有限元理论及ansys应用目录5

目录第一篇有限单元法基础第一章有限单元法基本概念1.1引言1.2有限单元法基本概念1.2.1结构离散化1.2.2单元刚度矩阵1.2.3结构总体刚度方程第二章平面问题的有限单元法2.1平面问题概述2.1.1平面应力问题2.1.2平面应变问题2.2结构离散化2.3位移函数2.3.1位移函数的一般形式2.3.23节点三角形单元的位移函数2.3.3形函数的性质2.3.4位移函数与解的收敛性2.4单元刚度矩阵2.4.13节点三角形单元的单元刚度矩阵2.4.2单元刚度矩阵的性质2.5载荷移置与等效节点载荷2.6结构刚度矩阵2.6.1结构总体刚度方程的建立2.6.2形成结构总体刚度矩阵的方法2.6.3结构总体刚度矩阵的性质2.7位移边界条件的处理2.7.1降阶法2.7.2对角元置1法2.7.3对角元乘大数法2.8应力及导出结果的计算2.8.1单元应力及应变的计算2.8.2主应力和主方向2.8.3节点的应力2.9解题示例2.106节点三角形单元2.10.1面积坐标2.10.2位移函数2.10.3单元应变2.10.4单元应力2.10.5单元刚度矩阵第三章基于最小势能原理的有限单元法3.1最小势能原理3.1.1泛函与变分的概念3.1.2最小势能原理3.2基于最小势能原理的有限单元法3.3对有限单元法收敛和精度的分析3.3.1相容性要求3.3.2完备性要求3.3.3收敛和精度第四章三维问题的有限单元法4.1三维应力状态4.2三维问题的四面体单元4.2.1位移函数4.2.2单元刚度矩阵4.2.3载荷移置与等效节点载荷4.3轴对称问题及其有限单元法4.3.1轴对称问题4.3.2轴对称问题的有限单元法第五章梁单元5.1直梁弯曲问题及梁单元5.1.1直梁平面弯曲问题5.1.2直梁平面弯曲问题的有限单元法5.2铁木辛科梁单元5.2.1铁木辛科梁理论5.2.2铁木辛柯梁单元5.2.3剪切闭锁第六章等参数单元6.14节点矩形单元6.2平面4节点等参数单元6.2.1坐标变换和等参数单元6.2.2单元刚度矩阵的计算6.2.3其他的参数单元6.3高斯积分6.3.1高斯积分法6.3.2完全积分和缩减积分6.4剪切闭锁、体积闭锁、沙漏等概念简介6.4.1剪切闭锁6.4.2体积闭锁6.4.3沙漏第七章板壳单元7.1板弯曲的有限单元法7.1.1克希霍夫(Kirchhoff)薄板理论7.1.2基于薄板理论的非协调板单元7.1.3考虑横向剪切影响的平板弯曲单元7.2壳体结构的有限单元法第八章有限元方程解法8.1概述8.2总体刚度矩阵的一维变带宽存储8.3直接法8.3.1高斯消元法8.3.2LU分解法8.3.3波前法8.4迭代法8.4.1雅可比（Jacobi）迭代法和赛德尔（Seidel）迭代法8.4.2共轭梯度法第九章结构动力学分析9.1结构的动力学方程9.1.1结构的动力学方程9.1.2质量矩阵和阻尼矩阵9.2结构的自振频率和振型9.2.1概述9.2.2基本QR法9.2.3兰索斯法9.3结构动力响应的求解方法9.3.1直接积分法9.3.2振型叠加法第二篇ANSYS的基本使用方法第十章ANSYS基本知识10.1实例E10-1—平面桁架的受力分析10.2ANSYS的主要功能10.2.1结构分析10.2.2热分析10.2.3电磁场分析10.2.4流体动力学分析10.3ANSYS的特点10.4ANSYS产品简介10.5处理器10.6ANSYS软件的使用10.6.1ANSYS软件解决问题的步骤10.6.2命令输入方法10.7图形用户界面10.7.1图形用户界面（GUI）10.7.2对话框及其组成控件10.7.3ANSYS的菜单系统第十一章实体建模技术11.1概述11.2基本建模技术11.2.1关键点的创建11.2.2线的创建11.2.3面的创建11.2.4体的创建11.3工作平面11.3.1工作平面的设置11.3.2工作平面的偏移和旋转11.4高级建模技术11.4.1布尔运算11.4.2挤出11.4.3有关实体