Ansys2024 有限元分析從入門到精通

前言
第1章　Ansys概述1
1.1　CAE軟體簡介2
1.2　有限元素法簡介4
1.2.1　有限元素法的基本思想4
1.2.2　有限元素法的特點4
1.2.3　有限元素模型 5
1.2.4　自由度6
1.2.5　節點和單元6
1.3　Ansys簡介7
1.3.1　Ansys的功能7
1.3.2　Ansys的發展8
1.3.3　Ansys 2024的啟動9
1.3.4　Ansys 2024運行環境配置9
1.4　程序結構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　輸出檔類型12
1.5　Ansys分析求解過程12
1.5.1　前處理13
1.5.2　加載並求解13
1.5.3　後處理14
1.5.4　實例導航—飛彈引擎藥柱承受溫度與內壓載重數值模擬14
第2章　幾何建模16
2.1　幾何建模概述17
2.1.1　自底向上建立幾何模型17
2.1.2　自頂向下建立幾何模型17
2.1.3　布爾運算操作18
2.1.4　拖拉和旋轉18
2.1.5　移動與複製19
2.1.6　修改模型(清除與刪除)19
2.1.7　從IGES檔案幾何模型匯入到Ansys20
2.2　自頂向下建立幾何模型(體素)20
2.2.1　創建面體素20
2.2.2　創建實體體素21
2.3　自底向上建立幾何模型22
2.3.1　關鍵點22
2.3.2　硬點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　移動工作平面31
2.4.4　旋轉工作平面31
2.4.5　還原一個已定義的工作平面31
2.4.6　工作平面的高階用途32
2.5　 座標系簡介33
2.5.1　總體座標系與局部座標系34
2.5.2　顯示座標系36
2.5.3　節點坐標系36
2.5.4　單元座標系37
2.5.5　結果座標系38
2.6　使用布林運算來修正幾何模型38
2.6.1　布爾運算的設定38
2.6.2　布爾運算後的圖元編號39
2.6.3　交運算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算42
2.6.8　搭接42
2.6.9　分割42
2.6.10　黏接(或合併)43
2.7　移動、複製與縮放幾何模型43
2.7.1　依樣本產生圖元43
2.7.2　由對稱映像產生圖元44
2.7.3　將樣本圖元轉換座標系44
2.7.4　實體模型圖元的縮放45
2.8　實例導航—飛彈發動機藥柱建模45
2.8.1　自底向上建立藥柱模型45
2.8.2　布爾運算建立藥柱模型53
2.8.3　導入SolidWorks中所建立的藥柱模型57
第3章　建模實例59
3.1　實例導覽—幾何模型的輸入60
3.1.1　輸入IGES單一實體60
3.1.2　輸入SAT 單一實體62
3.1.3　輸入Parasolid 單一實體65
3.2　實例導覽—修改輸入模型67
3.2.1　自頂向下建模實例71
3.2.2　自底向上建模實例82
第4章　網格劃分95
4.1　有限元素網格概述96
4.2　設定單元屬性96
4.2.1　生成單元屬性表96
4.2.2　在劃分網格之前分配單元屬性97
4.3　網格劃分的控制98
4.3.1　Ansys網格劃分工具(MeshTool)98
4.3.2　單元形狀99
4.3.3　選擇自由或映射網格劃分100
4.3.4　控制單元邊中節點的位置100
4.3.5　劃分自由網格時的單元尺寸控制(SmartSizing)100
4.3.6　映射網格劃分中單元的預設尺寸101
4.3.7　局部網格劃分控制102
4.3.8　內部網格劃分控制103
4.3.9　生成過渡稜錐單元105
4.3.10　將退化的四面體單元轉化為非退化的形式105
4.3.11　執行層網格劃分106
4.4　自由網格劃分與映射網格劃分控制106
4.4.1　自由網格劃分106
4.4.2　映射網格劃分107
4.5　給實體模型劃分有限元素網格112
4.5.1　用指令生成網格113
4.5.2　生成帶方向節點的梁單元網格113
4.5.3　在分界線或分界面處產生單位厚度的界面單元115
4.6　延伸與掃掠生成有限元素模型116
4.6.1　延伸生成網格116
4.6.2　掃掠生成網格118
4.7　修正有限元素模型121
4.7.1　局部細化網格121
4.7.2　移動和複製節點和單元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　直接透過節點和單元生成有限元素模型126
4.8.1　節點126
4.8.2　單元128
4.9　編號控制130
4.9.1　合併重複130
4.9.2　編號壓縮131
4.9.3　設定起始編號132
4.9.4　編號偏差132
4.10　實例導航—飛彈發動機藥柱模型網格劃分133
4.10.1　智能分網135
4.10.2　掃掠分網136
4.10.3　採用延伸分網142
第5章　施加載重147
5.1　載重概述148
5.1.1　什麼是載重148
5.1.2　載重步、子步與平衡迭代149
5.1.3　時間參數149
5.1.4　階躍載重與坡道載重150
5.2　載重施加相關內容151
5.2.1　實體模型載重與有限單元載重151
5.2.2　施加載重方法152
5.2.3　利用表格施加載重157
5.2.4　軸對稱載重與反作用力159
5.2.5　利用函數施加載重和邊界條件160
5.3　設定載重步驟選項162
5.3.1　通用選項162
5.3.2　非線性選項165
5.3.3　動態選項166
5.3.4　輸出控制166
5.3.5　Biot-Savart選項167
5.3.6　譜分析選項168
5.3.7　建立多載荷步驟檔案168
5.4　實例導航—飛彈發動機藥柱模型載重施加169
5.4.1　單載荷步的施加170
5.4.2　多載重步的施加173
5.4.3　表格及函數載重的施加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