ANSYS高级工程应用实例分析与二次开发

所需积分/C币:33 2018-08-05 17:10:23 86.74MB PDF

本书从工程实际分析出发,结合作者长期使用的经验,详细介绍了ANSYS参数化设计语言(ANSYSParameterDesignLanguage)的相关概念及语法定义、编写过程、调用步骤。为了使读者能熟练运用一些惯用的关键命令,对部分命令配置了相关操作实例。
前言 半个世纪以来,随着计算机科学与应用技术的飞速发展,有限元理论日益完善,涌现 出一大批通用和专业的有限元计算软件。其中,以 ANSYS、 ABAQUS、MARC、 ALGOR、 ADINA、ASKA、 COSMOS和 SYSTU最为有名。 ANSYS是最为通用和有效的商用有限元软件之一,它融结构、传热学、流体、电磁、 声学和爆破分析于一体,具有极其强大的前后处理器及计算分析能力,能够同时模拟结构、 热、流体、电磁及多种物理场间的耦合效应。自1996年落户中国以来, ANSYS以其强大 的功能、可靠的质量、全面的培训及良好的市场开拓,赢得了中国CAE界的认可和青睐, 被广泛应用于我国的土木工程、机械制造、材料加工、水利工程、航空航天、铁路运输业、 石油化工、能源、汽车、电予、造船、生物医学、轻工、地矿等各个方面,为各领域的产 品设计、研究开发和前沿课题的攻关做出了突出的贡献。 ANSYS软件的推出为科学研究和工程实践提供了巨大的便利。许多工程技术人员 研究人员在面对如此庞大的系统时往往无所适从,但他们有时又迫切需要使用有限元软件 的某些功能解决特定领域的工程问题。 ANSYS已经发展成为一个包罗万象、博大精深的 系统,通过自学掌握 ANSYS是不大现实的;另外,大多数 ANSYS用户初次面对层叠众 多的菜单时感到束手无策;或者他们只了解菜单的详细功能和宏观构架,但是没有实际操 作的技巧和分析问题能力。即使从事此项工作的工程技术人员也要经常查阅一些工具书。 然而,目前有关 ANSYS的系统指导书仍不多见。基于以上现状,本书给出了大量包括上 木、机械、材料、水利和电子等相关专业的25个十分完整的实例,涉及 ANSYS的各个方 面。众所周知,有限元分析的结果评价是十分关键的,本书也将在这方面给予重点阐述 本书结构和内容梗概 本书由前言、目录、正文、参考文献和配套光盘组成,主要以 ANSYS90为软件平台, 共16章。 第1章到第2章重点介绍了 ANSYS基础知识如有限元的基本方法, ANSYS的功能 结构、界面和分析步骤,APDL的变量、参数、语法、宏文件和函数运算等。 第3章到第5章介绍 ANSYS在士木工程中的应用,主要介绍 ANSYS在桥梁、隧道 和道路工程方面的应用 第6章到第8章介绍 ANSYS在材料工程中的应用,主要介绍 ANSYS在金属材料 复合材料和焊接结构中的应用 第9章到第10章介绍 ANSYS在机械工程中的应用,主要介绍机械中的轴承、压力容 器等有限元分析过程。 第11章介绍 ANSYS在水利工程中的应用,主要介绍 ANSYS在水利工程中在闸]中 I 的应用 第12章到第13章介绍 ANSYS在电子工程中的应用,主要介绍 ANSYS在电子封装 和压电陶瓷中的应用 第14章到15章介绍 ANSYS.次开发,针对 ANSYS的用户子程序、UDIL语言的二 次开发 第16章为疑难解答,针对读者使用 ANSYS中可能遇到的问题,给予系统的解答 需要说明的是,本书所附命令流可以针对 ANSYS的不同版本,但本书的实例均在 ANSYS90版本下进行操作和验证 使用建议 本书可作为广大理工科院校的高年级本科生、硕士生、博士生、教师及广大工程技术 人员在学习 ANSYS时的学习用书和使用 ANSYS过程中的参考用书。 ANSYS是一种高级有限元分析软件,这决定了本书的主要读者群是具有一定理论基 础的中高级专门人才,所以本书在每一章节给予实例分析的同时,也对相关的理论知识和 工程背景进行了较详尽的阐述,这些知识必将给读者分析问题进而解决问题带来很大的方 便,建议读者在揣摩实例前先进行认真的阅读 本书的实例材料以GU和命令流两种常用方式编排,且均在ANYS90版本下运行 和调试。GUI操作随版本的变更而不同,对非 ANSYS90版本要慎重使用;而APDL的 良好兼容性使得读者可以在任意版本上运行命令流编写的实例。 本书配套光盘 本书配套光盘中包括各类文件近200个。