第二版前言

對(duì)于本書(shū)的再版，我謹(jǐn)代表所有參編人員對(duì)廣大讀者表示誠(chéng)摯的謝意。沒(méi)有大家的支持，沒(méi)有讀者的關(guān)注，我們也沒(méi)有這樣的機(jī)會(huì)來(lái)對(duì)書(shū)籍做一個(gè)修訂。在這里，特別要感謝HGBBS（www.hgbbs.net）論壇上熱心的讀者，xiaoxiao、2443725等還專門(mén)列舉了書(shū)中勘誤之處，從而為本書(shū)的修訂工作提供了極大的幫助，同時(shí)也非常感謝大家對(duì)本書(shū)提出的改進(jìn)意見(jiàn)。事實(shí)上，我們也一直在努力按照大家的意見(jiàn)進(jìn)行修訂工作，但是因?yàn)閭�(gè)人水平限制，可能有些方面做得不是特別好，還望大家見(jiàn)諒。

本書(shū)相比于第一版，其改動(dòng)之處主要體現(xiàn)在下面幾處：

（1）對(duì)版本進(jìn)行了升級(jí)，由原有的9.0版本升級(jí)到10.0版本，并對(duì)程序進(jìn)行了調(diào)整。在這個(gè)過(guò)程中，我們也注意到由于版本的問(wèn)題，對(duì)于某些APDL程序，例如補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體接觸分析，原程序在9.0版本下可以順利運(yùn)行，但在10.0下會(huì)出現(xiàn)編號(hào)錯(cuò)誤的問(wèn)題，因此希望讀者在運(yùn)行程序的時(shí)候一定要注意與程序版本相對(duì)應(yīng)。

（2）修改了原稿中的部分錯(cuò)誤或者不當(dāng)之處；對(duì)原版中部分非重點(diǎn)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了刪減，同時(shí)努力豐富原有例子的內(nèi)容，例如疲勞分析章節(jié)，以便讀者有更深入的了解；增加了橡膠模型的相關(guān)介紹。

（3）考慮到壓力容器設(shè)計(jì)的特殊性，并且結(jié)合作者的工作實(shí)際，特別增加壓力容器設(shè)計(jì)概述的內(nèi)容，為壓力容器設(shè)計(jì)分析提供更好的參考。

（4）對(duì)原有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，以便讀者查詢與學(xué)習(xí)，同時(shí)增添了極限分析實(shí)例，適當(dāng)擴(kuò)充了分析設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)Workbench在化工行業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行介紹，力圖將工程中涉及到的主要問(wèn)題闡述清楚。

應(yīng)廣大讀者的要求，對(duì)工程應(yīng)用中的分析結(jié)果進(jìn)行了相應(yīng)的評(píng)價(jià)，這樣能更好地幫助讀者理解分析結(jié)果的含義，對(duì)實(shí)際的工程和科研具有更好的指導(dǎo)意義。

在修訂過(guò)程中，有讀者提到針對(duì)行業(yè)中的一些特殊設(shè)備進(jìn)行分析，考慮到本書(shū)的主要目的是向大家講述ANSYS在化工領(lǐng)域的一些基本應(yīng)用，將一些典型的問(wèn)題加以剖析，而對(duì)于具體工程實(shí)例需要大家在學(xué)習(xí)書(shū)籍的基礎(chǔ)上進(jìn)行升華與加工，因此本書(shū)沒(méi)有開(kāi)展過(guò)多的實(shí)例介紹，還望大家見(jiàn)諒。

本次修訂工作第1～3章由內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)汪艷萍副教授負(fù)責(zé)，第4～6章及第10章由高炳軍負(fù)責(zé)，其余章節(jié)由余偉煒、王呼佳、陳洪軍負(fù)責(zé)，全書(shū)由姚新軍審定。另外吳志俊、江廣順、李強(qiáng)、萬(wàn)雷、許志清、厲劍梁、董茜、殷世欽、王曉、郭敏、劉羽宇、黃茜、陳鯤、杜長(zhǎng)城、余松、王斌、張勝、張賽橋、黃北軍、劉軍華、夏慧軍等參與了其中部分章節(jié)的編寫(xiě)。

