ANSYS实用分析教程.

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ANSYS实用分析教程.本文详细介绍了ansys的功能、使用方法,操作技巧,从较深层次上回答了使用者在实践过程中遇到的问题,是本值得一看的好书!
ANSYS实用分析教程 任重编著 北京大学出版社 北京· 内容简介 书许细地介绍了大型通用有限元软件AN$YS的功能、使用方法、操作技巧,从较深层次上回答 了渎者在使用ANsY过程吋最震要解决的各种问题。对于每-个河题,书都进行了深入的剖析和讲 解,给出了详尽的解题思路和解答过冱。本书总结的纸蚶算何,涉及了 ANSYS分析领域的各个厅面。 通过这些典型实例的学习,读者订以掌握应期 ANSYS进行分析讨算的精髓,迅速貝备解决实际问题的 能丿。书早每道藓例都经过心设计,问魏之间相互独立,读者可以根据自己的需要选择阅读内容和 顺序 本书可供 ANSYS初学者入门使用也可为广大科硏工作者、工程设计人员提供参考。 图书在版编目<eP)数据 ANSYS实用分析教君/任重编著一北京:北京大学出版社,2003.2 ISBN7-301-061625 IA..I任..Ⅱ限元分析应用程序, ANSYS.024182 中国版本图书馆CIP数核了(2003)第09273 书 名: ANSYS实用分析教程 著作责者:任重 任编辑:王方明 标准书号;]BN7301-61625打P·0706 出版者:北京大学出版社 址;北京市海淀区中关村北京大学校内IX0871 地网电 http:/icbs.pku.edu.cnhtp/www.macrowin.net 话:发行部6275067242765127鳊辑室62765126邙购部62752015 电子信箱:maCTOWIt@macrowin.net 排版者:东方人华北大彩印中心电话6275419 印刷者:河北省滦县兴书刊印刷厂 发行者;北京大学出版社 终销者:新华马店 787亳米×1092毫米16升本21.875印张525「了 2003年3小第1版209午3月第I次印刷 价:32.00元 前言 美囻 ANSYS公司的计算粗辅助汇程分析软作 ANSYS在全球拥有瓦人的用户群,深 受广大用户的喜爱。 ANSYS软件是复杂的知密集型高科技商业软件,功能极为强大 内容涵盖结构、热、流体、电磁、声学、爆破等各个方面,已成为相当智能化的CAE软 件.具有强大的有限元分析能力和直观友好的交矿界面,为各领域的工程设计、科学研究 作出了杰出贡献。 目前,我国的 ANSYS用户也越来越多,不少大专院校、科研机柯都拥有该软件。但 由于实际问题中工程背景的复杂性和求解听需知识的多样性,加之有关ANYS的中文资 料较为缺乏,如何快速掌握 ANSYS并具备解次叫题的实际能力一直是厂大用户学习 ANSYS时面临的难题。 本书从ANSY在实际问题的应用出发,详细介绍了 ANSYS的使用方法和步骤, 对读者在使用过程中迫需要解决的问题作了解答,并结介怍者解决问题的经验,指出了 分析过程中实用的、有效的操作技巧。全书内容丰富,涉及到应用 ANSYS进行「程分析 的众多方面。对每一个分析领域,书中都深入浅岀地剖析了解题的思路、要点,并精心设 计了各型实例,给出了完整的解答过程,方便读者理解科掌握。 全书共分6章。第1章介绍了使用 ANSYS进行有限元分析的典型过程,包括建模 加载、网格划分、求解、后处理等各项内容;第2章具体讲述了 ANSYS充静力分析牛的 应用,如杄系结构的计算、实伡模型的有限元分析等;第3章介绍了非线性分析,内容包 括材料非线性分析、几何非线性分析、状态非线性分析等:第4章着重介绐了动力学分折, 内容包括模态分析、谐响应分析、顾态动力学分析、谱分等:角5聋介绍了可靠性分析, 着重阐述了姸何基于 ANSYS软件运用蒙特卡罗法、响应曲法进行!韋性的分析与计算; 第6章讦述了优化设计的有关内容。全内容较丰肩,各章相互独立,读者可以根据c 的需要进行选择性阅读。 木书可以作为大专院校村关专本科牛、研究生和教师学习、使用 ANSYS的教或 参与书,也可作为疒大土木工稈、机槭工程、汽车工程、船舶与海洋工程、核玉业、兵器 工业等诸多领域工程技术人员使用 ANSYS软件的参老书 本书在写作过程咔得到了巴黎工业大学刘军博士、新加坡阳洋理]大学乎乐尊士的大 力支持,在此深表谢意 由于吋间仓促,加之编者水平有限,书中不足之处在所难免,恳请广大读者批评指于 编者 2003年1月 目录 第1章使用ANsY进行有限元分析的典型过程 11 ANSYS软件概述 2ANSY操作界面 1_目司上中国■ 备■■■:■■■■七旷■士r·■『■■ 13 ANSYS基本分析过程 L3.1前处理 13.2加载和求解 1.33后处理, 21 P會?