前言

現(xiàn)代工業(yè)的典型特征是大量使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，無(wú)論是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)，還是分析、制造過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用都極大地提高了工作效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）就是其中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代工程方法的完美結(jié)合。

有限元法作為數(shù)值計(jì)算方法是在工程分析領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛的一種計(jì)算方法，自20世紀(jì)中葉以來(lái)，以其獨(dú)有的計(jì)算優(yōu)勢(shì)得到了廣泛發(fā)展和應(yīng)用，同時(shí)也出現(xiàn)了不同的有限元算法，并由此產(chǎn)生了一批非常成熟的通用和專(zhuān)業(yè)有限元商業(yè)軟件。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種工程軟件也得以廣泛應(yīng)用。ANSYS軟件以它的多物理場(chǎng)耦合分析功能而成為CAE軟件的應(yīng)用主流，在工程分析中得到了較為廣泛的應(yīng)用。

ANSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）軟件，是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的CAE軟件，能夠進(jìn)行包括結(jié)構(gòu)、熱、聲、流體以及電磁場(chǎng)等學(xué)科的研究，在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車(chē)交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS因其功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便，現(xiàn)已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件，并且在歷年FEA評(píng)比中均名列第一。目前，中國(guó)一百多所理工院校已采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。

一、編寫(xiě)目的

鑒于ANSYS軟件強(qiáng)大的功能和深厚的工程應(yīng)用底蘊(yùn)，我們力圖編寫(xiě)一本全方位介紹ANSYS軟件在各個(gè)工程行業(yè)應(yīng)用情況的書(shū)籍，但因篇幅有限，我們著重選擇ANSYS經(jīng)常應(yīng)用的幾個(gè)方面，利用ANSYS大體知識(shí)脈絡(luò)作為線(xiàn)索，以實(shí)例作為“抓手”，幫助讀者掌握利用ANSYS軟件進(jìn)行工程分析的基本技能和技巧。

二、本書(shū)特點(diǎn)

專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)

本書(shū)的編者都是高校從事計(jì)算機(jī)圖形教學(xué)研究多年的一線(xiàn)人員，具有豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與教材編寫(xiě)經(jīng)驗(yàn)，有一些執(zhí)筆者是國(guó)內(nèi)ANSYS圖書(shū)出版界知名的作者，前期出版的一些相關(guān)書(shū)籍經(jīng)過(guò)市場(chǎng)檢驗(yàn)很受讀者歡迎。多年的教學(xué)工作使他們能夠準(zhǔn)確地把握學(xué)生的心理與實(shí)際需求，本書(shū)是作者總結(jié)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及教學(xué)的心得體會(huì)，歷時(shí)多年的精心準(zhǔn)備，力求全面、細(xì)致地展現(xiàn)ANSYS軟件在工程分析應(yīng)用領(lǐng)域的各種功能和使用方法。

涵蓋面廣

就本書(shū)而言，我們的目的是編寫(xiě)一本對(duì)工科各專(zhuān)業(yè)具有普遍適用性的基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)習(xí)書(shū)籍。因?yàn)樽x者的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)方向不同，我們不可能機(jī)械地將本書(shū)歸類(lèi)為結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)或電磁學(xué)的某一個(gè)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)，又因?yàn)橛械淖x者可能不只是在某一個(gè)專(zhuān)業(yè)方向內(nèi)應(yīng)用，所以我們?cè)诒緯?shū)中對(duì)知識(shí)點(diǎn)的講解盡量全面，在一本書(shū)的篇幅內(nèi)，包羅了ANSYS軟件常用的全部功能的講解，內(nèi)容涵蓋了ANSYS分析基本流程、機(jī)械與結(jié)構(gòu)分析、熱力學(xué)分析、電磁學(xué)分析和耦合場(chǎng)分析等知識(shí)。對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，我們不求過(guò)于深入，只要求讀者能夠掌握可以滿(mǎn)足一般工程分析的知識(shí)即可，并且在語(yǔ)言上盡量做到淺顯易懂，言簡(jiǎn)意賅。

