ANSYS机械工程应用精华50例

目 录

绪论1

一、ANSYS软件简介1

（一）ANSYS的主要功能1

（二）ANSYS的特点2

（三）ANSYS产品简介3

（四）ANSYS软件的结构3

二、ANSYS软件的使用4

（一）ANSYS软件解决问题的步骤4

（二）命令输入方法5

（三）启动图形用户界面6

（四）图形用户界面6

（五）对话框及其组成控件7

三、ANSYS的菜单系统10

（一）通用菜单10

（二）主菜单11

（三）选择实体命令13

第一篇 前 处 理

第1例 关键点和线的创建实例——正弦曲线16

1.1 原理16

1.2 创建步骤16

1.3 命令流22

练习题22

第2例 工作平面的应用实例——相交圆柱体24

2.1 相交圆柱体的视图24

2.2 创建步骤24

2.3 总结29

2.4 命令流29

练习题30

第3例 复杂形状实体的创建实例——螺栓31

3.1 螺栓的视图31

3.2 创建步骤31

3.3 命令流38

练习题39

第4例 复杂形状实体的创建实例——杯子40

4.1 杯子的视图40

4.2 创建步骤40

4.3 命令流45

练习题46

第5例 有限元模型创建实例——实体建模法48

5.1 概述48

5.2 问题描述49

5.3 分析步骤49

5.4 命令流55

练习题56

第二篇 结构静力学分析

第6例 杆系结构的静力学分析实例——平面桁架57

6.1 概述57

6.2 问题描述及解析解58

6.3 分析步骤58

6.4 命令流64

练习题64

第7例 杆系结构的静力学分析实例——悬臂梁66

7.1 问题描述及解析解66

7.2 分析步骤66

7.3 命令流71

第8例 平面问题的求解实例——厚壁圆筒问题72

8.1 概述72

8.2 问题描述及解析解72

8.3 分析步骤73

8.4 命令流79

练习题80

第9例 静力学问题的求解实例——扳手的受力分析81

9.1 问题描述81

9.2 分析步骤81

9.3 命令流91

练习题92

第10例 各种坐标系的应用实例——圆轴扭转分析93

10.1 坐标系和工作平面概述93

10.2 问题描述及解析解96

10.3 分析步骤96

10.4 命令流105

第三篇 结构动力学分析

第11例 模态分析实例——均匀直杆的固有频率分析107

11.1 概述107

11.1.1 模态分析的定义107

11.1.2 模态分析的步骤107

11.2 问题描述及解析解108

11.3 分析步骤109

11.4 命令流115

练习题116

第12例 模态分析实例——斜齿圆住齿轮的固有频率分析117

12.1 问题描述及解析解117

12.2 分步骤118

12.3 命令流126

第13例 有预应力模态分析实例——弦的横向振动129

13.1 概述129

13.2 问题描述及解析解129

13.3 分析步骤130

13.4 命令流138

练习题139

第14例 循环对称结构模态分析实例——转子的固有频率分析140

14.1 概述140

14.2 问题描述141

14.3 分析步骤141

14.4 命令流150

14.5 对整体结构进行模态分析的命令流151

第15例 谐响应分析实例——单自由度系统的受迫振动153

15.1 概述153

15.2 问题描述及解析解154

15.3 分析步骤155

15.4 命令流163

练习题164

第16例 瞬态动力学分析实例——凸轮从动件运动分析165

16.1 概述165

16.2 问题描述及解析解166

16.3 分析步骤167

16.4 命令流180

练习题182

第17例 连杆机构运动分析实例——曲柄滑块机构183

17.1 概述183

17.2 问题描述及解析解184

17.3 分析步骤184

17.4 命令流196

练习题197

第18例 谱分析实例——地震谱作用下的结构响应分析199

18.1 概述199

18.1.1 谱分析的基本概念199

18.1.2 单点响应谱分析步骤200

18.2 问题描述及解析解201

18.3 分析步骤201

18.4 命令流213

第四篇 非线性分析

第19例 接触分析实例——平行圆柱体承受法

向载荷时的接触应力分析216

19.1 概述216

19.1.1 接触算法216

19.1.2 接触问题分类217

19.1.3 ANSYS的接触方式217

19.1.4 接触分析的步骤218