建模的其他操作第十二章有限元模型的创建12.1几何模型的单元划分12.1.1单元划分的步骤12.1.2单元类型12.1.3定义实常数12.1.4材料属性12.1.5截面12.1.6分配单元属性12.1.7单元形状及划分方法选择12.1.8单元尺寸控制12.1.9划分单元命令12.1.10MeshTool对话框12.1.11单元形状检查12.1.12修改网格12.2常用ANSYS单元类型12.2.1概述12.2.2LINK1112.2.3LINK18012.2.4BEAM18812.2.5BEAM18912.2.6PLANE18212.2.7PLANE18312.2.8SOLID18512.2.9SOLID18612.2.10SHELL18112.3ANSYS结构分析常用材料模型12.3.1常用材料模型的分类12.3.2常用材料模型的创建12.4直接生成有限元模型12.4.1节点的创建和操作12.4.2单元的创建和操作12.5创建有限元模型的高级技术12.5.1自适应单元划分12.5.2子模型技术第十三章加载和求解13.1载荷和载荷步13.1.1载荷的类型13.1.2载荷步、子步和平衡迭代13.1.3载荷步选项13.2DOF约束13.2.1施加DOF约束13.2.2约束操作13.2.3对称和反对称约束13.2.4约束冲突13.3集中载荷13.4表面载荷13.4.1施加表面载荷13.4.2压力梯度及加载13.4.3函数加载13.4.4表面效应单元13.5体载荷13.5.1施加体载荷13.5.2操作体载荷13.5.3惯性载荷13.6特殊载荷13.6.1耦合场载荷13.6.2初始状态13.6.3预紧力载荷13.7求解器13.7.1概述13.7.2求解器类型13.8分析类型13.9多载荷步求解13.9.1用多个SOLVE命令直接求解13.9.2用载荷步文件求解13.9.3用载荷数组参数求解第十四章结果后处理14.1概述14.1.1结果文件14.1.2基本解和导出解14.2通用后处理器14.2.1读取结果数据到数据库14.2.2结果坐标系14.2.3单元表14.2.4结果图形显示14.2.5路径图14.2.6列表操作14.2.7结果查询14.2.8载荷工况14.2.9误差估计14.3时间历程后处理器14.3.1概述14.3.2用变量查看结果14.4动画技术14.4.1直接生成动画第十五章其他辅助功能15.1文件和文件管理15.1.1概述15.1.2文件操作15.2实体选择、组件和部件15.2.1实体选择15.2.2组件和部件15.3坐标系15.3.1坐标系和工作平面概述15.3.2有关坐标系的操作第三篇ANSYS应用第十六章结构线性静力学分析16.1概述16.2桁架结构16.3梁结构16.4板壳结构16.5平面结构16.6空间结构第十七章ANSYS结构动力学分析17.1概述17.2模态分析17.2.1模态分析的求解方法17.2.2模态分析步骤17.2.3模态分析操作17.3谐响应分析17.3.1谐响应分析概述17.3.2谐响应分析的步骤17.3.3谐响应分析操作17.4瞬态动力学分析17.4.1瞬态动力学分析方法17.4.2完全法瞬态动力学分析的步骤17.4.3模态叠加法瞬态动力学分析的步骤17.4.4瞬态动力学分析操作17.4.5积分时间步长的确定17.5谱分析17.5.1概述17.5.2单点响应谱分析步骤应用实例目录序号知识点描述使用单元页次E2-1有限元理论用ANSYS软件提取单元及结构刚度矩阵PLANE182E6-1用SOLID185单元分析悬臂梁的剪切闭锁SOLID185E6-2厚壁圆筒的体积闭锁分析PLANE182E6-3观察沙漏PLANE182E10-1*入门实例平面桁架的受力分析LINK180E11-1*几何模型创建关键点和线的创建实例——正弦曲线-E11-2一些特殊线的创建。