本书共分为5篇，分别为：入门篇、静力分析篇、动力分析篇、非线性分析篇、热分析篇。入门篇介绍了ANSYS的安装、基本功能、界面菜单和基本求解过程，使读者对ANSYS有一个基本的了解，为后面进一步深入学习打下基础。其余4篇是根据实际工程问题而分类的，在每一篇里，首先对进行该主题下问题求解时用到的基本概念、方法和用ANSYS实现该问题求解的分析过程给予总结，使读者对该问题有一个全面和清晰的认识。接着选用若干个典型的实例讲解用ANSYS求解该类问题的思路、方法和步骤，并在实例的讲解过程中结合实际工程问题总结用ANSYS求解该类问题的技术难点、求解技巧及常见错误。在每个实例的最后还给出了该实例的命令流，可以方便读者了解ANSYS命令流方式的操作，为进一步的进修打下一定的基础。 本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习ANSYS软件的教材或参考书，也可作为从事航空航天、机械制造、汽车、铁道、军工、能源、水利和土木工程等科学研究的工程技术人员学习和使用ANSYS的参考书。本书适用于对ANSYS有一定了解的人员作为参考用书，也适合于ANSYS的初学者作为学习ANSYS的入门教材。

I. 入门篇 1
第1章 ANSYS基本介绍 2
1.1 ANSYS 6.1的安装 3
1.1.1 ANSYS 6.1的硬件环境 3
1.1.2 ANSYS 6.1的安装 3
1.2 ANSYS 6.1的启动和配置 6
1.2.1 指定许可证服务器 7
1.2.2 ANSYS 6.1 的启动 8
1.2.3 ANSYS 6.1运行环境的配置 9
1.3 ANSYS界面介绍 10
1.3.1 实用菜单 11
1.3.2 标准工具栏 13
1.3.3 主菜单 13
1.4 ANSYS输出文件 14
1.4.1 ANSYS数据库 15
1.4.2 ANSYS Log文件 15
1.4.3 ANSYS输出文件类型 15
第2章 建立模型 17
2.1 设置工作目录 17
2.2 指定作业名和分析标题 18
2.2.1 定义作业名 18
2.2.2 定义分析标题 18
2.3 定义图形界面过滤参数 19
2.4 ANSYS的单位制 19
2.5 定义单元类型 20
2.6 定义单元实常数 22
2.6.1 实常数简介 22
2.6.2 定义实常数的GUI 操作步骤 23
2.6.3 梁单元截面 24
2.7 定义材料属性 31
2.8 关于建立模型的基本概念 32
2.8.1 建模概述 33
2.8.2 建立模型的方法 33
2.9 坐标系 35
2.9.1 总体坐标系 35
2.9.2 局部坐标系 35
2.9.3 显示坐标系 39
2.9.4 节点坐标系 39
2.9.5 单元坐标系 41
2.9.6 结果坐标系 41
2.9.7 工作平面 42
2.10 实体建模 42
2.10.1 实体建模概述 42
2.10.2 用自底向上的方法建模 43
2.10.3 自顶向下建模 45
2.10.4 布尔运算 47
2.11 对实体模型划分网格 56
2.11.1 网格类型 57
2.11.2 定义单元属性 57
2.11.3 网格划分控制 59
2.11.4 自由网格的划分 63
2.11.5 映射网格的划分 63
2.11.6 对体扫掠生成网格 66
2.11.7 对面拖拉操作生成体 及网格 69
2.12 耦合和约束 70
2.12.1 耦合 70
2.12.2 约束方程 72
2.13 模型的合并和归档 73
第3章 加载和求解 76
3.1 加载 76
3.1.1 关于载荷的一些概念 76
3.1.2 载荷的施加 78
3.2 求解 84
3.2.1 进入求解器 85
3.2.2 定义分析类型 85
3.2.3 求解控制 86
3.2.4 分析选项 88
3.2.5 进行求解 88
3.2.6 可能出现的问题 89
第4章 后处理 90
4.1 通用后处理器(POST1) 90
4.1.1 将结果数据读入数据库 90
4.1.2 通用后处理的一些 选项控制 92
4.1.3 图形显示结果数据 93
4.1.4 列表显示结果数据 96
4.2 单元表 96
4.2.1 单元表的创建 97
4.2.2 单元表的显示 102
4.2.3 单元表的操作 103
4.3 路径 104
4.3.1 定义路径 104
4.3.2 映射路径数据 105
4.3.3 观察路径项 106