最后，再次感謝所有讀者的厚愛(ài)，感謝所有為本書(shū)再版做出貢獻(xiàn)的人。

作者 于 天津大學(xué)

2007年3月

序
第二版前言
第一版前言
緒論 1
第1章 ANSYS基本介紹 3
1.1 ANSYS軟件的主要功能 3
1.2 ANSYS 10.0軟件的新特性及新功能 5
1.3 ANSYS 10.0啟動(dòng)與界面 6
1.3.1 系統(tǒng)要求 6
1.3.2 啟動(dòng)與退出 7
1.3.3 認(rèn)識(shí)ANSYS 10.0的操作界面 9
1.4 ANSYS 10.0文件系統(tǒng) 11
1.4.1 文件格式 11
1.4.2 對(duì)文件大小的限制 12
1.4.3 文件管理 13
1.5 ANSYS接口工具 15
1.5.1 IGES格式輸入 16
1.5.2 與Pro/E接口 18
1.5.3 與UG接口 19
1.5.4 與Parasolid接口 20
1.5.5 與CATIA接口 21
第2章 ANSYS基本分析技術(shù) 23
2.1 結(jié)構(gòu)分析類型 23
2.1.1 結(jié)構(gòu)靜力分析 23
2.1.2 結(jié)構(gòu)非線性分析 24
2.1.3 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 25
2.1.4 結(jié)構(gòu)熱分析 26
2.1.5 結(jié)構(gòu)耦合場(chǎng)分析 26
2.2 ANSYS材料模型 27
2.2.1 材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系 27
2.2.2 材料本構(gòu)模型 28
2.2.3 材料本構(gòu)模型組合 34
2.3 ANSYS單位制分析 35
2.4 ANSYS基本分析過(guò)程 37
2.4.1 理解有限元 37
2.4.2 ANSYS分析舉例 37
第一篇 ANSYS在化工容器中的應(yīng)用
第3章 應(yīng)力容器分析設(shè)計(jì) 44
3.1 壓力容器設(shè)計(jì)解決方案 44
3.2 壓力容器及其分類 45
3.3 強(qiáng)度理論 45
3.3.1 材料的破壞形式 45
3.3.2 基本強(qiáng)度理論 46
3.4 應(yīng)力分類 47
3.4.1 應(yīng)力分類 47
3.4.2 應(yīng)力強(qiáng)度評(píng)定方法 48
3.5 分析報(bào)告模式 50
第4章 壓力容器不連續(xù)區(qū)應(yīng)力分析 52
4.1 高壓容器筒體與封頭的連接區(qū)的應(yīng)力分析 52
4.2 壓力容器開(kāi)孔接管區(qū)的應(yīng)力分析 61
4.3 支座支撐區(qū)應(yīng)力分析 71
第5章 壓力容器穩(wěn)定性及極限載荷分析 84
5.1 概述 84
5.1.1 失穩(wěn)分析 84
5.1.2 極限載荷分析 85
5.2 外壓容器的失穩(wěn)問(wèn)題 86
5.3 壓力容器的局部失穩(wěn)問(wèn)題 97
5.4 極限載荷分析 108
第6章 壓力容器分析設(shè)計(jì) 114
6.1 加氫反應(yīng)器裙座支撐區(qū)的機(jī)械應(yīng)力分析 114
6.2 加氫反應(yīng)器裙座支撐區(qū)的熱應(yīng)力分析 128
6.2.1 溫度場(chǎng)分析 128
6.2.2 熱應(yīng)力分析 135
6.3 加氫反應(yīng)器裙座支撐區(qū)的熱應(yīng)力評(píng)定 138
6.4 內(nèi)壓及接管彎矩作用下橢圓封頭中心接管應(yīng)力分析 149
第7章 壓力容器中的接觸分析 156
7.1 法蘭連接中的接觸分析 156
7.2 O形密封圈回彈性能試驗(yàn)?zāi)�擬 169
7.3 補(bǔ)強(qiáng)圈與筒體間接觸特性分析 183
第二篇 ANSYS在化工設(shè)備中的應(yīng)用
第8章 塔設(shè)備分析 204
8.1 模態(tài)分析 204
8.2 風(fēng)載荷動(dòng)力響應(yīng)分析 219
8.3 地震載荷動(dòng)力響應(yīng)分析 226
第9章 儲(chǔ)存設(shè)備分析 235
9.1 球罐在風(fēng)載荷下的動(dòng)力響應(yīng) 235
9.2 球罐在地震載荷下的動(dòng)力響應(yīng) 264
9.3 球罐在雪載荷下的應(yīng)力分析 268
第10章 換熱設(shè)備分析 271
10.1 固定管板換熱器的機(jī)械場(chǎng)應(yīng)力分析 271
10.2 固定管板式換熱器的耦合場(chǎng)分析 285
第三篇 ANSYS的高級(jí)分析技術(shù)
第11章 ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì) 302
