分界線或分界面處生成單位厚度的界面單元115
4.6　延伸和掃掠生成有限元模型116
4.6.1　延伸生成網(wǎng)格116
4.6.2　掃掠生成網(wǎng)格118
4.7　修正有限元模型121
4.7.1　局部細(xì)化網(wǎng)格121
4.7.2　移動(dòng)和復(fù)制節(jié)點(diǎn)和單元123
4.7.3　控制面、線和單元的法向124
4.7.4　修改單元屬性125
4.8　直接通過節(jié)點(diǎn)和單元生成有限元模型126
4.8.1　節(jié)點(diǎn)126
4.8.2　單元128
4.9　編號(hào)控制130
4.9.1　合并重復(fù)項(xiàng)130
4.9.2　編號(hào)壓縮131
4.9.3　設(shè)定起始編號(hào)132
4.9.4　編號(hào)偏差132
4.10　實(shí)例導(dǎo)航—導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱模型網(wǎng)格劃分133
4.10.1　智能分網(wǎng)135
4.10.2　掃掠分網(wǎng)136
4.10.3　采用延伸分網(wǎng)142
第5章　施加載荷147
5.1　載荷概述148
5.1.1　什么是載荷148
5.1.2　載荷步、子步和平衡迭代149
5.1.3　時(shí)間參數(shù)149
5.1.4　階躍載荷與坡道載荷150
5.2　載荷施加相關(guān)內(nèi)容151
5.2.1　實(shí)體模型載荷與有限單元載荷151
5.2.2　施加載荷方法152
5.2.3　利用表格施加載荷157
5.2.4　軸對(duì)稱載荷與反作用力159
5.2.5　利用函數(shù)施加載荷和邊界條件160
5.3　設(shè)定載荷步選項(xiàng)162
5.3.1　通用選項(xiàng)162
5.3.2　非線性選項(xiàng)165
5.3.3　動(dòng)態(tài)選項(xiàng)166
5.3.4　輸出控制166
5.3.5　Biot-Savart選項(xiàng)167
5.3.6　譜分析選項(xiàng)168
5.3.7　創(chuàng)建多載荷步文件168
5.4　實(shí)例導(dǎo)航—導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)藥柱模型載荷施加169
5.4.1　單載荷步的施加170
5.4.2　多載荷步的施加173
5.4.3　表格及函數(shù)載荷的施加176
第6章　求解178
6.1　求解概述179
6.1.1　使用直接求解法179
6.1.2　使用稀疏矩陣直接求解法求解器180
6.1.3　使用雅克比共軛梯度法求解器180
6.1