4.3.4 对路径进行算术运算 108
4.3.5 存储或恢复路径数据 108
4.4 时间历程后处理器(POST26) 109
4.4.1 变量查看器 109
4.4.2 进入时间历程后处理器 110
4.4.3 定义变量 111
4.4.4 对变量进行处理计算 112
4.4.5 查看结果 114
第5章 六方孔螺钉头用扳手 的静力分析 116
5.1 问题描述 116
5.2 建立模型 116
5.2.1 设定分析作业名和标题 117
5.2.2 设定单位制和一些参数 118
5.2.3 定义单元类型 119
5.2.4 定义材料属性 121
5.2.5 建立扳手模型 121
5.3 定义边界条件并求解 128
5.3.1 施加位移边界 129
5.3.2 显示位移边界 131
5.3.3 在扳手柄上施加面力 132
5.3.4 写第一个载荷步文件 135
5.3.5 在扳手柄上施加 向下的面力 135
5.3.6 写第二个载荷步文件 136
5.3.7 从载荷步文件求解 136
5.4 查看结果 137
5.4.1 读入第一个载荷步并 查看结果 137
5.4.2 读入第二个载荷步并查看 139
5.5 命令流输入 141
II. 静力分析篇 144
第6章 静力分析介绍 145
6.1 结构静力分析中用到的单元 145
6.2 静力分析的类型 146
6.2.1 平面问题 147
6.2.2 轴对称结构问题 147
6.2.3 周期对称结构问题 147
6.3 静力分析基本步骤 147
6.3.1 建立模型 148
6.3.2 加载并求解 148
6.3.3 查看结果 154
第7章 平面问题分析实例 155
7.1 问题描述 155
7.2 建立模型 155
7.2.1 设定分析作业名和标题 155
7.2.2 定义单元类型 156
7.2.3 定义实常数 157
7.2.4 定义材料属性 158
7.2.5 建立盘面模型 159
7.2.6 对盘面划分网格 161
7.3 定义边界条件并求解 163
7.3.1 施加位移边界 163
7.3.2 施加转速惯性载荷并求解 165
7.4 查看结果 166
7.4.1 旋转结果坐标系 166
7.4.2 查看变形 166
7.4.3 查看应力 167
7.5 命令流输入 169
第8章 轴对称结构的静力分析实例 171
8.1 问题描述 171
8.2 建立模型 172
8.2.1 设定分析作业名和标题 172
8.2.2 定义单元类型 173
8.2.3 定义材料属性 174
8.2.4 建立轮盘截面 175
8.2.5 对盘截面进行分割 179
8.2.6 对盘截面进行网格划分 180
8.3 定义边界条件并求解 182
8.3.1 施加位移约束 182
8.3.2 施加离心载荷并求解 184
8.4 查看结果 187
8.4.1 查看变形 188
8.4.2 查看应力 190
8.5 命令流输入 192
第9章 周期对称结构的静力 分析实例 197
9.1 问题描述 197
9.2 建立模型 198
9.2.1 设定分析作业名和标题 198
9.2.2 定义单元类型 199
9.2.3 定义材料属性 200
9.2.4 建立轮盘截面 201
9.2.5 对盘截面进行旋转 生成实体 204
9.2.6 创建均压孔 205
9.2.7 对基本扇区进行分割 207
9.2.8 定义周期对称分析选项 211
9.2.9 对盘扇区进行网格划分 213
9.3 定义边界条件并求解 219
9.3.1 施加位移约束 219
9.3.2 施加离心载荷并求解 221
9.4 查看结果 224
9.4.1 旋转结果坐标系 225
9.4.2 查看变形 225
9.4.3 查看应力 227
9.5 命令流输入 230
III. 动力分析篇 236
第10章 动力学分析介绍 237
10.1 动力分析简介 237
10.2 动力学分析分类 237
10.2.1 模态分析 237
10.2.2 谐响应分析 239
10.2.3 瞬态动力分析 240
10.2.4 谱分析 241
10.3 各类动力学分析的基本步骤 242
10.3.1 模态分析的基本步骤 242
10.3.2 谐响应分析的基本步骤 250
10.3.3 瞬态动力学分析的 基本步骤 257
10.3.4 谱分析的基本步骤 264
第11章 有预应力作用结构的 模态分析实例 270
