ANSYS 2020有限元分析從入門到精通

第1篇  操作基礎(chǔ)篇
第1章  ANSYS 2020入門  2
（視頻講解：14分鐘）
1.1  ANSYS 2020的用戶界面  3
1.2  ANSYS文件系統(tǒng)  4
1.2.1  文件類型  4
1.2.2  文件管理  5
1.3  ANSYS分析過程  8
1.3.1  建立模型  9
1.3.2  加載并求解  9
1.3.3  后處理器  10
1.4  實例入門—角托架受力分析  10
1.4.1  分析實例描述  10
1.4.2  建立模型  10
1.4.3  查看計算結(jié)果  19
第2章　幾何建模  21
（視頻講解：33分鐘）
2.1  坐標(biāo)系簡介  22
2.1.1  總體和局部坐標(biāo)系  22
2.1.2  顯示坐標(biāo)系  24
2.1.3  節(jié)點坐標(biāo)系  25
2.1.4  單元坐標(biāo)系  26
2.1.5  結(jié)果坐標(biāo)系  26
2.2  工作平面的使用  27
2.2.1  定義一個新的工作平面  27
2.2.2  控制工作平面的顯示和樣式  28
2.2.3  移動工作平面  28
2.2.4  旋轉(zhuǎn)工作平面  28
2.2.5  還原一個已定義的工作平面  29
2.3  布爾操作  29
2.3.1  布爾運算的設(shè)置  29
2.3.2  布爾交運算  30
2.3.3  布爾兩兩相交運算  31
2.3.4  布爾加運算  32
2.3.5  布爾相減運算  32
2.3.6  利用工作平面進(jìn)行減運算  33
2.3.7  布爾搭接運算  34
2.3.8  布爾分割運算  34
2.3.9  布爾粘接（或合并）運算  34
2.4  編輯幾何模型  35
2.4.1  按照樣本生成圖元  35
2.4.2  由對稱映像生成圖元  36
2.4.3  將樣本圖元轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系  36
2.4.4  實體模型圖元的縮放  37
2.5  自底向上創(chuàng)建幾何模型  38
2.5.1  關(guān)鍵點  38
2.5.2  硬點  39
2.5.3  線  40
2.5.4  面  42
2.5.5  體  44
2.6  實例—儲液罐的實體建模  45
2.6.1  GUI方式  45
2.6.2  命令流方式  49
2.7  自頂向下創(chuàng)建幾何模型（體素）  50
2.7.1  創(chuàng)建面體素  51
2.7.2  創(chuàng)建實體體素  51
2.8  實例—軸承座的實體建模  52
2.8.1  GUI方式  53
2.8.2  命令流方式  58
2.9  從IGES文件中將幾何模型導(dǎo)入ANSYS軟件中  60
2.10  實例—輸入IGES單一實體  61
2.11  實例—對輸入模型修改  63
第3章　劃分網(wǎng)格  67
（視頻講解：14分鐘）
3.1  有限元網(wǎng)格概論  68
3.2  設(shè)定單元屬性  68
3.2.1  生成單元屬性表  68
3.2.2  在劃分網(wǎng)格之前分配單元屬性  69
3.3  網(wǎng)格劃分的控制  71
3.3.1  ANSYS網(wǎng)格劃分工具（MeshTool）  71
3.3.2  單元形狀  72
3.3.3  選擇自由或映射網(wǎng)格劃分  72
3.3.4  控制單元中間節(jié)點的位置  73
3.3.5  劃分自由網(wǎng)格時的單元尺寸控制（SmartSizing）  73
3.3.6  映射網(wǎng)格劃分中單元的默認(rèn)尺寸  74
3.3.7  局部網(wǎng)格劃分控制  74
3.3.8  內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制  75
3.3.9  生成過渡棱錐單元  77
3.3.10  將退化的四面體單元轉(zhuǎn)化為非退化的形式  78
3.3.11  執(zhí)行層網(wǎng)格劃分  78
3.4  自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制  79
3.4.1  自由網(wǎng)格劃分  79
3.4.2  映射網(wǎng)格劃分  80
3.5  實例—儲液罐的網(wǎng)格劃分  85
3.5.1  GUI方式  85
3.5.2  命令流方式  87
3.6  延伸和掃掠生成有限元網(wǎng)格模型  88
3.6.1  延伸（Extrude）生成網(wǎng)格  88
3.6.2  掃掠（VSWEEP）生成網(wǎng)格  91
