本書采用GUI界面操作與APDL命令相互對照的方式，從基礎知識、專題技術兩個層面詳細地闡述ANSYS 2024有限元軟件的使用方法和技巧。本書自始至終采用實例作引導，內容系統(tǒng)完整，且每章又相對獨立，是一本簡明的ANSYS讀本。全書分為基礎知識和專題技術兩部分，共22章�；�礎知識部分（第1～7章），講解了使用ANSYS進行有限元分析的基本流程與方法、ANSYS建模、網格劃分、邊界條件定義、求解、后處理等知識；專題技術部分（第8～22章），根據工程應用的實際經驗，介紹大量高級應用知識，包括ANSYS結構靜力學分析、模態(tài)分析、諧響應分析、瞬態(tài)動力學分析、譜分析、穩(wěn)態(tài)熱分析、瞬態(tài)熱分析、電磁場分析、多物理場耦合分析、幾何非線性分析、接觸問題、"生死”單元技術、復合材料分析、薄膜結構分析、參數化與優(yōu)化設計等。本書以實用為宗旨，深入淺出，實例引導，講解翔實，適合作為理工科高等院校本科生、研究生的教學用書，也可作為廣大科研工程技術人員的技術參考書。

曹淵，CAX技術聯(lián)盟成員，畢業(yè)于北京航空航天大學，碩士學歷，長期在教學科研第一線，擁有較高的學術專業(yè)水平。CAX技術聯(lián)盟已經推出計算機輔助技術領域的科技圖書多套，受到廣大讀者的廣泛好評，為提高國內計算機輔助技術領域的水平作貢獻。

目 錄

第一部分 基礎知識
第1章 緒論 1
1.1 有限元法概述 1
1.1.1 有限元法的分析過程 1
1.1.2 有限元法分析階段劃分 3
1.2 ANSYS 2024簡介 4
1.2.1 ANSYS 2024的啟動與退出 4
1.2.2 ANSYS 2024的操作界面 4
1.2.3 ANSYS文件管理 7
1.2.4 ANSYS有限元分析流程 8
1.2.5 入門分析實例 9
1.3 本章小結 15
第2章 APDL基礎 16
2.1 APDL參數 16
2.1.1 參數的概念與類型 16
2.1.2 參數命名規(guī)則 17
2.1.3 參數的定義操作 17
2.1.4 參數的刪除操作 18
2.1.5 數組參數 18
2.2 APDL的流程控制命令 20
2.2.1 *GO命令 20
2.2.2 *IF命令 20
2.2.3 *DO命令 20
2.2.4 *DOWHILE命令 21
2.3 宏文件 21
2.3.1 創(chuàng)建宏文件 21
2.3.2 調用宏文件 22
2.4 運算符、函數與函數編輯器 23
2.5 本章小結 24
第3章 創(chuàng)建模型 25
3.1 實體建模操作概述 25
3.2 自下向上建模 27
3.3 自上向下建模 31
3.4 外部程序導入模型 34
3.5 常用建模命令匯總 38
3.6 創(chuàng)建實體模型 40
3.7 本章小結 48
第4章 網格劃分 49
4.1 定義單元屬性 49
4.2 網格劃分控制 53
4.2.1 智能網格劃分 54
4.2.2 全局單元尺寸控制 55
4.2.3 默認單元尺寸控制 55
4.2.4 關鍵點尺寸控制 56
4.2.5 線尺寸控制 57
4.2.6 面尺寸控制 58
4.2.7 單元尺寸控制命令的優(yōu)先順序 59
4.2.8 完成網格劃分 59
4.3 網格的修改 60
4.3.1 清除網格 60
4.3.2 局部網格細化 61
4.3.3 層狀網格劃分 62
4.4 高級網格劃分技術 63
4.4.1 單元選擇 63
4.4.2 映射網格劃分 65
4.4.3 掃掠網格 67
4.4.4 拉伸網格 67
4.5 劃分網格命令匯總 67
4.6 本章小結 70
第5章 加載 71
5.1 載荷與載荷步 71
5.1.1 載荷 71
5.1.2 載荷步 72
5.2 加載方式 73
5.2.1 實體模型的加載特點 73
5.2.2 有限元模型的加載特點 73
5.3 施加約束與載荷 74
5.4 齒輪泵模型的加載 87
5.5 耦合與約束方程 89
5.5.1 耦合 89
5.5.2 約束方程 91
5.6 本章小結 92
第6章 求解 93
6.1 求解綜述 93