實(shí)例豐富

本書(shū)的實(shí)例不管是數(shù)量還是種類(lèi)，都非常豐富。從數(shù)量上說(shuō)，本書(shū)結(jié)合大量的工程分析實(shí)例，詳細(xì)講解了ANSYS知識(shí)要點(diǎn)，全書(shū)包含40個(gè)大型工程案例，讓讀者在學(xué)習(xí)案例的過(guò)程中潛移默化地掌握ANSYS軟件操作技巧。從種類(lèi)上說(shuō)，針對(duì)本書(shū)專(zhuān)業(yè)面寬泛的特點(diǎn)，我們?cè)诮M織實(shí)例的過(guò)程中，注意實(shí)例的行業(yè)分布廣泛性，以普通機(jī)械和結(jié)構(gòu)分析為主，輔助一些熱力學(xué)分析、電磁學(xué)分析和耦合場(chǎng)分析等工程方向的實(shí)例。

突出提升技能

本書(shū)從全面提升ANSYS工程分析能力的角度出發(fā)，結(jié)合大量的案例來(lái)講解如何利用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，使讀者了解計(jì)算機(jī)輔助分析并能夠獨(dú)立地完成各種工程分析。

本書(shū)中有很多實(shí)例本身就是工程分析項(xiàng)目案例，經(jīng)過(guò)作者精心提煉和改編，不僅保證了讀者能夠?qū)W好知識(shí)點(diǎn)，更重要的是能夠幫助讀者掌握實(shí)際的操作技能，同時(shí)培養(yǎng)工程分析實(shí)踐能力。

三、本書(shū)的基本內(nèi)容

本書(shū)以ANSYS 17.0為依據(jù)，對(duì)ANSYS分析的基本思路、操作步驟、應(yīng)用技巧進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并結(jié)合典型工程應(yīng)用實(shí)例詳細(xì)講述了ANSYS具體工程應(yīng)用方法。

書(shū)中盡量避開(kāi)了繁瑣的理論描述，從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，結(jié)合作者使用該軟件的經(jīng)驗(yàn)，實(shí)例部分采用GUI方式一步一步地對(duì)操作過(guò)程和步驟進(jìn)行講解。為了幫助用戶(hù)熟悉ANSYS的相關(guān)操作命令，在實(shí)例的后面還列出了分析過(guò)程的命令流文件。

本書(shū)分為5篇，第1篇為操作基礎(chǔ)篇，詳細(xì)介紹ANSYS分析全流程的基本步驟和方法，共6章，依次介紹ANSYS 17.0入門(mén)、幾何建模、劃分網(wǎng)格、施加載荷、求解、后處理。

第2篇為專(zhuān)題實(shí)例篇，按不同的分析專(zhuān)題講解各種分析專(zhuān)題的參數(shù)設(shè)置方法與技巧，共9章，依次介紹結(jié)構(gòu)靜力分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、譜分析、非線(xiàn)性分析、結(jié)構(gòu)屈曲分析、接觸問(wèn)題分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

第3篇為熱分析篇，共2章，依次介紹穩(wěn)態(tài)熱分析與瞬態(tài)熱分析、熱輻射和相變分析。

第4篇為電磁分析篇，共4章，依次介紹電磁場(chǎng)有限分析簡(jiǎn)介、二維磁場(chǎng)分析、三維磁場(chǎng)分析、電場(chǎng)分析。

第5篇為耦合場(chǎng)分析篇，共3章，依次介紹耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介、直接耦合場(chǎng)分析、多場(chǎng)求解-MFS單碼的耦合分析。

除利用傳統(tǒng)的書(shū)面講解外，本書(shū)還隨書(shū)配送了多媒體學(xué)習(xí)光盤(pán)。光盤(pán)中包含全書(shū)講解實(shí)例和練習(xí)實(shí)例的源文件和素材，并制作了全程所有實(shí)例的同步AVI文件。為了增強(qiáng)教學(xué)效果，更進(jìn)一步方便讀者的學(xué)習(xí)，作者親自對(duì)實(shí)例動(dòng)畫(huà)進(jìn)行了配音講解，讀者可以像看電影一樣輕松愉悅地學(xué)習(xí)本書(shū)。

四、關(guān)于本書(shū)的服務(wù)