3.7  修改有限元模型  93
3.7.1  局部細(xì)化網(wǎng)格  93
3.7.2  移動、復(fù)制節(jié)點和單元  96
3.7.3  控制面、線和單元的法向  97
3.7.4  修改單元屬性  98
3.8  直接通過節(jié)點和單元生成有限元模型  98
3.8.1  節(jié)點  99
3.8.2  單元  100
3.9  編號控制  102
3.9.1  合并重復(fù)項  103
3.9.2  編號壓縮  104
3.9.3  設(shè)定起始編號  104
3.9.4  編號偏差  104
3.10  實例—軸承座的網(wǎng)格劃分  105
3.10.1  GUI方式  105
3.10.2  命令流方式  109
第4章　施加載荷  111
（視頻講解：14分鐘）
4.1  載荷概論  112
4.1.1  什么是載荷  112
4.1.2  載荷步、子步和平衡迭代  113
4.1.3  時間參數(shù)  114
4.1.4  階躍載荷與坡道載荷  114
4.2  施加載荷  115
4.2.1  載荷分類  115
4.2.2  軸對稱載荷與反作用力  120
4.2.3  利用表格施加載荷  121
4.2.4  利用函數(shù)施加載荷和邊界條件  123
4.3  實例—軸承座的載荷和約束施加  125
4.3.1  GUI方式  125
4.3.2  命令流方式  128
4.4  設(shè)定載荷步選項  129
4.4.1  通用選項  129
4.4.2  動力學(xué)分析選項  132
4.4.3  非線性選項  133
4.4.4  輸出控制  133
4.4.5  Biot-Savart選項  134
4.4.6  譜分析選項  134
4.4.7  創(chuàng)建多載荷步文件  135
4.5  實例—儲液罐的載荷和約束施加  136
4.5.1  GUI方式  136
4.5.2  命令流方式  139
第5章　求解  141
（視頻講解：2分鐘）
5.1  求解概論  142
5.1.1  使用直接求解法  142
5.1.2  使用其他求解器  143
5.1.3  獲得解答  143
5.2  利用特定的求解控制器指定求解類型  144
5.2.1  使用Abridged Solution菜單選項  144
5.2.2  使用求解控制對話框  144
5.3  多載荷步求解  145
5.3.1  多重求解法  146
5.3.2  使用載荷步文件法  146
5.3.3  使用數(shù)組參數(shù)法（矩陣參數(shù)法）  147
5.4  實例—軸承座和儲液罐模型求解  149
第6章　后處理  150
（視頻講解：6分鐘）
6.1  后處理概述  151
6.1.1  結(jié)果文件  152
6.1.2  后處理可用的數(shù)據(jù)類型  152
6.2  通用后處理器（POST1）  153
6.2.1  將數(shù)據(jù)結(jié)果讀入數(shù)據(jù)庫  153
6.2.2  圖像顯示結(jié)果  159
6.2.3  列表顯示結(jié)果  166
6.2.4  將結(jié)果旋轉(zhuǎn)到不同坐標(biāo)系中并顯示  168
6.3  實例—軸承座計算結(jié)果后處理  169
6.3.1  GUI方式  170
6.3.2  命令流方式  173
6.4  時間歷程后處理器（POST26）  173
6.4.1  定義和儲存POST26變量  174
6.4.2  檢查變量  176
6.4.3  POST26后處理器的其他功能  178
6.5  實例—儲液罐計算結(jié)果后處理  179
6.5.1  GUI方式  179
6.5.2  命令流方式  182
第2篇  專題實例篇
第7章　結(jié)構(gòu)靜力分析  184
（視頻講解：34分鐘）
7.1  結(jié)構(gòu)靜力概論  185
7.2  實例—高速齒輪應(yīng)力分析  185
7.2.1  分析問題  185
7.2.2  建立模型  186
7.2.3  定義邊界條件并求解  200
7.2.4  查看結(jié)果  202
7.2.5  命令流方式  206
第8章　模態(tài)分析  207
（視頻講解：49分鐘）
8.1  模態(tài)分析概論  208
8.2  實例—高速齒輪模態(tài)分析  208
8.2.1  分析問題  208
8.2.2  建立模型  208
8.2.3  進(jìn)行模態(tài)分析設(shè)置、施加邊界條件并求解  214
8.2.4  查看結(jié)果  217
8.2.5  命令流方式  221
8.3  實例—鋼桁架橋模態(tài)分析  221
8.3.1  問題描述  221
