零点起飞学ANSYS 14.5有限元分析-DVD

内容简介

ANSYS 是融结构、流体、电场、磁场和声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。本书以ANSYS
14.5 软件版本为基础，对应用ANSYS 进行有限元分析所采用的基本方法、思路、操作步骤和技巧进行了
详细讲述。全书共分11 章，全面介绍了ANSYS 14.5 的基本知识，包括实体建模、网格划分、有限元模
型的生成、加载和求解、结果后处理等有限元分析的基本技术，对工程中常见的机械结构的静力学分析、
模态分析和非线性分析等的分析方法和过程进行了详细讲解。
本书在章节内容的安排上注重实例驱动、学以致用，结合实例详细讲解有限元分析的基本操作步骤，
操作过程配有详细的图片说明，内容翔实、实践性强，能够帮助读者尽快掌握产品结构分析和有限
元分析的操作步骤。
本书适用于ANSYS 软件的初、中级用户，可以作为高等学校相关专业有限元分析的教材，也适合作
为从事结构分析等相关行业的工程技术人员的参考书。

目录

目 录
第1 章 ANSYS 基础 ................................................................................................................................... 1
1.1 有限单元法简介 .................................................................................................................................... 1
1.1.1 数值分析与有限单元法 ............................................................................................................. 1
1.1.2 有限单元法的基本解法 ............................................................................................................. 2
1.1.3 有限单元法的基本步骤 ............................................................................................................. 2
1.2 ANSYS 简介 .......................................................................................................................................... 4
1.2.1 主要特点 .................................................................................................................................... 4
1.2.2 组成模块 .................................................................................................................................... 5
1.2.3 主要功能介绍 ............................................................................................................................. 5
1.3 ANSYS 工作界面 .................................................................................................................................. 7
1.3.1 启动界面 .................................................................................................................................... 7
1.3.2 ANSYS 的工作界面 ................................................................................................................... 8
1.3.3 ANSYS 14.5 主窗口介绍 ......................................................................................................... 10
1.3.4 退出ANSYS ............................................................................................................................. 19
第2 章 ANSYS 有限元分析基本步骤 .................................................................................................. 20
2.1 ANSYS 有限元分析典型步骤 ............................................................................................................. 20
2.2 有限元模型的建立 ............................................................................................................................... 20
2.2.1 建立和修改工作文件名和标题 ............................................................................................... 21
2.2.2 定义单元类型 ........................................................................................................................... 23
2.2.3 定义材料属性 ............................................................................................................

摘要与插图

第5 章 网格划分及有限元模型的建立
上一章讲述了ANSYS 实体建模的功能，必须将实体模型进行网格划分才能形成有限
元分析所需的有限元模型。有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步，
它直接影响后续数值计算分析结果的性。本章集中讲述如何对实体模型进行网格划分，
包括网格划分前的准备工作、自由划分和映射划分等内容。
5.1 网格划分概述
网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、
单元的编号及几何体素。例如，从几何表达上讲，梁和杆是相同的，但从物理和数值求解
上讲则是有区别的。同理，平面应力和平面应变情况设计的单元求解方程也不相同。由于
不同单元的刚度矩阵不同，采用数值积分的求解方式不同，因此，实际应用中，一定要采
用合理的单元来模拟求解。
ANSYS 提供了两种创建有限元模型的方法，即直接法和实体模型网格划分建模法。
直接法。先创建节点，然后利用节点创建单元，单个或多个单元组成一个有限
元模型。
网格划分法。先创建实体模型，然后利用网格划分工具将实体模型划分为有限
元模型。
无论采用哪种有限元模型创建方法，都需要做如下准备工作。
定义单元类型。在创建或划分网格之前必须设置所创建单元的类型，即指定
ANSYS 单元库中的单元。
定义单元实常数。单元实常数是指诸如板壳单元的厚度、梁单元的截面几何尺寸
等。它是从物理对象抽象成数学对象时无法保留的各种几何、力学、热学等属性
参数。在形成网格之前，必须作为单元实常数的方式赋予指定的单元，从而使单
元的行为和属性保持与所进行有限元分析的物理对象的一致。
定义材料属性。不同的材料具有不同的力学、传热学、电磁学和流体行为特性，
这些特性也许在进行创建单元形成网格之前进行定义。
5.1.1 直接法创建有限元模型的基本步骤
直接法创建有限元模型的基本步骤如下。
（1）定义单元类型。
（2）定义单元实常数。
零点起飞学ANSYS 14.5 有限元分析
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（3）定义材料属性。
（4）创建节点。菜单路径：【Main Menu】/【Preprocessor】/【Modeling】/【Create】
/【Nodes】。
（5）设置当前单元属性。
（6）创建单元。
（7）修改网格模型。
5.1.2 网格划分建模法的基本步骤
直接法创建有限元模型的基本步骤如下。
（1）定义单元类型。
（2）定义单元实常数。
（3）定义材料属性。
（4）创建实体模型。
（5）设置当前单元属性。
（6）控制网格划分密度。
（7）选择单元形状和网格划分器类型。
（8）划分网格。
（9）检查网格。
（10）合并模型与编号控制。
（11）修改模型。
以下详述网格划分生成有限元模型的具体过程和方法。
5.2 定义单元属性
在生成节点和单元组成网格之前，需要定义合适的单元属性，主要包括单元类型、实
常数、材料常数和单元坐标系等。
定义的单元属性组成单元属性表，划分网格之前将单元属性分配给模型。其中，单元
类型和材料常数是必须定义的。单元类型要从ANSYS 的单元类型库中引进类型列表，引
进时定义一个单元类型号。材料常数需要用户自己填写，每一种使用的材料都要定义一个
材料号。单元坐标系用户可以自己定义，每一个用户自己定义的坐标系分配一个大于10
的坐标系号；如果用户不定义单元坐标系，系统默认为全局坐标系。
有时用于计算的模型被抽象成零厚度的曲面或曲线，而现实中的物体不可能是零厚度
的，此时需要定义单元实常数，如壳体的厚度、梁的高度和惯性矩、杆和梁