11.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 302
11.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)理論 303
11.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)基本概念 304
11.1.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程與步驟 306
11.1.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)及建議 313
11.2 壓力容器壁厚優(yōu)化設(shè)計(jì) 314
11.3 換熱器封頭管箱線性變厚度段參數(shù)優(yōu)化分析 327
第12章 結(jié)構(gòu)可靠性分析 341
12.1 結(jié)構(gòu)可靠性概述 341
12.1.1 結(jié)構(gòu)可靠性分析相關(guān)概念 342
12.1.2 可靠性分析過(guò)程與步驟 344
12.2 高壓球形容器強(qiáng)度可靠性分析 346
12.3 塔設(shè)備裙座支撐區(qū)可靠性分析 358
第13章 疲勞分析 373
13.1 疲勞分析 373
13.1.1 疲勞分析的相關(guān)概念 373
13.1.2 疲勞分析過(guò)程 374
13.2 平板封頭與筒體連接區(qū)的疲勞分析 380
13.3 吸附塔的疲勞分析 384
第14章 ANSYS其他高級(jí)技術(shù)應(yīng)用 399
14.1 APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言 399
14.1.1 APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言的主要概念 399
14.1.2 APDL應(yīng)用實(shí)例——渦旋壓縮機(jī)渦盤(pán)建模 403
14.2 子模型 409
14.2.1 子模型技術(shù)概述 409
14.2.2 帶局部夾套臥式容器的應(yīng)力分析 413
14.3 單元生死 422
14.3.1 單元生死的主要概念 422
14.3.2 單元生死特性的使用 423
14.3.3 單元生死的控制 425
14.3.4 單元生死在焊接過(guò)程中的應(yīng)用 426
14.4 法蘭結(jié)構(gòu)螺栓裝配分析 446
14.4.1 Workbench概述 446
14.4.2 模型調(diào)入 449
14.4.3 加載求解 449
14.4.4 結(jié)果后處理 454
14.4.5 FE Modeler模塊中的有用信息 455
參考文獻(xiàn) 459本書(shū)是一本關(guān)于大型有限元軟件ANSYS在機(jī)械及化工領(lǐng)域工程應(yīng)用實(shí)例解集，其工程背景深厚、內(nèi)容豐富、講解詳盡，針對(duì)每一具體實(shí)例，均按照?qǐng)D形用戶界面和命令流兩種方式進(jìn)行分析和講解，適用于不同的讀者群。
本書(shū)分為三部分，分別為基礎(chǔ)部分，工程應(yīng)用部分和高級(jí)分析部分。基礎(chǔ)部分對(duì)ANSYS的基礎(chǔ)理論加以介紹，包括單元、本構(gòu)模型等知識(shí)內(nèi)容。工程應(yīng)用部分是根據(jù)化工機(jī)械領(lǐng)域?qū)嶋H工程應(yīng)用或研究而設(shè)置的相關(guān)例題講解，按照機(jī)械、化工設(shè)備領(lǐng)域傳統(tǒng)的分類方法，分為ANSYS在機(jī)械與化工容器中的應(yīng)用以及在化工設(shè)備中的應(yīng)用兩篇。高級(jí)分析部分包含ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)以及結(jié)構(gòu)可靠性分析、Workbench等諸多高級(jí)功能在機(jī)械、化工設(shè)備設(shè)計(jì)中的分析應(yīng)用。本書(shū)還對(duì)有限元分析結(jié)果進(jìn)行了相關(guān)的評(píng)價(jià)，這樣能更好地幫助讀者理解分析的意義，并迅速應(yīng)用到工程和科研的實(shí)踐中去。
本書(shū)特別適用于機(jī)械及化工裝備專業(yè)的高年級(jí)本科生、研究生和工程技術(shù)人員，可以作為學(xué)習(xí)掌握ANSYS軟件的參考教材。
在閱讀本書(shū)時(shí)，讀者可以到中國(guó)水利水電出版社網(wǎng)站（http://www.waterpub.com.cn/softdown/）下載本書(shū)配套的命令流文件，方便上機(jī)聯(lián)系，以便盡快掌握工程實(shí)際問(wèn)題的分析過(guò)程和步驟，提高學(xué)習(xí)效率。

