本书是一本关于大型有限元分析软件ANSYS 7.0的实例精解集，其内容丰富，讲解详尽，深入浅出。针对每一具体实例，均按照图形用户界面和命令流两种方式进行分析和讲解，既便于ANSYS的初学者快速入门，又可以使读者对APDL编程语言有初步的整体认识。每个实例都是独立编制的，读者可以根据自己的需要选择合适的章节进行阅读和学习。

本书适用于ANSYS软件的初学者，以及有初步使用经验的技术人员。有一定软件使用经验的读者也可从本书的实例中有所收获。

前    言

ANSYS软件是一个集结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，只有该软件实现了前、后处理，分析求解及多场耦合分析统一数据库功能。同时，它还是世界上第一个通过ISO9001质量认证的分析设计类软件。目前全球有70％以上的高校及研究单位采用ANSYS作为分析软件。

ANSYS软件可广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等工业及科学研究。ANSYS软件的研究与开发不断吸取最新的计算方法和计算机技术，领导着有限元界的发展，并为全球工业界所广泛接受，拥有全球最大的用户群。

目前，我国越来越多的专家和学者应用ANSYS进行各种问题的计算和分析，但相对缺乏的却是ANSYS相关的学习和研究资料。出于此目的，结合作者自己的实际应用经验，我们编写了这本《ANSYS 7.0实例精解》，希望能满足读者的需求。

全书共分为6章，第1章全面介绍了ANSYS的发展历史与现状，特别介绍了最新ANSYS 7.0版的新特性，以及通常的系统要求和ANSYS的正常启动与退出等操作，这将使读者对ANSYS有一个初步的了解；第2章主要介绍了ANSYS 7.0的操作方法，具体内容包含了ANSYS 7.0的界面以及利用其进行计算分析的基本过程等；第3章是结构静力学分析的实例精解；第4章是结构非线性分析实例精解；第5章是结构动力学分析实例精解；第6章是结构优化设计实例精解。在后面4章的实例讲解中，我们首先介绍了相应的基本概念、理论以及利用ANSYS软件进行分析的基本过程等，随后才是各实例的详细求解步骤，最后是与实例对应的命令流的讲解。此外，本书不同类型的实例可以直接满足不同读者的需要，这也是本书特点之一，因此具有很强的实用性。

本书是多人智慧的集成。其中各章节相应的基本概念、理论等主要由姜勇编写，各章节具体的实例解析主要由北京交通大学土木系讲师张波、清华大学土木系盛和太及国家行政学院青干班白葳编写，除此之外，参加本书录排和制作的人员还有袁淑华、白葆会、吴清、黄亮、王焯、王昱、赵建军、王辉、刘云、闻之琦、宋丽英、张志超、杨威 、陈云海等。由于作者水平有限，书中难免有不足之处，欢迎广大读者批评指正。

                                  编    者   

2003年11月

目    录

第1章  ANSYS简介 1

1.1  ANSYS的发展与应用 1

1.1.1  ANSYS的发展 1

1.1.2  ANSYS的应用 3

1.2  ANSYS 7.0的新特性 7

1.2.1  新增的AWE试用版 7

1.2.2  ANSYS 7.0的新功能 8

1.3  ANSYS 7.0的系统要求 10

1.4  ANSYS 7.0的启动和退出 11

1.4.1  启动ANSYS 7.0 11

1.4.2  退出ANSYS 7.0 14

第2章  ANSYS 7.0的界面组成与基本操作 15

2.1  ANSYS 7.0的界面组成 15

2.1.1  主菜单 16

2.1.2  应用菜单 18

2.1.3  工具栏 18

2.1.4  图形窗口 19

2.1.5  输入窗口 19

2.1.6  输出窗口 20

2.2  ANSYS 7.0的基本分析过程 20

2.2.1  理解有限元分析 20

2.2.2  制定结构分析方案 21

2.2.3  基本分析过程 22

2.2.4  前处理 23

2.2.5  施加荷载与求解 23

2.2.6  后处理 23

2.3  基本操作典型算例 24

2.3.1  简单悬臂梁 24

2.3.2  简单平面桁架 41

第3章  结构静力分析实例精解 65

3.1  结构静力分析概述 65

3.1.1  结构静力分析简介 65

3.1.2  使用ANSYS进行静力分析的基本过程 66

3.2  实例类型1：简支梁的受力分析 66

3.2.1  实例说明 66

3.2.2  交互式操作分析 67

3.2.3  命令流式分析 98

3.3  实例类型2：弯扭构件的受力分析 100

3.3.1  实例说明 100

3.3.2  交互式操作分析 101

3.3.3  命令流式分析 125

3.4  实例类型3：门式钢架的受力分析 127

3.4.1  实例说明 127

3.4.2  交互式操作分析 128

3.4.3  命令流式分析 168

3.5  实例类型4：钢筋混凝土梁的受力分析 171

3.5.1  实例说明 171

3.5.2  交互式操作分析 172

3.5.3  命令流式分析 222

第4章  结构非线性分析实例精解 227

4.1  结构非线性分析概述 227

4.1.1  几何非线性分析基本概念 227

4.1.2  材料非线性基本分析概念 227

4.1.3  接触分析基本概念 228

4.1.4  使用ANSYS进行非线性分析的基本过程 228

4.1.5  结构非线性分析注意事项 229

4.2  实例类型1：杆件的屈曲分析 230

4.2.1  实例说明 231

4.2.2  交互式操作分析 231

4.2.3  命令流式分析 257

4.3  实例类型2：弹簧的受力分析 258

4.3.1  实例说明 259

4.3.2  交互式操作分析 259

4.3.3  命令流式分析 292

4.4  实例类型3：索的受力分析 295

4.4.1  实例说明 295

4.4.2  交互式操作分析 296

4.4.3  命令流式分析 342

第5章  结构动力计算实例精解 347

5.1  结构动力学分析概述 347

5.1.1  结构动力学简介 347

5.1.2  模态分析基本概念 347

5.1.3  谐响应分析基本概念 348

5.1.4  瞬态分析基本概念 348

5.2  实例类型：索的模态分析 348

5.2.1  实例说明 348

5.2.2  交互式操作分析 349

5.2.3  命令流式分析 378

第6章  结构优化设计实例精解 381

6.1  结构优化设计概述 381

6.1.1  结构优化设计简介 381

6.1.2  使用ANSYS优化结构的基本过程 382

6.2  实例类型：框架截面优化分析 383

6.2.1  实例说明 383

6.2.2  交互式操作分析 384

6.2.3  命令流式分析 424