本书在总结多年教学和工程经验的基础上，从让读者快速入门并能够解决实际问题的想法出发，介绍了有限元法的基础理论、ANSYS软件的使用方法及其在机械工程领域的应用实例等内容。 本书的中心是ANSYS软件的应用，其他内容围绕该中心展开。目的是使读者从学习应用实例出发，由浅入深地掌握ANSYS软件和有限元法理论，力求在较短时间内，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中。 全书包括近60个ANSYS软件应用实例，每种分析类型都配有入门实例和高级实例，并尽量涵盖其在实际中的主要应用。每个实例都提供了操作的命令流，为方便学习，入门实例还介绍了GUI操作方法。

全书包括近60个ANSYS软件应用实例，每种分析类型都配有入门实例和高级实例，并尽量涵盖其在实际中的主要应用。每个实例都提供了操作的命令流，为方便学习，入门实例还介绍了GUI操作方法。并且包含近60个案例，真正做到理论结合实践。

高耀东，内蒙古科技大学机械工程学院副教授，机械工学研究所研究员，具备丰富的教学、实践及写作经验，编著有多本ANSYS有限元分析图书，因其图书讲解详实、案例丰富、指导性强，从而深受读者欢迎。

目 录第1章 有限单元法基本概念11.1 引言11.2 有限单元法基本概念21.2.1 结构离散化21.2.2 单元刚度矩阵21.2.3 结构总体刚度方程5第2章 平面问题的有限单元法72.1 平面问题概述72.1.1 平面应力问题72.1.2 平面应变问题82.2 结构离散化92.3 位移函数102.3.1 位移函数的一般形式102.3.2 3节点三角形单元的位移函数112.3.3 形函数的性质122.3.4 位移函数与解的收敛性132.4 单元刚度矩阵142.4.1 3节点三角形单元的单元刚度矩阵142.4.2 单元刚度矩阵的性质162.5 载荷移置与等效节点载荷172.6 结构总体刚度方程182.6.1 结构总体刚度方程的建立192.6.2 形成结构总体刚度矩阵的方法212.6.3 结构总体刚度矩阵的性质222.7 位移边界条件的处理232.7.1 降阶法242.7.2 对角元置1法242.7.3 对角元乘大数法252.8 应力计算及导出结果的计算262.8.1 单元应力及应变的计算262.8.2 主应力和主方向262.8.3 节点的应力272.9 解题示例272.10 6节点三角形单元312.10.1 面积坐标312.10.2 位移函数322.10.3 单元应变332.10.4 单元应力332.10.5 单元刚度矩阵33第3章 基于最小势能原理的有限单元法373.1 最小势能原理373.2 基于最小势能原理的有限单元法383.3 对有限单元法收敛和精度的分析393.3.1 相容性要求393.3.2 完备性要求403.3.3 收敛和精度40第4章 三维问题的有限单元法424.1 三维应力状态424.2 三维问题的四面体单元434.2.1 位移函数434.2.2 单元刚度矩阵444.2.3 载荷移置与等效节点载荷444.3 轴对称问题及其有限单元法454.3.1 轴对称问题454.3.2 轴对称问题的有限单元法46第5章 梁单元485.1 直梁平面弯曲问题及梁单元485.1.1 直梁平面弯曲问题485.1.2 直梁平面弯曲问题的有限单元法485.2 铁木辛科梁单元52第6章 等参数单元556.1 4节点矩形单元556.2 平面4节点等参数单元566.2.1 坐标变换和等参数单元566.2.2 单元刚度矩阵的计算586.2.3 其他的参数单元606.3 高斯积分法606.4 剪切闭锁、体积闭锁、沙漏等概念简介626.4.1 剪切闭锁626.4.2 体积闭锁626.4.3 沙漏63第7章 板壳单元677.1 板弯曲的有限单元法677.1.1 克希霍夫(Kirchhoff)薄板理论677.1.2 基于薄板理论的非协调板单元697.1.3 考虑横向剪切影响的平板弯曲单元717.2 薄壳结构的有限单元法73第8章 有限元方程解法758.1 概述758.2 总体刚度矩阵的一维变带宽存储758.3 直接法768.3.1 高斯消元法768.3.2 LU分解法768.3.3 波前法778.4 迭代法798.4.1 雅可比迭代法和赛德尔迭代法798.4.2 共轭梯度法80第9章 结构动力学分析839.1 结构的动力学方程839.2 结构的自振频率和振型849.2.1 概述849.2.2 基本QR法859.2.3 兰索斯法859.3 结构动力响应的求解方法869.3.1 直接积分法879.3.2 振型叠加法88第10章 ANSYS的基本使用方法9010.1 