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第1章 绪论1

1.1 有限元法的产生1

1.1.1 有限元法的发展过程1

1.1.2 有限元法的基本思想2

1.1.3 有限元法的特点3

1.2 有限元法的基本步骤4

1.3 有限元法的应用5

1.3.1 有限元法的应用领域5

1.3.2 有限元法在产品开发中的应用6

1.4 弹性力学基本知识7

1.4.1 弹性力学的基本假设7

1.4.2 弹性力学的基本变量8

1.4.3 弹性力学的基本方程11

1.4.4 弹性问题的能量原理13

1.4.5 弹性力学的平面问题15

习题19

第2章 平面问题的有限元法20

2.1 结构的离散化20

2.2单元分析21

2.2.1 位移函数22

2.2.2 单元应变25

2.2.3 单元应力26

2.2.4 单元刚度矩阵27

2.3 整体分析29

2.4 有限元法解题过程与算例35

2.5 单元等效节点力40

2.6 边界条件的处理42

2.7 计算结果的整理43

2.8 矩形单元44

2.8.1 位移函数45

2.8.2 单元应变46

2.8.3 单元应力46

2.8.4 单元刚度矩阵47

2.8.5 单元等效节点力47

2.8.6 整体平衡方程47

2.8.7 矩形单元与三角形单元比较48

2.8.8 解答的收敛性48

习题48

第3章 空间问题和轴对称问题有限元法52

3.1 空间问题的特点52

3.2 采用四面体单元解一般空间问题52

3.2.1 结构离散化52

3.2.2单元位移函数53

3.2.3 单元的应变与应力54

3.2.4 单元刚度矩阵55

3.2.5 单元等效节点力56

3.3 轴对称问题的有限元法57

3.3.1 轴对称问题定义57

3.3.2 基本变量和基本方程58

3.3.3 轴对称问题单元分析59

习题65

第4章 等参数单元与数值积分67

4.1 等参数单元的基本概念68

4.2 平面8节 点四边形等参数单元69

4.2.1 单元位移函数70

4.2.2 单元应变72

4.2.3 单元应力74

4.2.4 单元刚度矩阵74

4.3 空间20节 点六面体等参数单元75

4.3.1 单元位移函数76

4.3.2 单元应变77

4.3.3 单元应力79

4.3.4 单元刚度矩阵79

4.3.5 单元等效节点力81

4.4 高斯求积法82

习题85

第5章 ANSYS软件简介86

5.1 ANSYS概述86

5.2 ANSYS启动、退出与GUI环境87

5.2.1 ANSYS启动87

5.2.2 ANSYS交互界面环境组成87

5.2.3 退出ANSYS87

5.3 ANSYS常用菜单与对话框操作88

5.3.1 主菜单88

5.3.2 工具菜单89

5.3.3 绘图菜单89

5.3.4 输入窗口90

5.3.5 快捷功能图标按钮90

5.3.6 工具条按钮90

5.3.7 可见／隐藏按钮90

5.3.8 对话框执行按钮91

5.3.9 图形变换对话框91

5.3.10 图形拾取93

5.4 ANSYS文件操作94

5.4.1 新分析相关文件及其操作94

5.4.2 ANSYS文件重命名、复制与删除96

5.4.3 导入与导出几何文件96

5.5 ANSYS的坐标系与工作平面97

5.5.1 总体坐标系97

5.5.2 局部坐标系97

5.5.3 工作平面99

5.5.4 激活坐标系（当前坐标系）102

5.6 ANSYS标准有限元分析过程103

5.6.1 ANSYS有限元求解的基本步骤103

5.6.2 ANSYS标准求解过程实例104

习题112

第6章 实体建模技术114

6.1 实体建模概述114

6.1.1 ANSYS实体建模的思路114

6.1.2 ANSYS实体建模菜单系统简介115

6.2 创建基本几何对象115

6.2.1 关键点、硬点及其创建方法115

6.2.2 线的类型与创建方法117

6.2.3 面的类型与创建方法119

6.2.4 体的类型与创建方法122

6.3 布尔运算126

6.4 拖拉129

6.5 编辑功能130

6.5.1 缩放130

6.5.2 移动131

6.5.3 复制132

6.5.4 镜像133

6.5.5 编辑操作综合训练134

6.6 合并重合几何对象135

6.7 删除几何对象136

习题137

第7章 网格划分与创建有限元模型技术139

7.1 网格划分过程139

7.1.1 ANSYS创建有限元模型的方法139

7.1.2 网格划分基本过程139

7.1.3 定义单元类型140

7.1.4 定义单元实常数142

7.1.5 定义材料属性144

7.2 网格划分控制146

7.2.1 网格划分工具147

7.2.2 SmartSize网格划分控制148

7.2.3 尺寸控制149

7.2.4 单元形状控制151

7.2.5 网格划分器选择151

7.3 清除实体模型上的网格152

习题152

第8章 施加载荷与求解154

8.1 分析类型与求解过程154

8.1.1 单载荷步求解过程154

8.1.2 选择分析类型155

8.2 载荷与载荷步选项155

8.2.1 载荷分类155

8.2.2 设置载荷步选项156

8.2.3 施加载荷的途径156

8.2.4 载荷显示157

8.3 施加结构载荷157

8.3.1 施加位移约束158

8.3.2 施加集中力载荷160

8.3.3 施加表面载荷161

8.3.4 施加体载荷164

8.3.5 施加惯性载荷165

8.3.6 施加特殊载荷165

8.4 求解控制166

8.4.1 求解控制的Basic选项卡166

8.4.2 选择合适的求解器167

8.5 多载荷步求解168

8.6 中断和重新启动求解过程168

习题169

第9章 通用后处理技术170

9.1 后处理器、结果文件与结果数据170

9.1.1 后处理器170

9.1.2 结果文件170

9.1.3 结果数据170

9.1.4 通用后处理一般步骤及常用技术171

9.2 选择结果文件与结果数据171

9.3 查看结果文件包含的结果序列172

9.4 读入用于后处理的结果序列172

9.5 结果输出方式控制173

9.6 绘制变形图174

9.7 绘制等值线图175

9.8 抓取结果显示图片177

9.9 动画显示结果177

习题178

第10章 时间历程后处理技术179

10.1 定义和存储变量179

10.1.1 变量定义179

10.1.2 变量存储181

10.1.3 变量导入182

10.2 变量的操作182

10.2.1 数学运算182

10.2.2 变量与数组相互赋值183

10.2.3 数据平滑185

10.2.4 生成响应频谱185

10.3 查看变量186

10.3.1 绘制变量曲线186

10.3.2 列表显示变量187

10.4 动画技术188

10.4.1 直接生成动画188

10.4.2 通过动画帧显示动画189

习题190

第11章 ANSYS有限元分析实例191

11.1 结构静力分析实例191

11.1.1 钢支架静力分析191

11.1.2 悬臂梁几何非线性分析196

11.1.3 转轮轴对称结构静力分析200

11.2 结构动力分析实例211

11.2.1 ANSYS动力分析简介211

11.2.2 飞机机翼模态分析212

11.2.3 钢梁瞬态动力分析216

11.2.4 弹簧质量系统谐响应分析224

习题229

参考文献230