19.2 问题描述221

19.3 分析步骤221

19.4 命令流231

练习题233

第20例 稳定性问题分析实例——屈曲分析234

20.1 概述234

20.1.1 屈曲分析的定义234

20.1.2 特征值屈曲分析过程234

20.1.3 非线性屈曲分析过程235

20.2 问题描述及解析解236

20.3 分析步骤236

20.4 命令流243

练习题244

第21例 弹塑性分析实例——自增强厚壁圆筒承载能力研究245

21.1 概述245

21.2 问题描述及解析解248

21.3 分析步骤249

21.4 命令流260

练习题261

第22例 材料蠕变分析实例——受拉平板262

22.1 蠕变简介262

22.2 问题描述263

22.2 问题描述263

22.3 分析步骤263

22.4 命令流271

第23例 超弹分析实例——缓冲垫272

23.1 概述272

23.2 问题描述273

23.3 分析步骤273

23.4 命令流285

第24例 非线性分析综合应用实例——钢板卷制成圆筒287

24.1 问题描述287

24.2 命令流288

第25例 非线性分析综合应用实例——冲击294

25.1 问题描述294

25.2 分析步骤294

25.3 命令流308

第26例 利用MPC技术对SOLID-SHELL单元进行连接实例——简支梁311

26.1 概述311

26.2 问题描述313

26.3 分析步骤313

26.4 说明324

26.5 命令流324

26.6 结构模型全部采用SOLID单元的分析命令流327

第27例 施加非法向表面载荷实例——转矩的施加329

27.1 概述329

27.2 问题描述330

27.3 分析步骤330

27.4 命令流338

第五篇 ANSYS/LS-DYNA动力学分析

第28例 侵彻动力学分析实例——弹丸侵彻靶板340

28.1 ANSYS/LS-DYNA概述340

28.2 问题描述341

28.3 分析步骤341

28.4 命令流353

第29例 显式-隐式序列求解实例——板料冲压成形及回弹研究356

29.1 概述356

29.2 问题描述357

29.3 分析步骤357

29.4 命令流376

第30例 冲击动力学分析实例——车辆受起伏路面激励的响应分析379

30.1 问题描述379

30.2 分析步骤380

30.3 命令流394

第31例 综合应用实例——薄板多点成形工艺中基本体位置的确定397

31.1 概述397

31.2 分析步骤398

31.3 命令流410

第六篇 热应力计算

第32例 瞬态热分析实例——水箱413

32.1 概述413

32.1.1 瞬态热分析的定义413

32.1.2 瞬态热分析的步骤413

32.2 问题描述414

32.3 分析步骤415

32.4 命令流422

第33例 在结构上直接施加温度载荷进行热应力分析实例——双金属簧片424

33.1 概述424

33.2 问题描述及解析解424

33.3 分析步骤425

33.4 命令流430

练习题431

第34例 基于实测温度场进行热应力分析实例——转炉托圈432

34.1 概述432

34.2 命令流434

第35例 热应力分析（间接法）实例——液体管路437

35.1 概述437

35.1.1 热分析437

35.1.2 结构分析438

35.2 问题描述438

35.3 分析步骤439

35.4 命令流447

第36例 热应力分析（直接法）实例——液体管路449

36.1 概述449

36.2 问题描述449

36.3 分析步骤449

36.4 命令流456

第七篇 综合应用

第37例 用物理环境法进行流体结构耦合分析实例——液压缸458

37.1 物理环境法458

37.1.1 用物理环境法进行顺序耦合场

分析的步骤458

37.1.2 用物理环境法进行耦合场分析的相关知识459

37.2 问题描述460

37.3 命令流460

第38例 疲劳强度计算实例——受压带圆孔薄板466

38.1 概述466

38.1.1 疲劳的概念466

38.1.2 ANSYS疲劳分析的步骤467

38.2 问题描述467

38.3 分析步骤468

38.4 命令流475

第39例 子模型技术应用实例—受拉薄板477

39.1 概述477

39.1.1 子模型技术的应用477