11.1 问题描述 270
11.2 建立模型 270
11.2.1 指定分析标题并设置 分析范畴 271
11.2.2 定义单元类型 272
11.2.3 定义材料性能 273
11.2.4 建立轮盘截面几何模型 274
11.2.5 对轮盘截面进行 有限元分网 281
11.2.6 旋转出整个轮盘的 有限元模型 282
11.3 定义边界条件并求解 285
11.3.1 节点的坐标变换 286
11.3.2 进行静力分析 287
11.3.3 进行模态分析 291
11.4 结果分析 293
11.4.1 列出固有频率 293
11.4.2 观察解得的模态 293
11.5 命令流输入 297
第12章 周期对称结构的模态 分析实例 301
12.1 问题描述 301
12.2 建立模型 301
12.3 定义边界条件并求解 302
12.3.1 定义分析选项 303
12.3.2 设定周期对称求解选项 304
12.3.3 开始求解 305
12.4 查看结果 306
12.4.1 扩展结果 306
12.4.2 读入结果 306
12.4.3 查看模态 307
12.5 命令流输入 309
第13章 有预应力作用结构的 谐响应实例 315
13.1 问题描述 315
13.2 建立模型 315
13.2.1 指定分析标题并设置 分析范畴 316
13.2.2 定义单元类型 316
13.2.3 定义材料性能和实常数 317
13.2.4 生成节点 319
13.2.5 生成弦单元 321
13.3 定义边界条件、加载并求解 322
13.3.1 定义载荷和边界条件 322
13.3.2 进行静力分析 324
13.3.3 进行模态分析 327
13.3.4 进行谐响应分析 330
13.4 观察分析结果 335
13.4.1 利用POST1观察结果 336
13.4.2 利用POST26观察结果 339
13.5 命令流输入 342
第14章 瞬态结构动力分析实例 345
14.1 问题描述 345
14.2 建立模型 345
14.2.1 指定分析标题并设置 分析范畴 346
14.2.2 定义单元类型 347
14.2.3 定义单元实常数 347
14.2.4 定义材料性能 349
14.2.5 定义节点 350
14.2.6 生成梁单元和质量单元 352
14.3 定义边界条件、加载并求解 353
14.3.1 指定分析类型及 分析选项 353
14.3.2 定义主自由度 354
14.3.3 定义载荷步选项并求解 355
14.4 观察分析结果 360
14.4.1 利用POST26观察 缩减法结果 361
14.4.2 扩展处理 364
14.4.3 利用POST1观察结果 365
14.5 命令流输入 369
第15章 随机振动和随机疲劳 分析实例 372
15.1 问题描述 372
15.2 建立模型 373
15.2.1 指定分析标题并 设置分析范畴 373
15.2.2 定义单元类型 374
15.2.3 定义单元实常数 375
15.2.4 指定材料特性 376
15.2.5 建立梁有限元模型 377
15.2.6 建立板壳有限元模型 382
15.3 定义边界条件、加载并求解 387
15.3.1 定义载荷和边界条件 387
15.3.2 进行模态求解 388
15.3.3 获得谱解 390
15.3.4 模态合并 393
15.4 观察分析结果 394
15.4.1 利用POST1观察结果 394
15.4.2 在POST26处理器中计算 PSD响应 399
15.4.3 在POST26后处理器中 计算协方差 404
15.4.4 随机疲劳计算 406
15.5 命令流输入 407
第16章 单点响应谱分析实例 411
16.1 问题描述 411
16.2 建立模型 411
16.3 定义边界条件、加载并求解 413
16.3.1 定义载荷和边界条件 413
16.3.2 进行模态求解 413
16.3.3 获得谱解 414
16.3.4 扩展模态 417
16.3.5 模态合并 418
16.4 观察分析结果 419
16.4.1 结果列表 419
16.4.2 云图显示结果 423
16.5 命令流输入 425
IV. 非线性分析篇 428
第17章 非线性结构分析 429
17.1 非线性结构分析简介 429
17.1.1 非线性结构的定义 429