其中,文件可以分为各章节所需的命令流 文件、用户子程序源代码、数据文件和宏文件等。读者可以结合本书,进行有针对性 的练习。 编写分工 本书由西南交通大学应用工程与力学系教授和博士编写。其中,康国政教授多年从事 有限元教学、科研工作;阚前华、张娟、谭长建、董城多年从事桥梁、水利、隧道、压力 容器、金属材料等工程领域的限元分析和研究 本书的编写工作主要有以下同志:谭长建编写了第3章的命令流源文件,张娟编写了第 ⅡI章的命令流源文件以及第7章的7.2、7.3节,董城编写了第4章和第9章的命令流源文件, 其余章节均由阚前华编写,全书内容由阚前华统一编排、整理,最终由康国政教授对全书进 行审定。感谢郭素娟提供了第74节的内容;感谢王萍对作者的启发,感谢吴之俊提供了第 12章的命令流,感谢于建提供了第13章的命令流源文件,感谢许荔对第10.2节命令流的校 对,感谢朱曦对第122节命令流的校对。感谢广大网友资料的提供,给作者以灵感。 参与本书编写工作的还有:邹素琼、冼进、赵秋云、赵继军、彭艺、曲辉辉、周章、 蒋波、徐留吒、曹振宇、张婷、温凌霜、鲁得翠、将泽平、魏乐、韩翔、程小英、谭小丽、 卢丽娟、李小琼、周宏、罗吉、许翔燕、陈春、张忠、方小马、黄姹英、周明、宋晶、邓 勇等,在此一并表示感谢! ANSYS本身是一个庞大的知识系统和资源库,因此,本书虽卷帙浩繁,仍难全窥其 貌。在编写过程中,几易书稿,反复修订,并对所给实例进行了反复的验证,但由于作者 水平有限,难免存在疏漏和错误之处,敬请广大读者批评指正,交流提高。我们的联系方 ItE-mail:china54@tom.com 作者 2006年6月 读者调查表 尊敬的读者 自电子工业出版杜机电图书事业部开展读者调查活动以来,收到来自 全国各地众多读者的积极反馈,他们除了褒奖我们所出版图书的优点外, 態的意氵 也很客观地指出需要改进的地方。读者对我们工作的支持与关爱,将促进是们创氵 我们为您提供更优秀的图书。您可以填写下表寄给我们(北京万寿路173氵着品的坳力氵 信箱机电图书事业部邮编:100036),也可以发送电子邮件与我们取得联氵原泉 系(emails(@phei.com.cn),反馈您宝贵的建议和意见。我们将从中评出 热心读者若干名,赠送我们出版的图书。谢谢您对我们工作的支持 姓名: 性别:口男口女年龄: 职业: 电话(手机) E-mail 传真: 通信地址 邮编: 影响您购买同类图书因素(可多选 口封面封底口价格口内容提要、前言和日录口书评广告□出版社名声 口作者名声口正文内容□其他 2.您对本事业部图书的满意度: 从技术角度口很满意□比较满意口一般□较不满意口不满意 从文字角度□很满意□比较满意口一般口较不满意□不满意 从排版、封面设计角度口很满意比较满意口般口较不满意□不满意 3.您选购∫我们哪些图书?主要用途? 4.您最喜欢我们出版的哪几本图书?请说明理由。 5.您所教课程主要参考书?请说明书名、作者、出版年、定价、出版社 6.目前教学您使用的是哪本教材?(请说明书名、作者、出版年、定价、出版社)有何优缺点 7.您的相关专业领域中所涉及的新专业、新技术包括 8.您感兴趣或希望增加的图书选题有: 9.您是否需要我们定期给您邮寄相关出版信息:口是口否 邮寄地址:北京海淀区万寿路173信箱机电图书事业部邮编:100036 电话:010-88254473Emai:zhmails@phei.com.cn联系人:刘志红 电子工业出版社编著书籍推荐表 姓名 性别 出生年月 职称职务 单位 专业 E-mail 遮球地址 邮政编码 研究方向及 联系电话 BPa 手机: 教学科目 个人简历(毕业院校、专业、从事过的以及正在从事的项目、发表过的论文) 您近期的写作计划有 您推荐的国外原版图书有: 您认为目前市场上最缺乏的图书及类型有: 电子工业出版社机电图书事业部通信地址:北京万寿路173信箱邮编:10006 联系电话:01088254473Em:1zhma@163c0m联系人:刘志红 目录 第1章 ANSYS概述…… (1) 1有限元法概述…… 1) 1.1.1各类几何性质中的张量形式 (2) 1.12非线性方程组的迭代方法 …(3) 3有限元常用术语 8) 12有限元法的分析过程… 中中中●由由山西西“■ (9) 3 ANSYS的发展过程 …(10) 1.4 ANSYS功能简介… 1.5 ANSYS90启动与界面 