ANSYS機械工程實戰應用30例

目 錄
0 緒論 1
0.1 ANSYS簡介 1
0.1.1 ANSYS的主要功能 1
0.1.2 ANSYS的特點 2
0.1.3 ANSYS產品簡介 2
0.1.4 處理器 3
0.2 ANSYS軟件的使用 4
0.2.1 ANSYS軟件解決問題的步驟 4
0.2.2 命令輸入方法 5
0.2.3 圖形用戶界面（GUI） 5
0.2.4 對話框及其組成控件 6
0.2.5 ANSYS的菜單系統 9
第一篇 前處理
第1例 關鍵點和線的創建實例—正弦曲線 12
1.1 實體建模概述 12
1.1.1 關鍵點的創建 13
1.1.2 線的創建 14
1.2 正弦曲線創建原理 15
1.3 創建步驟 16
1.4 命令流 19
1.5 高級應用 20
第2例 工作平面及實體創建的應用實例—相交圓柱體 23
2.1 面的創建 23
2.2 體的創建 26
2.3 工作平面 27
2.3.1 工作平面的設置 28
2.3.2 工作平面的偏移和旋轉 28
2.4 相交圓柱體的剖面圖 30
2.5 創建步驟 30
2.6 命令流 33
2.7 高級應用 33
第3例 復雜形狀實體的創建實例—螺栓 35
3.1 高級建模技術 35
3.1.1 布爾運算 35
3.1.2 擠出 39
3.1.3 有關實體建模的其他操作 41
3.2 螺栓的視圖 43
3.3 創建步驟 43
3.4 命令流 46
3.5 高級應用 47
第4例 幾何模型的單元劃分實例—面 51
4.1 有限元模型創建概述 51
4.1.1 幾何模型單元劃分的步驟 51
4.1.2 單元類型 51
4.1.3 定義實常數 52
4.1.4 材料屬性 52
4.1.5 截面 54
4.1.6 分配單元屬性 57
4.1.7 單元形狀及劃分方法選擇 58
4.1.8 單元尺寸控制 58
4.1.9 劃分單元命令 61
4.1.10 MeshTool對話框 61
4.1.11 單元形狀檢查 61
4.1.12 修改網格 62
4.2 問題描述 63
4.3 創建步驟 64
4.4 命令流 67
4.5 高級應用—常見形狀幾何實體的單元劃分 68
第二篇 結構靜力學分析
第5例 桿系結構的靜力學分析實例—平面桁架 70
5.1 結構靜力學分析概述 70
5.1.1 建立有限元模型 70
5.1.2 加載並求解 71
5.1.3 查看結果 71
5.2 桁架結構 72
5.3 問題描述及解析解 72
5.4 分析步驟 72
5.5 命令流 76
5.6 高級應用 77
第6例 桿系結構的靜力學分析實例—懸臂梁 79
6.1 梁結構概述 79
6.2 問題描述及解析解 79
6.3 分析步驟 80
6.4 命令流 84
6.5 高級應用 85
第7例 平面問題的求解實例—厚壁圓筒問題 89
7.1 平面問題 89
7.2 對稱性 89
7.3 ANSYS平面單元 90
7.4 問題描述及解析解 90
7.5 分析步驟 90
7.6 命令流 95
7.7 高級應用 96
第8例 空間結構問題的求解實例—扳手的受力分析 98
8.1 空間結構 98
8.2 問題描述 98
8.3 分析步驟 98
8.4 命令流 103
8.5 高級應用 104
第9例 各種坐標系的應用實例—圓軸扭轉 111
9.1 實體選擇、組件和部件 111
9.1.1 實體選擇 111
9.1.2 實體選擇命令 112
9.1.3 組件和部件 117
9.2 坐標系 118
9.2.1 坐標系和工作平面概述 118
9.2.2 有關坐標系的操作 120
9.3 問題描述 123
9.4 分析步驟 123
9.5 命令流 129
第三篇 結構動力學分析
第10例 模態分析實例—均勻直桿的固有頻率分析 131
10.1 結構動力學概述 131
10.2 模態分析 131
10.2.1 模態分析的求解方法 131
10.2.2 模態分析步驟 132
10.2.3 模態分析選項 133
10.3 問題描述及解析解 135
10.4 分析步驟 135
10.5 命令流 139
10.6 高級應用 140
第11例 模態分析實例—斜齒圓柱齒輪的固有頻率分析 143
11.1 問題描述及解析解 143
11.2 分析步驟 143
11.3 命令流 149
第12例 有預應力模態分析實例—弦的橫向振動 151
12.1 概述 151
12.2 問題描述及解析解 151
12.3 分析步驟 152
12.4 命令流 157
第13例 諧響應分析實例—單自由度系統的受迫振動 159
13.1 諧響應分析 159
13.1.1 概述 159
13.1.2 諧響應分析的步驟 160
13.1.3 諧響應分析操作 162
13.2 問題描述及解析解 163
13.3 分析步驟 164
13.4 命令流 169
13.5 高級應用 169
第14例 瞬態動力學分析實例—凸輪從動件運動分析 172
14.1 瞬態動力學分析 172
14.1.1 概述 172
14.1.2 完全法瞬態動力學分析的步驟 173
14.1.3 模態疊加法瞬態動力學分析的步驟 174
14.1.4 瞬態動力學分析操作 176
14.1.5 積分時間步長的確定 179
14.2 問題描述及解析解 179
14.3 分析步驟 180
