ANSYS 2022有限元分析从入门到精通

第1篇 操作基础篇 第1章 Ansys 2022入门 2
（ 视频讲解：12分钟）
1.1 Ansys 2022的用户界面 3
1.2 Ansys文件系统 4
1.2.1 文件类型 4
1.2.2 文件管理 5
1.3 Ansys分析过程 8
1.3.1 建立模型 8
1.3.2 加载并求解 9
1.3.3 后处理器 9
1.4 实例入门—角托架受力分析 9
1.4.1 分析实例描述 9
1.4.2 建立模型 10
1.4.3 查看计算结果 17
第2章　几何建模 19
（ 视频讲解：27分钟）
2.1 坐标系简介 20
2.1.1 总体和局部坐标系 20
2.1.2 显示坐标系 22
2.1.3 节点坐标系 23
2.1.4 单元坐标系 24
2.1.5 结果坐标系 24
2.2 工作平面的使用 25
2.2.1 定义一个新的工作平面 25
2.2.2 控制工作平面的显示和样式 26
2.2.3 移动工作平面 26
2.2.4 旋转工作平面 26
2.2.5 还原一个已定义的工作平面 27
2.3 布尔操作 27
2.3.1 布尔运算的设置 27
2.3.2 布尔交运算 28
2.3.3 布尔两两相交运算 29
2.3.4 布尔相加运算 29
2.3.5 布尔相减运算 29
2.3.6 利用工作平面进行减运算 31
2.3.7 布尔搭接运算 31
2.3.8 布尔分割运算 31
2.3.9 布尔粘接（或合并）运算 32
2.4 编辑几何模型 32
2.4.1 按照样本生成图元 33
2.4.2 由对称映像生成图元 33
2.4.3 将样本图元转换到坐标系 33
2.4.4 实体模型图元的缩放 34
2.5 自底向上创建几何模型 35
2.5.1 关键点 35
2.5.2 硬点 36
2.5.3 线 37
2.5.4 面 40
2.5.5 体 41
2.6 实例—储液罐的实体建模 42
2.6.1 GUI方式 43
2.6.2 命令流方式 46
2.7 自顶向下创建几何模型（体素） 47
2.7.1 创建面体素 47
2.7.2 创建实体体素 48
2.8 实例—轴承座的实体建模 49
2.8.1 GUI方式 49
2.8.2 命令流方式 54
2.9 从IGES文件中将几何模型导入
Ansys软件 55
2.10 实例—输入IGES单一实体 56
2.11 实例—对输入模型进行修改 58
第3章　划分网格 61
（ 视频讲解：8分钟）
3.1 有限元网格概论 62
3.2 设定单元属性 62
3.2.1 生成单元属性表 62
3.2.2 在划分网格之前分配单元属性 63
3.3 网格划分的控制 65
3.3.1 Ansys网格划分工具
（MeshTool） 65
3.3.2 单元形状 65
3.3.3 选择自由或映射网格划分 66
3.3.4 控制单元中间节点的位置 67
3.3.5 划分自由网格时的单元尺寸
控制（SmartSizing） 67
3.3.6 映射网格划分中单元的默认
尺寸 68
3.3.7 局部网格划分控制 69
3.3.8 内部网格划分控制 69
3.3.9 生成过渡棱锥单元 71
3.3.10 将退化的四面体单元转化为
非退化的形式 71
3.3.11 执行层网格划分 72
3.4 自由网格划分和映射网格划分控制 73
3.4.1 自由网格划分 73
3.4.2 映射网格划分 74
3.5 实例—储液罐的网格划分 78
3.5.1 GUI方式 78
3.5.2 命令流方式 80
3.6 延伸和扫掠生成有限元网格模型 80
3.6.1 延伸（Extrude）生成网格 81
3.6.2 扫掠（VSWEEP）生成网格 83
3.7 修改有限元模型 85
3.7.1 局部细化网格 85
3.7.2 复制、移动节点和单元 88
3.7.3 控制面、线和单元的法向 88
3.7.4 修改单元属性 89
3.8 直接通过节点和单元生成有限元
模型 89
3.8.1 节点 90
3.8.2 单元 91
3.9 编号控制 93
3.9.1 合并重复项 94
3.9.2 编号压缩 94
3.9.3 设定起始编号 95
3.9.4 编号偏差 95
3.10 实例—轴承座的网格划分 96
3.10.1 GUI方式 96
3.10.2 命令流方式 99
第4章　施加载荷 101
（ 视频讲解：7分钟）
4.1 载荷概论 102
4.1.1 什么是载荷 102
4.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 103
4.1.3 时间参数 103
4.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 104
4.2 施加载荷 105
4.2.1 载荷分类 105
4.2.2 轴对称载荷与反作用力 111
4.2.3 利用表格施加载荷 112
4.2.4 利用函数施加载荷和边界条件 116
4.3 实例—轴承座的载荷和约束
施加 117
4.3.1 GUI方式 117
4.3.2 命令流方式 120
4.4 设定载荷步选项 120
4.4.1 通用选项 121
4.4.2 动力学分析选项 124
4.4.3 非线性选项 124
4.4.4 输出控制 125
4.4.5 Biot-Savart选项 126
4.4.6 谱分析选项 126
4.4.7 创建多载荷步文件 126