P导·号曾日·卓自◆4甲日甲卓●卓电唱 (15) 15.1启动 ANSYS90…… (15) 152 ANSYS操作界商 (16) 16 ANSYS文件系统…… ……(19) 1.6.1文件格式 (19) 16,2文件管理………… (20) 1.7 ANSYS分析实例 …(22) 1.7.1问题描述… 22) 172模型选取 …………(22) 1.7.3模型建立 ……(22) 174加载及求解 (25) 1.7.5结果分析 ··日日P+q甲中即l自音命p●古中自即 (28) 17.6命令流求解 …(33) 第2章APDL简介 …(38) 21APDL概述 …(38) 2.2参数 (39) 23流程控制…… 平哥甲pp山咖非命p●卜命自自即号日国日日甲4早·自中4卓·p4 41) 231*go无条件分支 …(41) 2321.米 ifelse,,*else.endf条件分支 41) 233*do0.* enddo循环…… (42) 2.3.4* dowhile循环… 43) 235* repeat重复命令 即鲁音一·晋p看申自 (43) 24宏文件 l●會●自p口即■m■画 ………(45 25函数、表达式和函数编辑器 中中■■ ………(46) 251函数 (46) 252表达式 (47) 253函数编辑器 (47 2.6APDL实例 (49) 2.6.1弹簧—质量系统的响应…… (49) 262简支梁的最不利载荷位置 51) 第3章斜拉桥有限元分析 甲p甲即 (57) 31工程背景 ………(57) 31.1概述… 57) 312斜拉桥在中国的发展 (58) 313理论分析 (60) 3.2有限元模型 ……62) 321斜拉桥参数说明 (62) 32.2自定义截面 (63) 323建模过程 ■甲d口 33成桥状态分析 (8l) 34模态分析 (87) 3.5地震分析 (90) 3.51地震作用理论 (90) 352地震谱分析 (91) 3.53地震波分析… (93) 36车辆强迫振动分析… (96) 3.7斜拉桥施工监控分段模拟…………… (99) 38结论 ……(110) 第4章隧道工程有跟元分析 4.1工程背景 一mm …(111 4.l1生死单元 111) 4.1.2初始地应力的模拟 …(116) 41.3 Drucker- Prager(DP)材料模型……… …………(116) 4.14隧道设计模型…… (118〕 4.1.5隧道载荷 (120) 4.2建立隧道有限元模型 ……(120) 43加载与求解… (128) 44后处理… ……(130) 45加固范围讨论 (134) 46隧道埋深讨论… ……(139) 第5章道路工程有限元分析 (146) 51工程背景 4自↓t日聊; ………(146) 5,2建立模型 (148) 53边界条件及载荷… ……(155) 54初始温度场求解 …………………(158) 55温度场求解 (158) 5.6后处理 (159) 57保温材料保温效果分析 (160) 5.8结果讨论 ………(161) 第6章材料循环变形行为的有限元分析 …(162) 6.1材料非线性 ■画4血画画 (162) 611弹塑性分析 (162) 61.2各向异性塑性……… 165) 613 Drucker-Prager(DP)材料… (166) 614超弹性分析 (167) 615蠕变分析…… 169) 6.1.6黏塑性分析… (l70) 617形状记忆合金… (171) 6.18组合材料本构模型… (173) 62非对称应力控制下的棘轮行为有限元模拟 (174) 621工程背景 〔174) 622建立有限元模型 ……………(176) 6,23边界及载荷条件 (178 624求解及结果分析 625不同应力幅值求解 (183 626结论……… (187) 63循环应变行为的有限元模拟 (187) 631工程背景 卩p·,卩■■争申 (187) 632有限元模型… (188) 633边界及载荷条件 (189) 634求解及结果分析… (190 635结论………… 195) 第7章复合材料有限元分析 71复合材料概述 (196) 71.1复合材料的定义及分类 (19) 7.12复合材料的性能………… (197) 13复合材料的用途… (198 L

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