8.3.2  GUI操作方法  222
8.3.3  命令流方式  226
第9章　諧響應(yīng)分析  227
（視頻講解：20分鐘）
9.1  諧響應(yīng)分析概論  228
9.1.1  Full Method（完全法）  228
9.1.2  Reduced Method（減縮法）  229
9.1.3  Mode Superposition Method（模態(tài)疊加法）  229
9.1.4  3種方法的共同局限性  229
9.2  實例—懸臂梁諧響應(yīng)分析  229
9.2.1  分析問題  230
9.2.2  建立模型  230
9.2.3  查看結(jié)果  241
9.2.4  命令流方式  243
第10章　譜分析  244
（視頻講解：34分鐘）
10.1  譜分析概論  245
10.1.1  響應(yīng)譜  245
10.1.2  動力設(shè)計分析方法（DDAM）  245
10.1.3  功率譜密度（PSD）  245
10.2  實例—支撐平板動力效果譜分析  246
10.2.1  問題描述  246
10.2.2  建立模型  246
10.2.3  命令流方式  264
第11章　瞬態(tài)動力學(xué)分析  265
（視頻講解：16分鐘）
11.1  瞬態(tài)動力學(xué)概論  266
11.1.1  Full Method（完全法）  266
11.1.2  Mode Superposition Method（模態(tài)疊加法）  266
11.1.3  Reduced Method（減縮法）  267
11.2  實例—哥倫布阻尼的自由振動分析  267
11.2.1  問題描述  267
11.2.2  GUI模式  268
11.2.3  命令流方式  279
第12章　非線性分析  280
（視頻講解：25分鐘）
12.1  非線性分析概論  281
12.1.1  非線性行為的原因  281
12.1.2  非線性分析的基本信息  282
12.1.3  幾何非線性  284
12.1.4  材料非線性  285
12.1.5  其他非線性問題  289
12.2  實例—深溝球軸承  289
12.2.1  分析問題  289
12.2.2  GUI方式  289
12.2.3  查看結(jié)果  298
12.2.4  命令流方式  301
第13章　接觸問題分析  302
（視頻講解：17分鐘）
13.1  接觸問題概論  303
13.1.1  一般分類  303
13.1.2  接觸單元  303
13.2  實例—齒輪副的接觸分析  304
13.2.1  分析問題  304
13.2.2  建立模型  304
13.2.3  定義邊界條件并求解  314
13.2.4  查看結(jié)果  317
13.2.5  命令流方式  319
第14章　結(jié)構(gòu)屈曲分析  320
（視頻講解：24分鐘）
14.1  結(jié)構(gòu)屈曲概論  321
14.2 實例—框架結(jié)構(gòu)屈曲分析  321
14.2.1  分析問題  321
14.2.2  GUI 路徑模式  322
14.2.3 命令流方式  335
第3篇  熱分析篇
第15章　穩(wěn)態(tài)熱分析與瞬態(tài)熱分析  338
（視頻講解：50分鐘）
15.1  熱分析概論  339
15.1.1  熱分析的特點  339
15.1.2  熱分析單元  340
15.2  熱載荷和邊界條件的類型  340
15.2.1  概述  340
15.2.2  熱載荷和邊界條件注意事項  341
15.3  穩(wěn)態(tài)熱分析概述  341
15.3.1  穩(wěn)態(tài)熱分析定義  341
15.3.2  穩(wěn)態(tài)熱分析的控制方程  341
15.4  實例—電熱絲生熱穩(wěn)態(tài)熱分析  342
15.4.1  GUI操作步驟  342
15.4.2  命令流方式  355
15.5  瞬態(tài)熱分析概述  355
15.5.1  瞬態(tài)熱分析特性  355
15.5.2  瞬態(tài)熱分析前處理考慮因素  356
15.5.3  控制方程  356
15.5.4  初始條件的施加  356
15.6  實例—鋼球淬火過程瞬態(tài)熱分析  358
15.6.1  GUI分析過程  358
15.6.2  命令流方式  366
第16章　熱輻射和相變分析  367
（視頻講解：71分鐘）
16.1  熱輻射基本理論及在ANSYS中的處理方法  368
16.1.1  熱輻射特性  368
16.1.2  ANSYS中熱輻射的處理方法  368
16.2  實例—兩同心圓柱體間熱輻射分析  368
16.2.1  問題描述  368