39.1.2 子模型技术的特点478

39.1.3 子模型方法的步骤478

39.2 问题描述478

39.3 分析步骤479

39.4 命令流486

第40例 优化设计实例——梁的优化设计488

40.1 概述488

40.1.1 ANSYS优化设计的概念488

40.1.2 ANSYS优化设计的步骤489

40.2 问题描述490

40.3 分析步骤490

40.4 命令流500

练习题502

第41例 优化设计实例——曲柄摇杆机构的优化设计503

41.1 问题描述503

41.2 命令流504

第42例 拓扑优化实例——实体梁510

42.1 概述510

42.1.1 拓扑优化的基本概念510

42.1.2 ANSYS拓扑优化的步骤510

42.2 问题描述511

42.3 分析步骤512

42.4 命令流521

第43例 载荷工况组合实例——简支梁522

43.1 概述522

43.2 问题描述及解析解523

43.3 分析步骤524

43.4 命令流532

练习题533

第44例 模型力学特性计算实例——液体容器倾翻特性的研究534

44.1 问题描述534

44.2 分析步骤535

44.3 命令流541

练习题542

第45例 单元生死应用实例——焊接模拟543

45.1 问题描述543

45.2 关键问题的处理544

45.3 命令流545

第46例 同时作用静载荷和正弦载荷的结构分析实例——悬臂梁554

46.1 概述554

46.2 原理554

46.3 分析实例556

46.4 应用推广—结构同时作用多个正弦载荷时的动力学分析560

第47例 带预紧力的螺栓连接的有限元分析566

47.1 螺栓连接的受力分析566

47.2 分析方法简介566

47.3 单个螺栓连接的分析实例568

47.4 螺栓组连接的分析实例570

47.5 简化模型方法574

47.6 用温度收缩法模拟预紧力577

47.7 说明580

第48例 自适应网格划分实例——受压薄板581

48.1 概述581

48.2 问题描述582

48.3 分析步骤583

48.4 命令流588

第49例 参数化设计语言（APDL）应用实例——展成法加工齿轮模拟589

49.1 概述589

49.2 问题描述590

49.3 命令流590

第50例 参数化设计语言（APDL）应用实例——展成法加工齿轮模拟593

50.1 问题描述593

50.2 命令流593

附录596

参考文献599 2100433B

本书是在总结多年工程经验的基础上，从使学习者快速入门并能够解决实际问题的想法出发，介绍了50个ANSYS在机械工程领域的典型应用实例。学习者可以跟随本书所介绍的分析步骤和过程，快速入门。然后通过练习与操作，理解本书所介绍的分析步骤和过程，从而达到在较短时间内，既知其然，又知其所以然，真正掌握ANSYS和有限元分析方法，并能灵活应用于实际问题中。

内容介绍

《ANSYS机械工程应用精华60例(第4版)》在总结多年教学和工程经验的基础上，从使读者快速入门并能够解决实际问题的想法出发，介绍了60个ANSYS在机械工程领域的应用实例。读者可以跟随《ANSYS机械工程应用精华60例(第4版)》所介绍的分析步骤和过程，快速入门。然后通过练习与操作，理解《ANSYS机械工程应用精华60例(第4版)》所介绍的分析步骤和过程。从而能够在较短时间内，既知其然，又知其所以然，真正掌握ANSYS和有限元分析方法，并能灵活应用于实际问题中。全书包括50个经典ANSYS软件应用实例和10个ANSYSWorkbench软件应用实例。

2100433B

本书是在总结多年工程经验的基础上，从使学习者快速入门并能够解决实际问题的想法出发，介绍了50个ANSYS在机械工程领域的典型应用实例。学习者可以跟随本书所介绍的分析步骤和过程，快速入门。然后通过练习与操作，理解本书所介绍的分析步骤和过程，从而达到在较短时间内，既知其然，又知其所以然，真正掌握ANSYS和有限元分析方法，并能灵活应用于实际问题中。

绪论

一、ANSYS软件简介

（一）ANSYS的主要功能

（二）ANSYS的特点

（三）ANSYS产品简介

（四）ANSYS软件的结构

二、ANSYS软件的使用

（一）ANSYS软件解决问题的步骤

（二）命令输入方法

（三）启动图形用户界面

（四）图形用户界面

（五）对话框及其组成控件

三、ANSYS的菜单系统

（一）通用菜单

（二）主菜单