自P中「I 1.34重新分析 4 ANSYS分析典型算例 31 5本章小结 42 第2章结树静力分析 43 21静力分析简介 43 22静力分析在 ANSYS上的实现 23梁横截而形状的定义… 24结构静力分析实 中■鲁■,,■■ 241空向桁架结构内力计算 242平面刚架结构内力计算 56 243组合结构内力计算 ,===■暴晷1一,14■m目日日日⊥L日日命■ 244壳结构内力分析 245实体结构内力分析 2.5本章小结 第3章结树非线性分析… 3.结构非线性分析简介… …95 31.1非线性问题分类 312非线性阿题的分析方法及收判别… 95 3L.3荷载步、了步、时河步 97 ■命■pr::;T旷■■〓■严平 32村料非线性分析 93 32材料非线性分析理论简介… 322材料非线性属性的足定义 日db中中目中看“h■■ 323材料非线性分析基本过及注意事项… 33几何非线性分析……… 11e 3.3」屈曲分析…, 110 33,2几何非线性分析的基本过程 ■■自■日1十督■m·「 ANSYS实用分析教程 34接触分杆 34.1接触分析简介 l15 3.42接触分析在 ANSYS的实 116 5结构#线性分析实例 123 351大应变分析 124 352物征值屈曲分析 353梁的侧向扭转屈曲炉析. 136 3.54板的屈曲分所 151 3.5.5点面接触分析 36本草小结… l76 第4草结构动力学分析 4.Ⅰ结构动力学分析筒介… 4,2模舂分析 78 43瞬态动力学分积 84 4.3.1完全法, 84 4.32缩减法 4.3.3模念叠加}. ∴4+191 44谐响应分析 41宄全法 442缩减注.11-11 443模态叠加法 2U2 45谱分析, 205 45.!单点响应谱分析 4.52求得模态解 29 453求得谱解 454扩展解 455合模态, 213 456随札振动(PSD分析 212 4.57获得谱解.. 216 458仑并模态 459计算随机振动响∵ 217 45,10多点响应谱(MPRS分析 46结构动力学分析实倒. 46.]行支梁振动频率计算… 217 462简支梁质量体系瞬态功力学分析…… 225 463弹簧质量体系谐响应分析 464简文梁随机振动分析 238 4.7木青小结…1m 目录 第5章结构可靠性分析… mb一■■T矿■■■·bam矿m■■r ■■+十nl1旷■■■ 248 5.1纳构可靠怆分析方法侉介… 52结构可靠性分析在ASYS上的实现 252 521少成分析文件 252 522可靠生分析阶段 254 523后处理 259 53绩构可常性分析实例 1「■會■·,,一會■■··『 531桁架结构可靠性分析 261 532板的可靠性分析, 54木章小结.… 第6章结构优化设计… 285 61结构优化设计简介… 285 62结构优化设计在 ANSYS上的实现 286 62l成分析文件 287 622优化分析阶段……… ■P和.日矿■■■■ 289 6,23结果的输出 291 6.3选择优仁变量的注意事顶… 294 64结构优仁设计实例 64.]悬臂梁的形状优化 144■卩↓ ItI山+■■■■■ ■■■■■■ 295 642十杆桁炽结构的伏化 *310 643框结构的优化 319 644板优化 ■■,L卩↓■善日日1日Ln⊥甲即目口日日·mE目自中目电日日1. 326 6,5本章小结… 333 第1章使用 ANSYS进行有限元分析的 典型过程 11 aNSyS软件概述 随着计算机技术和计算方法的发展,复杂的工程问题可以采用离散化的数值计算技术 并借助计算机得到满足工程要求的数值解。数值模拟技术是现代工程学形成和发展的重要 推动力之-。 目前,在工程领城应用最广泛的数侑模拟方法是有限元法,有限几计算结果已成为各 类工业产品设汁和性能分析的可靠依据和有效于段 目前常见的通用有限元软科有 ANSYS、 NASTRAN、ASKA、 ADINA、SAP、 I-DEAS 等。在众多通用有限元敦件评比中, ANSYS始终名列前茅,它是第个通过Is0900I质 量认证的分析设计类软件,也是通过美国机械工程师协会(ASME)、美国核安全局(NQA 及近如种专业技术协会认证的标准分析软件。 ANSYS已经成为目前计算机辅助程与⊥ 程数值模拟领域最有效的软件,学习使用 ANSYS是I程设计人员的必絛课。 