16.2.2  問題分析  369
16.2.3  GUI操作步驟  369
16.2.4  命令流方式  379
16.3  實例—圓臺形物體熱輻射分析  380
16.3.1  問題描述  380
16.3.2  問題分析  380
16.3.3  GUI操作步驟  380
16.3.4  命令流方式  386
16.4  相變分析概述  387
16.4.1  相和相變  387
16.4.2  潛在熱量和焓  387
16.4.3  相變分析基本思路  388
16.5  實例—茶杯中水結(jié)冰過程分析  390
16.5.1  問題描述  390
16.5.2  問題分析  390
16.5.3  GUI操作步驟  390
16.5.4  命令流方式  402
第4篇  電磁分析篇
第17章　電磁場有限元分析簡介  404
17.1  電磁場有限元分析概述  405
17.1.1  電磁場中常見邊界條件  405
17.1.2  ANSYS電磁場分析對象  405
17.1.3  電磁場單元概述  406
17.1.4  電磁宏  407
17.2  遠(yuǎn)場單元及遠(yuǎn)場單元的使用  408
17.2.1  遠(yuǎn)場單元  408
17.2.2  使用遠(yuǎn)場單元的注意事項  409
第18章　二維磁場分析  411
（視頻講解：91分鐘）
18.1  二維靜態(tài)磁場分析中要使用的單元  412
18.2  實例—二維螺線管制動器內(nèi)靜態(tài)磁場的分析  412
18.2.1  問題描述  412
18.2.2  GUI操作方法  414
18.2.3  命令流方式  425
18.3  二維諧波磁場分析中要使用的單元  425
18.4 實例—二維自由空間線圈的諧波磁場的分析  425
18.4.1 問題描述  425
18.4.2 GUI操作方法  426
18.4.3  命令流方式  437
18.5  二維瞬態(tài)磁場分析中要使用的單元  437
18.6  實例—二維螺線管制動器內(nèi)瞬態(tài)磁場的分析  438
18.6.1  問題描述  438
18.6.2  GUI操作方法  439
18.6.3  命令流方式  451
第19章　三維磁場分析  452
（視頻講解：46分鐘）
19.1  三維靜態(tài)磁場標(biāo)量法分析中要使用的單元  453
19.2  實例—帶空氣隙的永磁體  454
19.2.1  問題描述  454
19.2.2  GUI操作方法  455
19.2.3  命令流方式  466
19.3  棱邊單元邊方法中要使用的單元  466
19.4  實例—電動機(jī)溝槽中瞬態(tài)磁場分布  467
19.4.1  問題描述  467
19.4.2  創(chuàng)建物理環(huán)境  467
19.4.3  建立模型、賦予特性、劃分網(wǎng)格  469
19.4.4  加邊界條件和載荷  471
19.4.5  求解  472
19.4.6  查看計算結(jié)果  474
19.4.7  命令流方式  477
第20章　電場分析  478
（視頻講解：79分鐘）
20.1  電場分析中要使用的單元  479
20.2  實例—正方形電流環(huán)中的磁場分布  481
20.2.1  問題描述  481
20.2.2  創(chuàng)建物理環(huán)境  482
20.2.3  建立模型、賦予特性、劃分網(wǎng)格  483
20.2.4  加邊界條件和載荷  485
20.2.5  求解  486
20.2.6  查看計算結(jié)果  487
20.2.7  命令流方式  489
20.3  h方法靜電場分析中要使用的單元  489
20.4  實例—屏蔽微帶傳輸線的靜電分析  490
20.4.1  問題描述  490
20.4.2  GUI操作方法  491
20.4.3  命令流方式  500
20.5  電路分析中要使用的單元  500
20.5.1  使用CIRCU124單元  500
20.5.2  使用CIRCU125單元  502
20.6  實例—諧波電路分析  503
20.6.1  問題描述  503
20.6.2  GUI操作方法  503
20.6.3  命令流方式  510
20.7  多導(dǎo)體系統(tǒng)求解電容  510
20.7.1  對地電容和集總電容  510
20.7.2  步驟  511
20.8  實例—電容計算實例  513
20.8.1  問題描述  513
20.8.2  創(chuàng)建物理環(huán)境  514
20.8.3  建立模型、賦予特性、劃分網(wǎng)格  516
20.8.4  加邊界條件和載荷  520
20.8.5  求解  522
20.8.6  命令流方式  523