17.1.2 非线性结构分析注意事项 430
17.2 非线性结构分析的分析过程 431
17.2.1 建模 431
17.2.2 加载求解 431
17.2.3 结果后处理 438
17.3 几何非线性 440
17.3.1 几何非线性简介 440
17.3.2 大应变效应 440
17.3.3 对几何非线性情况 的处理方法 441
17.4 材料非线性 442
17.4.1 进行塑性分析时的ANSYS 输入 443
17.4.2 塑性分析中的输出量 443
17.4.3 塑性分析中的一些 基本原则 443
17.4.4 查看结果 444
17.5 状态非线性 444
17.5.1 点-点接触分析 445
17.5.2 点-面接触分析 445
17.5.3 面-面的接触分析 446
第18章 非线性瞬态分析实例 447
18.1 问题描述 447
18.2 模型建立 448
18.2.1 设置分析标题 448
18.2.2 定义单元类型 449
18.2.3 定义材料性质和强化 数据表 450
18.2.4 建立有限元模型 452
18.3 定义分析类型、加载并求解 456
18.3.1 定义分析类型和求解选项 456
18.3.2 定义初始条件和约束 458
18.3.3 求解问题 459
18.4 观察分析结果 460
18.4.1 利用POST1观察结果 460
18.4.2 利用POST26观察结果 463
18.5 非线性瞬态分析命令流 466
第19章 塑性分析实例 469
19.1 问题描述 469
19.2 建立有限元模型 470
19.2.1 设置分析标题 470
19.2.2 定义参数 471
19.2.3 定义单元类型 472
19.2.4 定义材料特性和多线性 随动强化数据表 473
19.2.5 建立几何模型并分网 474
19.2.6 定义耦合集和位移约束 478
19.3 加载并求解 480
19.3.1 定义分析类型和求解 控制选项 480
19.3.2 定义载荷步并输出 载荷步文件 481
19.3.3 求解问题 483
19.4 结果分析 483
19.4.1 利用通用后处理器 观察结果 483
19.4.2 利用时间历程后 处理器分析结果 485
19.5 塑性实例分析的命令流方式 487
第20章 接触分析实例 491
20.1 问题描述 491
20.2 建立有限元模型 492
20.2.1 设置分析标题 492
20.2.2 定义单元类型 492
20.2.3 定义材料特性 493
20.2.4 建立几何模型并分网 494
20.2.5 创建接触对 496
20.3 加载并求解 498
20.3.1 定义对称边界条件 和位移约束 499
20.3.2 定义并求解第一个载荷步 500
20.3.3 定义并求解第二载荷步 501
20.4 结果分析 503
20.4.1 利用通用后处理器 观察结果 503
20.4.2 利用时间历程后处理器 分析结果 507
20.5 接触分析的命令流 508
V. 热分析篇 511
第21章 热-结构耦合分析 512
21.1 热-结构耦合分析简介 512
21.1.1 热分析基本知识 512
21.1.2 耦合分析 513
21.2 稳态热分析 514
21.2.1 建模 514
21.2.2 施加载荷计算 514
21.2.3 后处理 516
21.3 瞬态传热分析 517
21.3.1 建模 517
21.3.2 加载求解 517
21.3.3 结果后处理 520
21.4 热-结构耦合分析 520
第22章 热-应力耦合分析实例 522
22.1 问题描述 522
22.2 建立模型 523
22.2.1 指定分析标题并 设置分析范畴 523
22.2.2 定义单元类型 524
22.2.3 定义材料热学性能 525
22.2.4 建立轴对称几何模型 526
22.2.5 对截面进行有限元分网 528
22.3 稳态热分析 529
22.3.1 定义温度边界条件 529
22.3.2 进行稳态热分析求解 530
22.3.3 观察稳态热分析结果 531
22.4 结构应力分析 535
22.4.1 转换模型 535
22.4.2 定义结构分析边界条件及 温度载荷 537
22.4.3 分析求解 540
22.4.4 观察结构分析结果 540
22.5 热-应力耦合分析的命令流 543