1. 輸水管線工程風(fēng)險(xiǎn)管理 [張勇 黨亥生 著]
2. 民用航空飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)線路施工 [主編　王志敏　陳明]
3. 不息的水脈—大運(yùn)河講談錄 [趙珩　著]
4. 實(shí)用運(yùn)籌學(xué) [主編　邢育紅　于晉臣]
5. 三峽梯級(jí)電站水資源決策支持系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā) [姚華明 潘紅忠 湯正]
6. 海南黎族民俗文化鑒賞 [龐國(guó)華　著]
7. 石墨烯在太赫茲及中紅外頻段電磁器件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 [李艷秀 莊華偉 著]
8. 電子技術(shù)（第二版） [主編 覃愛(ài)娜 李飛]
9. 辦公自動(dòng)化高級(jí)應(yīng)用 [陳萍 朱曉玉]
10. 信息處理技術(shù)員考試32小時(shí)通關(guān) [薛大龍]
11. 電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)案例教程（微課版）—基于嘉立創(chuàng)EDA（專業(yè)版） [王靜 莫志宏 陳學(xué)昌 丁紅]
12. C程序設(shè)計(jì)實(shí)踐教程 [劉衛(wèi)國(guó)]
13. C程序設(shè)計(jì)（慕課版） [劉衛(wèi)國(guó)]
14. Web技術(shù)開(kāi)發(fā)教程（基于.NET開(kāi)源MVC框架） [王合闖 韓紅玲 王青正 陳海蕊]
15. 商務(wù)英語(yǔ)翻譯教程（筆譯）（第四版） [主編 王軍平]
16. 智慧零售技術(shù)與應(yīng)用 [洪旭 著]
17. 建設(shè)工程法規(guī)實(shí)務(wù) [主編 余瀅]
18. 商務(wù)秘書(shū)理論與實(shí)務(wù)（第三版） [主編 張同欽]
19. 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐教程（C/C++語(yǔ)言版） [張桂芬 葛麗娜]
20. C++案例項(xiàng)目精講 [主編 楊國(guó)興]
21. 勞動(dòng)爭(zhēng)議處理實(shí)務(wù) [主編 王秀卿 羅靜]
22. 工程數(shù)學(xué) [主編 郭立娟 王海]
23. 語(yǔ)音識(shí)別理論與實(shí)踐 [主編　莫宏偉]
24. 信息系統(tǒng)項(xiàng)目管理師章節(jié)習(xí)題與考點(diǎn)特訓(xùn)（第二版） [主編 薛大龍]
25. 武術(shù)基礎(chǔ)教程 [主編 李代勇 謝志民]
26. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教程 [主編 張浩軍 趙玉娟]
27. 畫(huà)法幾何與機(jī)械制圖習(xí)題集（多學(xué)時(shí)） [主編 趙軍]
28. HCIA-Datacom認(rèn)證題庫(kù)分類精講 [主 編 韓立剛]
29. SwiftUI完全開(kāi)發(fā) [李智威 著]
30. 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)師備考一本通 [夏杰 編著]