4.5 实例——储液罐的载荷和约束
施加 128
4.5.1 GUI方式 128
4.5.2 命令流方式 130
第5章　求解 132
（ 视频讲解：2分钟）
5.1 求解概论 133
5.1.1 选择求解器 133
5.1.2 求解器的类型 133
5.1.3 获得解答 134
5.2 利用特定的求解控制器指定求解
类型 135
5.2.1 使用Abridged Solution菜单
选项 135
5.2.2 使用求解控制对话框 136
5.3 多载荷步求解 137
5.3.1 多重求解法 137
5.3.2 使用载荷步文件法 138
5.3.3 使用数组参数法
（矩阵参数法） 138
5.4 实例—轴承座和储液罐模型
求解 140
第6章　后处理 141
（ 视频讲解：5分钟）
6.1 后处理概述 142
6.1.1 结果文件 142
6.1.2 后处理可用的数据类型 143
6.2 通用后处理器（POST1） 143
6.2.1 将数据结果读入数据库 143
6.2.2 图像显示结果 149
6.2.3 列表显示结果 155
6.2.4 将结果旋转到不同坐标系中
并显示 157
6.3 实例—轴承座计算结果后处理 158
6.3.1 GUI方式 158
6.3.2 命令流方式 161
6.4 时间历程后处理器（POST26） 162
6.4.1 定义和储存POST26变量 162
6.4.2 检查变量 164
6.4.3 POST26后处理器的其他功能 166
6.5 实例—储液罐计算结果后处理 167
6.5.1 GUI方式 167
6.5.2 命令流方式 169 第2篇 专题实例篇 第7章　结构静力分析 172
（ 视频讲解：31分钟）
7.1 结构静力概论 173
7.2 实例—高速齿轮应力分析 173
7.2.1 分析问题 173
7.2.2 建立模型 174
7.2.3 定义边界条件并求解 186
7.2.4 查看结果 188
7.2.5 命令流方式 190
第8章　模态分析 191
（ 视频讲解：39分钟）
8.1 模态分析概论 192
8.2 实例—高速齿轮模态分析 192
8.2.1 分析问题 192
8.2.2 建立模型 192
8.2.3 进行模态分析设置、施加边界
条件并求解 198
8.2.4 查看结果 200
8.2.5 命令流方式 203
8.3 实例—钢桁架桥模态分析 203
8.3.1 问题描述 203
8.3.2 GUI操作方法 204
8.3.3 命令流方式 208
第9章　谐响应分析 209
（ 视频讲解：18分钟）
9.1 谐响应分析概论 210
9.1.1 full method 210
9.1.2 frequency-sweep method 211
9.1.3 mode superposition method 211
9.1.4 3种方法的共同局限性 212
9.2 实例—悬臂梁谐响应分析 212
9.2.1 分析问题 212
9.2.2 建立模型 212
9.2.3 查看结果 222
9.2.4 命令流方式 224
第10章　谱分析 225
（ 视频讲解：28分钟）
10.1 谱分析概论 226
10.1.1 响应谱 226
10.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 226
10.1.3 功率谱密度（PSD） 226
10.2 实例—支撑平板动力效果谱
分析 227
10.2.1 问题描述 227
10.2.2 GUI操作方法 227
10.2.3 命令流方式 244
第11章　瞬态动力学分析 245
（ 视频讲解：13分钟）
11.1 瞬态动力学概论 246
11.1.1 full method 246
11.1.2 mode superposition method 246
11.2 实例—哥伦布阻尼的自由
振动分析 247
11.2.1 问题描述 247
11.2.2 GUI模式 247
11.2.3 命令流方式 257
第12章　非线性分析 258
（ 视频讲解：17分钟）
12.1 非线性分析概论 259
12.1.1 非线性行为的原因 259
12.1.2 非线性分析的基本信息 260
12.1.3 几何非线性 262
12.1.4 材料非线性 263
12.1.5 其他非线性问题 266
12.2 实例—深沟球轴承 266
12.2.1 分析问题 266
12.2.2 GUI方式 267
12.2.3 查看结果 275
12.2.4 命令流方式 278
第13章　接触问题分析 279
（ 视频讲解：17分钟）
13.1 接触问题概论 280
13.1.1 一般分类 280
13.1.2 接触单元 280
13.2 实例—齿轮副的接触分析 281
13.2.1 分析问题 281
13.2.2 建立模型 282
13.2.3 定义边界条件并求解 291
13.2.4 查看结果 294
13.2.5 命令流方式 295
第14章　结构屈曲分析 296
（ 视频讲解：19分钟）
14.1 结构屈曲概论 297
14.2 实例—框架结构屈曲分析 297
14.2.1 分析问题 297
14.2.2 GUI路径模式 298
14.2.3 命令流方式 310 第3篇 热分析篇 第15章　稳态热分析与瞬态热分析 312
（ 视频讲解：42分钟）
15.1 热分析概论 313