ANSYS软件是融结构、传热学、流体、电磁、声学、爆破分析于·体的大型通用有 限元软件:它具有功能极为强大的前后处理及计算分析能力,能够同时模拟结构、热、流 休、电、磁、声学、压电以及多种物理场间的耦合效应,目前在全世界拥有广泛的用户, 大量应用亍土木,程、水利水电工程、汽车工程、机被、采矿、核工业、船舶等领域 极大地提扃了工作效率,是广大J程设计人员必不可少的上具之 ANSYS软件的开发商 ANSYS公司是世界cAE行业CAE, Computer-aided Engineering,计算机辅助工程)最著名的公司之一,长期以来-直致力于设計分析软件的 开发、研制,许多国际大公司采用 ANSYS软件作为其设计分析标准。1999年, ANSYS 公司作为唯一的专业软件公司被《 Business week》(商业周刊)评为美国“100个增长最快” 的公司之一。为了完善、提高 ANSYS软件的性能, ANSYS公司有完整的丁程及学术人 员从事新技术的开发研究,不断推出新版本产品 在我国, ANSYS的用户也越来越多,浦东国际机场、上海科技城太空城等不少大型 结构在设计时均采用 ANSYS进行分析。目前, ANSYS公司在我国的北京、上海、成都 广州都设有办事处,每年举办研讨会,探讨 ANSYS在工程中的应用,并提供电子布告栏 帮助用户及时解决工作中遇到的问题 ANSYS公司针对中国的高等院校制订了一套教学支持计划,为采用 ANSYS软件进 行教学的高校教师免费提供FD版软件。所有计划使用 ANSYS软件作教学的高等院校均 可向 ANSYS公可申请, ANSYS公司将根据情况,签订 ANSYS/D版赠送协议,免费赠 送软件。需要提供 ANSYS/ED版 ANSYS教学版)用户可直接向 ANSYS公司蛀中国办 事处在线中请ht:/ ww ansys. com. ch)。通过访问 ANSYS公的网站(巾文网站网址为 2 ANSYS实用分析敬程 htp:/wwwaansys.com.cⅡ;英文网站网址为htp:fwww.ansys:corm),丐以获取有关ANSYS 软件的最新信息 12 ANSYS操作界面 在介纽 ANSYS分析问题的具体过程之前,先谈谈如何进入 ANSYS操作界面,同时 对 ANSYS的界西组成以及 ANSYS的工作方式进行些介绍,增强读者对 ANSYS的感 性认识。 选择【开始】菜单中的【程序】命令,接着选择 ANSYS命令,弹出如图11所示的 菜单。菜单中的 ANIMATE Utility命令用来播放视频剪辑;选择 Batch命令表示启用 ANSYS 的批处理计算模式:选择 CMAP Util命令表示开始CMAP程序;选择 DISPLAY Utility 命令表示开始显示程序选择 elp System命令,可以进入 ANSYS帮助系统:选择 Interactive 命令表示用交互模式GU方式)进行求解。 ANIMATE 四AN6 ADMIN Tty MAP LHt 因DAY量y G? Help system WN RU Interactive No 四宋 te informat Z WINDYNA Utley 图1.1【开始】菜单中的 ANSYS命令选项 想要进入 ANSYS界面,可选择 nteractive或 Run interactive now命令。选择Run nteractive Now命令表示直接以上次离开ANsY8时的相关设置进入 ANSYS图形界面。 选择 nteractye命令,会弹出如图12所示的对话框。为了方便操作,建议用户用鼠标右 击图1,1中的 Interactive命令,将进入 ANSYS操作界面的快捷方式发送到桌面上。这样, 每次使用 ANSYS时,双击快捷方式就可以弹出如图12所示的对话框。 图12是进入 ANSYS分析界面前设定分析环境选项的对话框 在图12中, Product selection下拉列表框屮是 ANSYS产品的型号,常用的产品型号 有 ANS YS/Multiphysics、 ANSYSMechanical、 ANSYS/Structrual、 ANSYSProfessignal等 般的分析计算可选用 ANSYS/Multiphysics/LSDYNA等,专门的分析与计算则需选择特 定的产品型号(如爆磁分析一般选用 ANSYS/S-DYNA,流体分析一般可选用 ANY/0RAN等)。 用户需要在 Working directory选项中设置工作路径。用户可根据自己的需要和喜好创 建、设定工作文件夹。 Initial jobname列表框用来设定工作文件名在进入图形操作界面后, 还可以根据需要更改工作文件名), ANSYS默认的工作文件名为fie。 MEMORY REQUESTED选项组用来设定分析计算的内存需求,一般可以釆用系统默认值(选中Use rMh上

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