6.2 實例 96
6.3 求解命令匯總 97
6.4 本章小結 99
第7章 后處理 100
7.1 通用后處理器 100
7.1.1 結果文件 100
7.1.2 結果輸出 103
7.1.3 結果處理 116
7.1.4 結果查看器 119
7.2 時間歷程后處理器 120
7.2.1 Time History Variables對話框 120
7.2.2 定義變量 122
7.2.3 顯示變量 123
7.3 本章小結 124
第二部分 專題技術
第8章 結構靜力學分析 125
8.1 結構分析概述 125
8.1.1 結構分析的定義 125
8.1.2 靜力學分析的基本概念 126
8.1.3 結構靜力學分析的基本流程 126
8.2 開孔平板靜力學分析 129
8.2.1 問題描述 129
8.2.2 設置分析環(huán)境 129
8.2.3 定義單元與材料屬性 130
8.2.4 創(chuàng)建模型 132
8.2.5 劃分網格 134
8.2.6 施加邊界條件 135
8.2.7 求解 139
8.2.8 顯示變形圖 139
8.2.9 顯示結果云圖 140
8.2.10 查看矢量圖 144
8.2.11 查看約束反力 145
8.2.12 查詢危險點坐標 146
8.3 平面應力分析 147
8.3.1 問題描述 147
8.3.2 設置分析環(huán)境 148
8.3.3 定義幾何參數 148
8.3.4 定義單元類型 149
8.3.5 定義實常數 150
8.3.6 定義材料屬性 151
8.3.7 創(chuàng)建實體模型 152
8.3.8 設置網格參數并劃分網格 154
8.3.9 施加載荷 156
8.3.10 求解 158
8.3.11 查看分析結果 159
8.3.12 命令流 162
8.4 本章小結 163
第9章 模態(tài)分析 164
9.1 模態(tài)分析的基本假設 164
9.2 模態(tài)分析方法 164
9.2.1 模態(tài)提取方法 164
9.2.2 模態(tài)分析的步驟 166
9.3 立體桁架結構模態(tài)分析 170
9.3.1 問題描述 170
9.3.2 分析 170
9.3.3 設置分析環(huán)境 170
9.3.4 設置材料屬性 171
9.3.5 創(chuàng)建模型 173
9.3.6 劃分網格 175
9.3.7 施加約束 176
9.3.8 設置分析類型 177
9.3.9 設置分析選項 177
9.3.10 求解 178
9.3.11 觀察固有頻率結果 178
9.3.12 讀入數據結果 178
9.3.13 觀察振型等值線結果 179
9.3.14 命令流 181
9.4 本章小結 183
第10章 諧響應分析 184
10.1 諧響應分析應用 184
10.1.1 諧響應分析方法 184
10.1.2 使用Full法進行諧響應分析 186
10.2 兩自由度系統(tǒng)諧響應分析 189
10.2.1 問題描述 189
10.2.2 設置分析環(huán)境 190
10.2.3 設置材料屬性 190
10.2.4 創(chuàng)建模型 192
10.2.5 劃分網格 193
10.2.6 施加載荷 194
10.2.7 求解 195
10.2.8 后處理 195
10.2.9 命令流 196
10.3 本章小結 197
第11章 瞬態(tài)動力學分析 198
11.1 概述 198
11.1.1 預備工作 198
11.1.2 使用Full法進行瞬態(tài)動力學分析 199
11.2 斜拉懸臂梁結構瞬態(tài)響應分析 204
11.2.1 問題描述 204
11.2.2 設置分析環(huán)境 205
11.2.3 設置材料屬性 206
11.2.4 創(chuàng)建模型 207
11.2.5 劃分網格 208
11.2.6 施加載荷 208
11.2.7 求解 210
11.2.8 后處理 210
11.3 本章小結 211
第12章 譜分析 212
12.1 譜分析概述 212