14.4 命令流 188
14.5 高級應用 190
第15例 連桿機構運動分析實例—曲柄滑塊機構 193
15.1 概述 193
15.2 問題描述及解析解 193
15.3 分析步驟 194
15.4 命令流 202
第四篇 非線性分析
第16例 結構非線性分析—盤形彈簧載荷和變形關系分析 205
16.1 非線性分析的基本概念 205
16.1.1 概述 205
16.1.2 非線性有限元方程的求解方法 206
16.1.3 非線性分析的特性 207
16.2 非線性分析的基本過程 208
16.2.1 非線性分析的步驟 208
16.2.2 非線性分析的操作 209
16.3 幾何非線性分析 212
16.3.1 幾何非線性概述 212
16.3.2 應力和應變 212
16.3.3 幾何非線性分析的註意事項 213
16.4 問題描述 213
16.5 分析步驟 213
16.6 命令流 220
第17例 穩定性問題分析實例—屈曲分析 222
17.1 概述 222
17.1.1 屈曲分析的定義 222
17.1.2 特徵值屈曲分析過程 222
17.2 問題描述及解析解 223
17.3 分析步驟 224
17.4 命令流 228
第18例 非線性屈曲分析實例—懸臂梁 230
18.1 非線性屈曲分析過程 230
18.2 問題描述及解析解 230
18.3 分析步驟 231
18.4 命令流 239
第19例 彈塑性分析實例—自增強厚壁圓筒承載能力研究 241
19.1 材料非線性分析 241
19.1.1 材料非線性概述 241
19.1.2 塑性力學的基本法則 242
19.1.3 輸入材料數據 243
19.2 問題描述及解析解 244
19.3 分析步驟 245
19.4 命令流 253
第20例 材料蠕變分析實例—受拉平板 255
20.1 蠕變簡介 255
20.2 問題描述 255
20.3 分析步驟 256
20.4 命令流 261
第21例 接觸分析實例—平行圓柱體承受法向載荷時的接觸應力分析 263
21.1 接觸概述 263
21.1.1 接觸問題的基本知識 263
21.1.2 面-面接觸 266
21.2 問題描述和解析解 269
21.3 分析步驟 269
21.4 命令流 277
21.5 高級應用 279
第22例 單元生死技術應用—厚壁圓筒自增強後精加工 286
22.1 單元生死技術 286
22.1.1 概述 286
22.1.2 單元生死的實現和應用 286
22.1.3 使用ANSYS結果控制單元生死 288
22.1.4 單元生死有關操作 288
22.2 問題描述 289
22.3 分析步驟 289
22.4 命令流 295
第五篇 熱分析及熱應力計算
第23例 瞬態熱分析實例—水箱 297
23.1 耦合場分析概述 297
23.1.1 耦合場分析的定義 297
23.1.2 耦合場分析的類型 297
23.2 熱應力計算 300
23.2.1 ANSYS熱分析簡介 300
23.2.2 穩態熱分析步驟 302
23.2.3 瞬態熱分析步驟 302
23.3 問題描述 303
23.4 分析步驟 304
23.5 命令流 310
第24例 熱輻射分析實例—平行平板間輻射 311
24.1 熱輻射 311
24.1.1 固體熱輻射 311
24.1.2 物體間的輻射傳熱 312
24.2 問題描述及解析解 313
24.3 分析步驟 313
24.4 命令流 318
第25例 熱應力分析（使用耦合單元）實例—液體管路 319
25.1 問題描述 319
25.2 分析步驟 319
25.3 命令流 323
25.4 高級應用 324
第26例 熱應力分析（間接法）實例—液體管路 326
26.1 概述 326
26.1.1 熱分析 326
26.1.2 結構分析 327
26.2 問題描述 327
26.3 分析步驟 328
26.4 命令流 333
第六篇 綜合應用
第27例 模型力學特性計算實例—液體容器傾翻特性的研究 335
27.1 問題描述 335
27.2 分析步驟 336
27.3 命令流 340
第28例 載荷工況組合實例—簡支梁 342
28.1 概述 342
28.2 問題描述及解析解 342
28.3 分析步驟 343
28.4 命令流 349
第29例 利用MPC技術對SOLID-SHELL單元進行連接實例—簡支梁 351
29.1 概述 351
29.1.1 使用約束方程 351
29.1.2 MPC法 351
29.2 問題描述 352
29.3 分析步驟 352
29.4 說明 359
29.5 命令流 359
29.6 結構模型全部採用SOLID單元的分析命令流 361
第30例 帶預緊力的螺栓聯接的有限元分析 364
30.1 螺栓聯接的受力分析 364
30.2 分析方法簡介 364
30.2.1 預緊單元PRETS179 364
30.2.2 PSMESH命令 365
30.2.3 SLOAD命令 365
30.3 單個螺栓聯接的分析實例 365
30.4 螺栓組聯接的分析實例 368
30.5 簡化模型方法 371
30.6 用溫度收縮法模擬預緊力 375
30.7 說明 377
附錄 378
參考文獻 381