实例E10-1——平面桁架的受力分析9010.1.1 问题描述及解析解9010.1.2 分析步骤9010.1.3 命令流9410.2 ANSYS的主要功能9510.3 ANSYS的特点9610.4 ANSYS产品简介9610.5 处理器9710.6 ANSYS软件的使用9710.6.1 ANSYS软件解决问题的步骤9710.6.2 命令输入方法9810.7 图形用户界面9910.7.1 图形用户界面（GUI）9910.7.2 对话框及其组成控件10010.7.3 ANSYS的菜单系统102练习题105第11章 实体建模技术10611.1 概述10611.2 基本建模技术10611.2.1 关键点的创建10611.2.2 线的创建10711.2.3 面的创建11511.2.4 体的创建11811.3 工作平面11911.3.1 工作平面的设置12011.3.2 工作平面的偏移和旋转12011.4 高级建模技术12411.4.1 布尔运算12411.4.2 挤出12911.4.3 有关实体建模的其他操作130练习题138第12章 有限元模型的创建14012.1 几何模型的单元划分14412.1.1 单元划分的步骤14412.1.2 单元类型14412.1.3 定义实常数14512.1.4 材料属性14512.1.5 截面14712.1.6 分配单元属性15012.1.7 单元形状及划分方法选择15112.1.8 单元尺寸控制15112.1.9 划分单元命令15412.1.10 MeshTool对话框15412.1.11 单元形状检查15412.1.12 修改网格15612.2 常用ANSYS单元类型15812.2.1 概述15812.2.2 LINK1116212.2.3 LINK18016312.2.4 BEAM18816512.2.5 BEAM18917412.2.6 PLANE18217612.2.7 PLANE18317912.2.8 SOLID18518412.2.9 SOLID18618712.2.10 SHELL18119112.3 ANSYS结构分析常用材料模型20112.3.1 常用材料模型的分类20112.3.2 常用材料模型的创建20212.4 直接生成有限元模型20312.4.1 节点的创建和操作20312.4.2 单元的创建和操作20412.5 创建有限元模型的高级技术20512.5.1 自适应单元划分20512.5.2 子模型技术207第13章 加载和求解21013.1 载荷和载荷步21013.1.1 载荷的类型21013.1.2 载荷步、子步和平衡迭代21113.1.3 载荷步选项21113.2 DOF约束21613.2.1 施加DOF约束21713.2.2 约束操作21813.2.3 对称和反对称约束21813.2.4 约束冲突22013.3 集中载荷22013.4 表面载荷22113.4.1 施加表面载荷22113.4.2 表面载荷操作22413.4.3 压力梯度及加载22413.4.4 函数加载22513.4.5 表面效应单元22813.5 体载荷22913.5.1 施加体载荷22913.5.2 操作体载荷23013.5.3 惯性载荷23013.6 特殊载荷23013.6.1 耦合场载荷23013.6.2 初始状态23113.6.3 预紧力载荷23313.7 求解器23613.7.1 概述23613.7.2 求解器类型23813.8 分析类型23913.9 多载荷步求解23913.9.1 用多个SOLVE命令直接求解23913.9.2 用载荷步文件求解24013.9.3 用载荷数组参数求解241第14章 结果后处理24214.1 概述24214.1.1 结果文件24214.1.2 基本解和导出解24214.2 通用后处理器24314.2.1 读取结果数据到数据库24314.2.2 结果坐标系24414.2.3 单元表24514.2.4 结果图形显示25014.2.5 路径图25814.2.6 列表操作26014.2.7 结果查询26314.2.8 载荷工况26414.2.9 误差估计26614.3 时间历程后处理器26714.3.1 概述26714.3.2 用变量查看结果26814.4 动画技术273第15章 其他辅助功能27515.1 文件和文件管理27515.1.1 概述27515.1.2 文件操作27515.2 实体选择、组件和部件27715.2.1 实体选择27815.2.2 组件和部件28415.3 坐标系28415.3.1 坐标系和工作平面概述28415.3.2 有关坐标系的操作287第16章 结构线性静力学分析29716.1 概述