12.2 三角平臺結構地震響應分析 217
12.2.1 問題描述 217
12.2.2 分析 218
12.2.3 設置分析環(huán)境 218
12.2.4 設置材料屬性 218
12.2.5 創(chuàng)建模型 220
12.2.6 劃分網格 222
12.2.7 施加約束 222
12.2.8 求解 223
12.2.9 觀察結果 226
12.3 本章小結 227
第13章 熱分析 228
13.1 熱分析介紹 228
13.1.1 熱分析的類型 228
13.1.2 熱分析的基本過程 228
13.2 梁的熱-應力耦合分析 230
13.2.1 問題描述 230
13.2.2 設置分析環(huán)境 231
13.2.3 設置材料屬性 232
13.2.4 建模 234
13.2.5 劃分網格 234
13.2.6 施加載荷 236
13.2.7 求解 237
13.2.8 后處理 239
13.3 本章小結 241
第14章 電磁場分析 242
14.1 磁場分析 242
14.2 電場分析 244
14.3 屏蔽帶狀傳輸線靜電場分析 245
14.3.1 問題描述 245
14.3.2 設置分析環(huán)境 245
14.3.3 設置材料屬性 245
14.3.4 建模 247
14.3.5 劃分網格 248
14.3.6 加載 249
14.3.7 求解 251
14.3.8 后處理 251
14.4 本章小結 254
第15章 多物理場耦合分析 255
15.1 概述 255
15.1.1 順序耦合分析 255
15.1.2 直接耦合分析 256
15.2 雙層金屬簧片耦合場分析 257
15.2.1 問題描述 257
15.2.2 設置分析環(huán)境 257
15.2.3 設置材料屬性 257
15.2.4 創(chuàng)建模型 259
15.2.5 劃分網格 259
15.2.6 加載 260
15.2.7 求解 261
15.2.8 后處理 262
15.3 本章小結 263
第16章 非線性靜力學分析 264
16.1 概述 264
16.1.1 非線性問題的分類 265
16.1.2 牛頓-拉弗森法 266
16.1.3 非線性求解的操作級別 267
16.1.4 非線性靜力學分析過程 270
16.2 實例分析一 279
16.2.1 問題描述 279
16.2.2 問題分析 279
16.2.3 設置分析環(huán)境 279
16.2.4 設置材料屬性 279
16.2.5 創(chuàng)建模型 281
16.2.6 劃分網格 281
16.2.7 加載 282
16.2.8 求解 285
16.2.9 后處理 285
16.2.10 命令流 287
16.3 實例分析二 289
16.3.1 問題描述 289
16.3.2 設置分析環(huán)境 289
16.3.3 設置材料屬性 289
16.3.4 創(chuàng)建模型 291
16.3.5 網格劃分 291
16.3.6 加載 292
16.3.7 求解 293
16.3.8 后處理 294
16.3.9 命令流 297
16.4 本章小結 299
第17章 接觸問題 300
17.1 概述 300
17.2 齒輪接觸問題 301
17.2.1 問題描述 301
17.2.2 設置分析環(huán)境 302
17.2.3 設置材料屬性 302
17.2.4 創(chuàng)建模型 304
17.2.5 劃分網格 310
17.2.6 定義接觸對 310
17.2.7 施加位移約束 312
17.2.8 求解 314
17.2.9 后處理 315
17.3 并列放置的兩個圓柱體的接觸問題 316
17.3.1 問題描述 316
17.3.2 問題分析 316
17.3.3 設置分析環(huán)境 317
17.3.4 設置材料屬性 317
17.3.5 創(chuàng)建模型 320
17.3.6 劃分網格 321
17.3.7 定義約束 325
17.3.8 加載 326
17.3.9 求解 328
17.3.10 后處理 328
