本书为《ANSYS高级结构分析方法与工程应用》的第1分册，共9章，主要内容包括ANSYS结构分析的基础知识、静力学计算以及热传导计算三部分。基础知识部分，系统介绍结构分析及热分析的理论背景、ANSYS程序的基本概念及操作方法；在静力计算部分，系统介绍了建模方法和各类单元的应用要点、结构分析的约束及载荷的处理方法、计算结果评价及疲劳分析等问题；在热传导计算部分，系统介绍了温度场分析的各类边界条件及热载荷的处理方法、稳态以及瞬态分析的实现方法及结果评价等问题。

ANSYS作为著名的大型结构分析软件，因其功能的通用性、建模计算的高效性及计算结果精确可靠等特点，成为目前国内工程计算领域应用最广泛的分析软件，在工程计算及研究领域发挥了重要作用，大部分高校的工科专业都把ANSYS作为有限元分析课程的教学软件。但是另一方面，ANSYS毕竟是一个复杂的工程分析系统，熟练掌握其建模和分析技术并不是一件轻松的事情。很多技术人员感觉在学习ANSYS时缺少系统的理论指导和可参考的典型算例，客观上造成学习周期长，使用软件时问题和疑惑较多，对于计算结果的分析和评价也常常缺乏必要的经验。《ANSYS工程结构数值分析方法与计算实例》正是为了帮助广大技术人员学习和提升ANSYS应用水平而编写的参考书，本书结合大量计算实例，系统地介绍了ANSYS软件的理论知识和使用要点。
本册为第1分册，包含正文11章及1个附录，主要内容涉及ANSYS结构分析的预备知识、建模方法、结构分析、温度场分析及结构优化设计等方面。在预备知识部分，简要介绍了必备的理论背景、数值分析环境操作要点等内容；在结构分析及温度场分析部分，详细介绍了各类单元的使用及建模方法、载荷类型及边界条件的处理、结果的后处理与分析方法；在设计优化方面，重点介绍了基于ANSYS Workbench的参数优化方法。此外，本分册还介绍了装配体接触、子模型分析、热应力计算等系列专题内容。本分册的具体内容如下：
第1章是ANSYS工程结构数值分析预备知识，内容包括ANSYS有限元分析的理论基础、一般分析流程及两种数值分析环境的特点等。第2章介绍Mechanical APDL环境的使用要点，包括建模技术、加载与求解、后处理技术。第3章介绍Workbench环境的建模及分析技术，系统介绍了Engineering Data、DM及Mechanical三个组件的操作方法及要点。第4章为杆件结构分析，介绍了ANSYS的各种杆件单元的使用方法，结合例题介绍了杆件结构的建模和分析方法。第5章为二维弹性结构分析，介绍了常用的二维单元，结合例题介绍了平面问题及轴对称问题的处理方法。第6章为三维弹性结构分析，介绍了各种体单元的使用，结合例题系统介绍了一般三维结构分析的建模、加载及分析操作要点。第7章为板壳结构分析，介绍了壳单元、实体壳单元的用法及建模操作要点，结合例题介绍了板壳结构分析的建模、加载及后处理方法。第8章为装配体接触分析，介绍了ANSYS处理接触问题及施加螺栓预紧力的方法，提供了典型分析例题。第9章为温度场分析及热应力计算，介绍了热传导分析及热应力的基本概念和方程，结合例题全面介绍了稳态、瞬态热分析及热应力分析的实现过程和方法。第10章介绍基于ANSYS Workbench的结构优化设计方法，结合典型例题全面介绍了Workbench的参数管理、DX优化工具箱的使用等问题。第11章介绍ANSYS的子模型分析方法，通过典型例题介绍了基于Workbench的子模型分析过程，并与网格收敛性分析方法进行了对比。附录A介绍APDL语言的基础知识，包括标量及数组、循环与分支、数据库访问、宏及简单界面定制等内容。
本分册由石彬彬、张永刚等编著，尚晓江博士对本书内容提出了很有价值的指导意见，特在此表示感谢。此外，参与本书例题测试和文字录入工作的还有王睿、熊令芳、胡凡金、王文强、夏峰、李安庆、王海彦、刘永刚等，是大家的辛勤付出，才使得本书顺利编写完成。
由于本书编写时间较短，涉及内容较多，加之作者认识水平有限，不当之处在所难免，恳请读者批评指正。与本书相关的技术问题的咨询或讨论，可发邮件至邮箱：consult_str@126.com。

第1章ANSYS工程结构数值分析预备知识1

1.1ANSYS软件的理论基础简介1

1.2ANSYS结构分析的一般流程4

1.3ANSYS数值分析环境简介9

第2章Mechanical APDL结构建模与分析技术17

2.1前处理技术17

2.2加载以及求解技术25

2.3后处理技术28

第3章Workbench环境结构建模与分析技术31

3.1Engineering Data界面31

3.2DM几何建模技术32

3.3Mechanical结构分析及其前后处理41

第4章杆件结构静力计算70

4.1杆件结构单元应用详解70

4.2桁架结构静力计算例题73

4.3梁单元静力计算例题84

第5章二维弹性结构的静力计算126

5.1二维弹性结构计算单元应用详解126

5.2平面弹性结构计算例题129

5.3轴对称弹性体计算例题：受内压的球形容器146

第6章三维弹性体的静力计算153

6.1三维弹性体单元应用详解153

6.2三维弹性结构例题156

第7章板壳结构的静力计算187

7.1ANSYS板壳单元应用详解187

7.2板壳结构静力计算例题：空腹梁的应力计算190

7.3板壳结构静力计算例题：Hydrostatic Pressure201

第8章装配体接触及螺栓预紧计算211

8.1装配体接触的建模与分析211

8.2装配体接触计算例题：螺栓预紧力216

第9章ANSYS热传导与热应力计算228

9.1ANSYS热传导分析的概念和方法228

9.2ANSYS热应力计算的概念和方法239

9.3计算例题：电路板的热传导及热应力计算241

第10章ANSYS Workbench参数优化技术264

10.1ANSYS Workbench的参数与设计点管理264

10.2ANSYS Design Exploration优化分析技术267

10.3参数优化例题285

第11章子模型技术291

11.1子模型技术简介291

11.2子模型计算例题292

附录AAPDL语言基础知识简介320

A.1标量参数与数组参数320

A.2循环与分支322

A.3访问ANSYS数据库324

A.4创建和使用ANSYS宏327

A.5简单的界面定制开发能力327

张永刚，大学学历，国家一级注册建造师，长期从事建筑工程施工组织管理及施工临时结构的力学分析及设计工作，曾担任数十项工程项目经理，在核心刊物发表论文3篇。
石彬彬，大学学历，毕业于华北水利水电学院，长期从事结构工程分析及设计工作，曾作为结构设计负责人完成数十项工程项目的计算与设计工作，近年主要对结构加固设计中的力学分析方法进行了研究，并完成多个工程的加固改造设计任务。参与12S10（管道支架）标准图集结构部分的编制设计。

学习有限元分析及ANSYS数值分析技术课程的参考书。