包括：过一个已知关键点作一个已知圆弧的切线、作两条圆弧的公切线、作一组折线、按函数关系作曲线——正弦曲线、圆锥阿基米德螺旋线、圆锥对数螺旋线和创建椭圆线-E11-3圆柱面的创建-E11-4按函数关系作曲面——双曲抛物面-E11-5*体的创建及工作平面的应用实例——相交圆柱体-E11-6*复杂形状实体的创建实例——螺栓-E11-7斜齿圆柱齿轮的创建-E11-8直齿锥齿轮齿廓曲面的创建-E12-1*几何模型的单元划分实例——面-E12-2常见形状几何实体的单元划分回转体、底座、直齿圆柱齿轮轮齿、容器接管PLANE182SOLID185MESH200E12-3常用单元类型的创建和应用路径图实例LINK11单元的应用LINK11E12-4BEAM188、BEAM189单元的应用——基本应用、约束扭转、创建渐变截面梁、自定义梁截面——双金属片BEAM188BEAM189E12-5PLANE182、PLANE183单元的应用——平面应力问题、轴对称问题PLANE182PLANE183E12-6循环对称结构在离心力作用下的应力和变形分析SOLID186E12-7SHELL181单元的应用——基本应用、用绑定接触创建有限元模型SHELL181E12-8直接生成有限元模型实例SOLID185E12-9自适应网格划分实例受压薄板PLANE182E12-10子模型技术实例受压薄板SOLID186E13-1对称和反对称约束载荷工况对称性应用实例——作用任意载荷的对称结构BEAM188E13-2在梁单元上施加压力载荷均匀分布的压力载荷、线性分布的压力载荷BEAM188E13-3压力梯度及加载在容器中施加静水压力SOLID185E13-4函数加载用表格数组进行函数加载——静水压力SOLID185E13-5函数加载用函数编辑器定义表面载荷SOLID185E13-6用表面效应单元施加切向压力转矩的施加SOLID186SURF154E13-7施加预紧力载荷在单个螺栓联接施加预紧力载荷、汽缸缸体和端盖间螺纹联接的受力分析SOLID186TARGE170CONTA174PRETS179E14-1用云图显示线单元数据作刚架的弯矩图BEAM188E14-2面操作计算实体单元某个面上的剪力、弯矩等内力SOLID186E14-3通过存储祯创建动画展成法加工齿轮模拟E15-1*坐标系以及选择操作应用实例圆轴扭转分析SOLID186E16-1静力学分析实例复杂静定桁架的内力计算LINK180E16-2*悬臂梁的静力学分析BEAM188E16-3空间桁架桥的静力学分析BEAM188E16-4连续梁的内力计算BEAM189E16-5用自由度释放创建梁单元的铰接连接BEAM189E16-6薄板弯曲问题的理论解和有限元解的对比SHELL281E16-7壳单元结果与其他类型单元结果的对比—简支梁SHELL181E16-8*平面问题的求解实例—厚壁圆筒问题PLANE183E16-9*空间问题的求解实例—扳手的受力分析PLANE182SOLID185E16-10用实体单元计算转轴的应力SOLID186E16-11在连杆上施加轴承载荷PLANE183SOLID186E17-1*模态分析实例均匀直杆的固有频率分析SOLID186E17-2斜齿圆柱齿轮的固有频率分析SOLID185E17-3有预应力模态分析实例—弦的横向振动LINK180E17-4循环对称结构模态分析实例——转子的固有频率分析SHELL181E17-5谐响应分析完全法分析实例——单自由度系统的受迫振动MASS21COMBIN14E17-6模态叠加法分析实例——悬臂梁的受迫振动SOLID186E17-7瞬态动力学分析瞬态动力学分析实例——凸轮机构PLANE182SOLID185E17-8施加初始条件——将单自由度系统的质点从平衡位置拨开MASS21COMBIN14E17-9施加初始条件实例——抛物运动SOLID185E17-10瞬态动力学分析实例——连杆机构的运动学分析MPC184BEAM188E17-11瞬态动力学分析实例——车辆通过桥梁BEAM188E17-12谱分析谱分析实例——地震谱