17.4 本章小結 330
第18章 “生死”單元 331
18.1 概述 331
18.1.1 “生死”單元的基本概念 331
18.1.2 單元“生死”技術的使用 332
18.2 焊接過程模擬 334
18.2.1 問題描述 334
18.2.2 定義材料屬性 334
18.2.3 創(chuàng)建模型 335
18.2.4 生成鋼板模型的單元 337
18.2.5 加載 338
18.2.6 求解 340
18.2.7 查看圖形結果 345
18.3 本章小結 346
第19章 復合材料分析 347
19.1 復合材料的相關概念 347
19.2 創(chuàng)建復合材料模型 348
19.2.1 選擇合適的單元類型 348
19.2.2 定義材料的疊層結構 349
19.2.3 定義失效準則 352
19.2.4 應遵循的建模和后處理規(guī)則 353
19.3 復合材料分析實例 356
19.3.1 問題描述 356
19.3.2 定義單元類型、實常數及材料特性 356
19.3.3 創(chuàng)建有限元模型 358
19.3.4 劃分網格 360
19.3.5 施加約束和載荷 361
19.3.6 求解 363
19.3.7 后處理 363
19.3.8 命令流 366
19.4 本章小結 368
第20章 機械零件分析 369
20.1 扳手的靜力學分析 369
20.1.1 問題描述 369
20.1.2 設置分析環(huán)境 370
20.1.3 定義單元類型與材料屬性 370
20.1.4 創(chuàng)建模型 371
20.1.5 劃分網格 373
20.1.6 施加邊界條件 374
20.1.7 求解 375
20.1.8 查看求解結果 376
20.1.9 退出系統(tǒng) 377
20.1.10 命令流 377
20.2 材料非線性分析 379
20.2.1 問題描述 379
20.2.2 設置分析環(huán)境 380
20.2.3 定義單元類型 381
20.2.4 創(chuàng)建模型 382
20.2.5 劃分網格 386
20.2.6 加載 387
20.2.7 求解 388
20.2.8 后處理 389
20.3 螺栓連接件仿真分析 390
20.3.1 設置分析環(huán)境 391
20.3.2 定義幾何參數 391
20.3.3 生成板梁模型 392
20.3.4 生成柱腹板模型 396
20.3.5 生成肋板模型 398
20.3.6 生成螺栓孔模型 400
20.3.7 生成螺栓模型 402
20.3.8 黏結 403
20.3.9 設置屬性 404
20.3.10 劃分網格 405
20.3.11 定義接觸 408
20.3.12 加載 409
20.3.13 求解 411
20.3.14 后處理 412
20.4 本章小結 413
第21章 薄膜結構分析 414
21.1 概述 414
21.2 實例詳解：懸鏈面薄膜結構找形分析 415
21.2.1 問題描述 415
21.2.2 設置分析環(huán)境 416
21.2.3 定義單元與材料屬性 416
21.2.4 創(chuàng)建模型 417
21.2.5 劃分網格 419
21.2.6 施加邊界條件 421
21.2.7 求解 422
21.2.8 后處理 423
21.3 命令流 424
21.4 本章小結 426
第22章 參數化設計與優(yōu)化設計 427
22.1 APDL 427
22.1.1 APDL概述 427
22.1.2 APDL的組成部分及功能 427
22.1.3 參數化設計語言實例 430
22.2 優(yōu)化設計 436
22.2.1 優(yōu)化設計概述 436
22.2.2 優(yōu)化設計的基本概念 436
22.2.3 優(yōu)化設計過程 437
22.3 拓撲優(yōu)化 440
22.3.1 拓撲優(yōu)化方法 440
22.3.2 拓撲優(yōu)化步驟 441
22.3.3 拓撲優(yōu)化實例 442
22.4 本章小結 450