15.1.1 热分析的特点 313
15.1.2 热分析单元 314
15.2 热载荷和边界条件的类型 314
15.2.1 概述 314
15.2.2 热载荷和边界条件注意事项 315
15.3 稳态热分析概述 315
15.3.1 稳态热分析定义 315
15.3.2 稳态热分析的控制方程 315
15.4 实例—电热丝生热稳态热
分析 316
15.4.1 GUI操作步骤 316
15.4.2 命令流方式 329
15.5 瞬态热分析概述 329
15.5.1 瞬态热分析特性 329
15.5.2 瞬态热分析前处理考虑因素 330
15.5.3 控制方程 330
15.5.4 初始条件的施加 330
15.6 实例—钢球淬火过程瞬态热
分析 331
15.6.1 GUI分析过程 332
15.6.2 命令流方式 339
第16章　热辐射和相变分析 340
（ 视频讲解：65分钟）
16.1 热辐射基本理论及在Ansys
中的处理方法 341
16.1.1 热辐射特性 341
16.1.2 Ansys中热辐射的处理方法 341
16.2 实例—两同心圆柱体间
热辐射分析 341
16.2.1 问题描述 341
16.2.2 问题分析 342
16.2.3 GUI操作步骤 342
16.2.4 命令流方式 352
16.3 实例—圆台形物体热辐射
分析 352
16.3.1 问题描述 352
16.3.2 问题分析 352
16.3.3 GUI操作步骤 352
16.3.4 命令流方式 358
16.4 相变分析概述 358
16.4.1 相和相变 358
16.4.2 潜在热量和焓 359
16.4.3 相变分析基本思路 359
16.5 实例—茶杯中水结冰过程
分析 361
16.5.1 问题描述 361
16.5.2 问题分析 362
16.5.3 GUI操作步骤 362
16.5.4 命令流方式 374 第4篇 电磁分析篇 第17章　电磁场有限元分析简介 376
17.1 电磁场有限元分析概述 377
17.1.1 电磁场中常见边界条件 377
17.1.2 Ansys电磁场分析对象 377
17.1.3 电磁场单元概述 378
17.1.4 电磁宏 379
17.2 远场单元及远场单元的使用 379
17.2.1 远场单元 380
17.2.2 使用远场单元的注意事项 380
第18章　二维磁场分析 382
（ 视频讲解：73分钟）
18.1 二维静态磁场分析中要使用的
单元 383
18.2 实例—二维螺线管制动器
内静态磁场的分析 383
18.2.1 问题描述 383
18.2.2 GUI操作方法 385
18.2.3 命令流方式 394
18.3 二维谐波磁场分析中要使用的
单元 394
18.4 实例—二维自由空间线圈的
谐波磁场的分析 394
18.4.1 问题描述 394
18.4.2 GUI操作方法 395
18.4.3 命令流方式 404
18.5 二维瞬态磁场分析中要使用的
单元 404
18.6 实例—二维螺线管制动器内
瞬态磁场的分析 405
18.6.1 问题描述 405
18.6.2 GUI操作方法 406
18.6.3 命令流方式 419
第19章　三维磁场分析 420
（ 视频讲解：36分钟）
19.1 三维静态磁场标量法分析中要
使用的单元 421
19.2 实例—带空气隙的永磁体 422
19.2.1 问题描述 422
19.2.2 GUI操作方法 423
19.2.3 命令流方式 433
19.3 棱边单元边方法中要使用的
单元 433
19.4 实例—电动机沟槽中瞬态
磁场分布 434
19.4.1 问题描述 434
19.4.2 创建物理环境 435
19.4.3 建立模型、赋予特性、
划分网格 436
19.4.4 加边界条件和载荷 437
19.4.5 求解 438
19.4.6 查看计算结果 439
19.4.7 命令流方式 441
第20章　电场分析 442
（ 视频讲解：64分钟）
20.1 电场分析中要使用的单元 443
20.2 实例—正方形电流环中的
磁场分布 446
20.2.1 问题描述 446
20.2.2 创建物理环境 447
20.2.3 建立模型、赋予特性、
划分网格 449
20.2.4 加边界条件和载荷 451
20.2.5 求解 452
20.2.6 查看计算结果 452
20.2.7 命令流方式 454
20.3 h方法静电场分析中要使用的
单元 454
20.4 实例—屏蔽微带传输线的
静电分析 455
20.4.1 问题描述 455
20.4.2 GUI操作方法 456
20.4.3 命令流方式 464
20.5 电路分析中要使用的单元 464
20.5.1 使用CIRCU124单元 464
20.5.2 使用CIRCU125单元 467
20.6 实例—谐波电路分析 467
20.6.1 问题描述 467
20.6.2 GUI操作方法 468
20.6.3 命令流方式 475
20.7 多导体系统求解电容 475
20.7.1 对地电容和集总电容 475
20.7.2 步骤 475
20.8 实例—电容计算实例 477
20.8.1 问题描述 477
20.8.2 创建物理环境 477
20.8.3 建立模型、赋予特性、
划分网格 480
20.8.4 加边界条件和载荷 483
20.8.5 求解 484
20.8.6 命令流方式 485