ANSYS 2020 有限元分析从入门到精通

目 录
前言
第1章 ANSYS概述 . 1
1.1 CAE软件简介 . 2
1.2 有限元法简介 4
1.2.1 有限元法的基本思想 . 4
1.2.2 有限元法的特点 . 4
1.2.3 有限元模型 . 6
1.2.4 自由度 . 6
1.2.5 节点和单元 . 7
1.3 ANSYS简介 7
1.3.1 ANSYS的功能 . 8
1.3.2 ANSYS的发展 . 9
1.3.3 ANSYS 2020的启动 . 9
1.3.4 ANSYS 2020运行环境配置 9
1.4 程序结构 11
1.4.1 处理器 . 11
1.4.2 文件格式 . 12
1.4.3 输入方式 . 12
1.4.4 输出文件类型 . 12
1.5 ANSYS分析求解过程 13
1.5.1 前处理 . 14
1.5.2 加载并求解 . 14
1.5.3 后处理 . 14
1.5.4 实例导航——导弹发动机药柱承受温度和内压载荷数值模拟 15
第2章 几何建模 . 17
2.1 几何建模概述 18
2.1.1 自底向上创建几何模型 . 18
2.1.2 自顶向下创建几何模型 . 18
2.1.3 布尔运算操作 . 19
2.1.4 拖拉和旋转 . 20
2.1.5 移动和复制 . 20
2.1.6 修改模型（清除和删除） . 20
2.1.7 从IGES文件几何模型导入到ANSYS. 21
2.2 自顶向下创建几何模型（体素） 21
2.2.1 创建面体素 . 21
2.2.2 创建实体体素 . 22
2.3 自底向上创建几何模型 24
2.3.1 关键点 . 24
2.3.2 硬点 . 26
2.3.3 线 . 27
2.3.4 面 . 30
2.3.5 体 . 31
2.4 工作平面的使用 33
2.4.1 定义一个新的工作平面 . 33
2.4.2 控制工作平面的显示和样式 . 34
2.4.3 移动工作平面 . 34
2.4.4 旋转工作平面 . 34
2.4.5 还原一个已定义的工作平面 . 35
2.4.6 工作平面的高级用途 . 35
2.5 坐标系简介 37
2.5.1 总体坐标系和局部坐标系 . 37
2.5.2 显示坐标系 . 40
2.5.3 节点坐标系 . 40
2.5.4 单元坐标系 . 41
2.5.5 结果坐标系 . 42
2.6 使用布尔运算来修正几何模型 42
2.6.1 布尔运算的设置 . 42
2.6.2 布尔运算后的图元编号 . 43
2.6.3 交运算 . 43
2.6.4 两两相交 . 44
2.6.5 相加 . 45
2.6.6 相减 . 45
2.6.7 利用工作平面做减运算 . 47
2.6.8 搭接 . 47
2.6.9 分割 . 48
2.6.10 粘接（或合并） . 48
2.7 移动、复制和缩放几何模型 48
2.7.1 按照样本生成图元 . 49
2.7.2 由对称映像生成图元 . 49
2.7.3 将样本图元转换坐标系 . 50
2.7.4 实体模型图元的缩放 . 50
2.8 实例导航——导弹发动机药柱建模 51
2.8.1 自底向上创建药柱模型 . 51
2.8.2 布尔运算创建药柱模型 . 59
2.8.3 导入SolidWorks中创建的药柱模型 62
第3章 建模实例 . 65
3.1 实例导航——几何模型的输入 66
3.1.1 输入IGES单一实体 . 66
3.1.2 输入SAT 单一实体 . 68
3.1.3 输入Parasolid 单一实体 71
3.2 实例导航——修改输入模型 73
3.2.1 自顶向下建模实例 . 77
3.2.2 自底向上建模实例 . 88
第4章 网格划分 . 102
4.1 有限元网格概述 103
4.2 设定单元属性 103
4.2.1 生成单元属性表 . 104
4.2.2 在划分网格之前分配单元属性 . 104
4.3 网格划分的控制 105
4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） . 106
4.3.2 单元形状 . 106
4.3.3 选择自由或映射网格划分 . 107
4.3.4 控制单元边中节点的位置 . 107
4.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 108
4.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 . 108
4.3.7 局部网格划分控制 . 110
4.3.8 内部网格划分控制 . 111
4.3.9 生成过渡棱锥单元 . 112
4.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 113
4.3.11 执行层网格划分 . 114
4.4 自由网格划分和映射网格划分控制 114
4.4.1 自由网格划分 . 114
4.4.2 映射网格划分 . 116
4.5 给实体模型划分有限元网格 121
4.5.1 用命令生成网格 . 121
4.5.2 生成带方向节点的梁单元网格 . 122
4.5.3 在分界线或分界面处生成单位厚度的界面单元 124
4.6 延伸和扫掠生成有限元模型 125
4.6.1 延伸生成网格 . 125
4.6.2 扫掠生成网格 . 127
4.7 修正有限元模型 130
4.7.1 局部细化网格 . 130
4.7.2 移动和复制节点和单元 . 133
4.7.3 控制面、线和单元的法向 . 134
4.7.4 修改单元属性 . 136
4.8 直接通过节点和单元生成有限元模型 136
4.8.1 节点 . 136
4.8.2 单元 . 138
4.9 编号控制 141
4.9.1 合并重复项 . 141
4.9.2 编号压缩 . 142
4.9.3 设定起始编号 . 143
4.9.4 编号偏差 . 144
4.10 实例导航——导弹发动机药柱模型网格划分 . 144
4.10.1 智能分网 . 146
4.10.2 扫掠分网 . 147
4.10.3 采用延伸分网 . 153
第5章 施加载荷 . 158
5.1 载荷概述 159
5.1.1 什么是载荷 . 159
5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 . 160
5.1.3 时间参数 . 161
5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 . 162
5.2 施加载荷 162
5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 . 163
5.2.2 施加载荷 . 163
5.2.3 利用表格施加载荷 . 170
5.2.4 轴对称载荷与反作用力 . 172
5.2.5 利用函数施加载荷和边界条件 . 173
5.3 设定载荷步选项 175
5.3.1 通用选项 .