1．安裝軟件的獲取

按照本書(shū)上的實(shí)例進(jìn)行操作練習(xí)，以及使用ANSYS進(jìn)行有限元分析時(shí)，需要事先在電腦上安裝相應(yīng)的軟件。讀者可從網(wǎng)絡(luò)中下載相應(yīng)軟件，或者從當(dāng)?shù)仉娔X城、軟件經(jīng)銷(xiāo)商處購(gòu)買(mǎi)。

2．關(guān)于本書(shū)的技術(shù)問(wèn)題或有關(guān)本書(shū)信息的發(fā)布

讀者朋友遇到有關(guān)本書(shū)的技術(shù)問(wèn)題，可以登錄www.tup.com.cn，找到該書(shū)后單擊下部的“網(wǎng)絡(luò)資源”下載，看該書(shū)的留言是否已經(jīng)對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了回復(fù)，如果沒(méi)有請(qǐng)直接留言或者將問(wèn)題發(fā)到郵箱win760520@126.com或CADCAMCAE7510@163.com，我們將及時(shí)回復(fù)。也歡迎加入圖書(shū)學(xué)習(xí)交流群QQ:379090620或597056765交流探討。

3．關(guān)于本書(shū)光盤(pán)的使用

本書(shū)光盤(pán)可以放在電腦DVD格式光驅(qū)中使用，其中的視頻文件可以用播放軟件進(jìn)行播放，但不能在家用DVD播放機(jī)上播放，也不能在CD格式光驅(qū)的電腦上使用（現(xiàn)在CD格式的光驅(qū)已經(jīng)很少）。如果光盤(pán)仍然無(wú)法讀取，最快的辦法是建議換一臺(tái)電腦讀取，然后復(fù)制過(guò)來(lái)，極個(gè)別光驅(qū)與光盤(pán)不兼容的現(xiàn)象是有的。另外，盤(pán)面有臟物建議要先行擦拭干凈。

4．關(guān)于手機(jī)在線(xiàn)學(xué)習(xí)

掃描書(shū)后二維碼，可在手機(jī)中觀看對(duì)應(yīng)教學(xué)視頻。充分利用碎片化時(shí)間，隨時(shí)隨地提升。

五、關(guān)于作者

本書(shū)由CAD/CAM/CAE技術(shù)聯(lián)盟組織編寫(xiě)。CAD/CAM/CAE技術(shù)聯(lián)盟是一個(gè)CAD/CAM/CAE技術(shù)研討、工程開(kāi)發(fā)、培訓(xùn)咨詢(xún)和圖書(shū)創(chuàng)作的工程技術(shù)人員協(xié)作聯(lián)盟，包含20多位專(zhuān)職和眾多兼職CAD/CAM/CAE工程技術(shù)專(zhuān)家。其中趙志超、張輝、趙黎黎、朱玉蓮、徐聲杰、胡仁喜、劉昌麗、康士廷、張俊生、閆國(guó)超、秦志霞、毛瑢、井曉翠、張亭、楊雪靜、孟培、閆聰聰、李兵、甘勤濤、孫立明、李亞莉、王敏、宮鵬涵、左昉、李謹(jǐn)?shù)葏⑴c了具體章節(jié)的編寫(xiě)工作，對(duì)他們的付出表示真誠(chéng)的感謝。

CAD/CAM/CAE技術(shù)聯(lián)盟負(fù)責(zé)人由Autodesk中國(guó)認(rèn)證考試中心首席專(zhuān)家擔(dān)任，全面負(fù)責(zé)Autodesk中國(guó)官方認(rèn)證考試大綱制定、題庫(kù)建設(shè)、技術(shù)咨詢(xún)和師資力量培訓(xùn)工作，成員精通Autodesk系列軟件。其創(chuàng)作的很多教材成為國(guó)內(nèi)具有引導(dǎo)性的旗幟作品，在國(guó)內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)方向圖書(shū)創(chuàng)作領(lǐng)域具有舉足輕重的地位。

六、致謝

在本書(shū)的寫(xiě)作過(guò)程中，策劃編輯劉利民先生和楊靜華女士給予了很大的幫助和支持，提出了很多中肯的建議，在此表示感謝。同時(shí)，還要感謝清華大學(xué)出版社的所有編審人員為本書(shū)的出版所付出的辛勤勞動(dòng)。本書(shū)的成功出版是大家共同努力的結(jié)果，謝謝所有給予支持和幫助的人們。

編者