前言

现代工业的典型特征是大量使用计算机进行操作，无论是产品的开发、设计，还是分析、制造过程中，计算机的应用都极大地提高了工作效率和质量。计算机辅助工程（CAE）就是其中必不可少的一个环节，它是计算机技术和现代工程方法的完美结合。

有限元法作为数值计算方法是在工程分析领域应用较为广泛的一种计算方法，自20世纪中叶以来，以其独有的计算优势得到了广泛发展和应用，同时也出现了不同的有限元算法，并由此产生了一批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。随着计算机技术的飞速发展，各种工程软件也得以广泛应用。ANSYS软件以它的多物理场耦合分析功能而成为CAE软件的应用主流，在工程分析中得到了较为广泛的应用。

ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的CAE软件，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业、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、生物医药、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS因其功能强大，操作简单方便，现已成为国际最流行的有限元分析软件，并且在历年FEA评比中均名列第一。目前，中国一百多所理工院校已采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

一、编写目的

鉴于ANSYS软件强大的功能和深厚的工程应用底蕴，我们力图编写一本全方位介绍ANSYS软件在各个工程行业应用情况的书籍，但因篇幅有限，我们着重选择ANSYS经常应用的几个方面，利用ANSYS大体知识脉络作为线索，以实例作为“抓手”，帮助读者掌握利用ANSYS软件进行工程分析的基本技能和技巧。

二、本书特点

专业性强

本书的编者都是高校从事计算机图形教学研究多年的一线人员，具有丰富的教学实践经验与教材编写经验，有一些执笔者是国内ANSYS图书出版界知名的作者，前期出版的一些相关书籍经过市场检验很受读者欢迎。多年的教学工作使他们能够准确地把握学生的心理与实际需求，本书是作者总结多年的设计经验以及教学的心得体会，历时多年的精心准备，力求全面、细致地展现ANSYS软件在工程分析应用领域的各种功能和使用方法。

涵盖面广

就本书而言，我们的目的是编写一本对工科各专业具有普遍适用性的基础应用学习书籍。因为读者的专业学习方向不同，我们不可能机械地将本书归类为结构、热力学或电磁学的某一个专业领域内，又因为有的读者可能不只是在某一个专业方向内应用，所以我们在本书中对知识点的讲解尽量全面，在一本书的篇幅内，包罗了ANSYS软件常用的全部功能的讲解，内容涵盖了ANSYS分析基本流程、机械与结构分析、热力学分析、电磁学分析和耦合场分析等知识。对每个知识点，我们不求过于深入，只要求读者能够掌握可以满足一般工程分析的知识即可，并且在语言上尽量做到浅显易懂，言简意赅。

实例丰富

本书的实例不管是数量还是种类，都非常丰富。从数量上说，本书结合大量的工程分析实例，详细讲解了ANSYS知识要点，全书包含40个大型工程案例，让读者在学习案例的过程中潜移默化地掌握ANSYS软件操作技巧。从种类上说，针对本书专业面宽泛的特点，我们在组织实例的过程中，注意实例的行业分布广泛性，以普通机械和结构分析为主，辅助一些热力学分析、电磁学分析和耦合场分析等工程方向的实例。

突出提升技能

本书从全面提升ANSYS工程分析能力的角度出发，结合大量的案例来讲解如何利用ANSYS软件进行有限元分析，使读者了解计算机辅助分析并能够独立地完成各种工程分析。

本书中有很多实例本身就是工程分析项目案例，经过作者精心提炼和改编，不仅保证了读者能够学好知识点，更重要的是能够帮助读者掌握实际的操作技能，同时培养工程分析实践能力。

三、本书的基本内容

本书以ANSYS 15.0为依据，对ANSYS分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了ANSYS具体工程应用方法。

书中尽量避开了繁琐的理论描述，从实际应用出发，结合作者使用该软件的经验，实例部分采用GUI方式一步一步地对操作过程和步骤进行讲解。为了帮助用户熟悉ANSYS的相关操作命令，在实例的后面还列出了分析过程的命令流文件。

本书分为5篇，第1篇为操作基础篇，详细介绍ANSYS分析全流程的基本步骤和方法，共6章，依次介绍ANSYS概述、几何建模、划分网格、施加载荷、求解、后处理。

第2篇为专题实例篇，按不同的分析专题讲解各种分析专题的参数设置方法与技巧，共9章，依次介绍结构静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析、谱分析、非线性分析、结构屈曲分析、接触问题分析、结构优化。

第3篇为热分析篇，共2章，依次介绍热分析、热辐射和相变分析。

第4篇为电磁分析篇，共4章，依次介绍电磁场分析、二维磁场分析、三维磁场分析、电场分析。

第5篇为耦合场分析篇，共3章，依次介绍耦合场分析、直接耦合场分析、多场求解-MFS单码的耦合分析。

除利用传统的书面讲解外，本书还随书配送了多媒体学习光盘。光盘中包含全书讲解实例和练习实例的源文件和素材，并制作了全程所有实例的同步AVI文件。为了增强教学效果，更进一步方便读者的学习，作者亲自对实例动画进行了配音讲解，读者可以像看电影一样轻松愉悦地学习本书。

四、关于本书的服务

1．安装软件的获取

按照本书上的实例进行操作练习，以及使用ANSYS进行有限元分析时，需要事先在电脑上安装相应的软件。读者可从网络中下载相应软件，或者从当地电脑城、软件经销商处购买。

2．关于本书的技术问题或有关本书信息的发布

读者朋友遇到有关本书的技术问题，可以登录www.tup.com.cn，找到该书后单击下部的“网络资源”下载，看该书的留言是否已经对相关问题进行了回复，如果没有请直接留言或者将问题发到邮箱win760520@126.com或CADCAMCAE7510@163.com，我们将及时回复。

3．关于本书光盘的使用

本书光盘可以放在电脑DVD格式光驱中使用，其中的视频文件可以用播放软件进行播放，但不能在家用DVD播放机上播放，也不能在CD格式光驱的电脑上使用（现在CD格式的光驱已经很少）。如果光盘仍然无法读取，最快的办法是建议换一台电脑读取，然后复制过来，极个别光驱与光盘不兼容的现象是有的。另外，盘面有脏物建议要先行擦拭干净。

五、关于作者

本书由CAD/CAM/CAE技术联盟组织编写。CAD/CAM/CAE技术联盟是一个CAD/CAM/CAE技术研讨、工程开发、培训咨询和图书创作的工程技术人员协作联盟，包含20多位专职和众多兼职CAD/CAM/CAE工程技术专家。其中赵志超、张辉、赵黎黎、朱玉莲、徐声杰、张琪、卢园、杨雪静、孟培、闫聪聪、李兵、甘勤涛、孙立明、李亚莉、王敏、宫鹏涵、左昉、李谨等参与了具体章节的编写工作，对他们的付出表示真诚的感谢。

CAD/CAM/CAE技术联盟负责人由Autodesk中国认证考试中心首席专家担任，全面负责Autodesk中国官方认证考试大纲制定、题库建设、技术咨询和师资力量培训工作，成员精通Autodesk系列软件。其创作的很多教材成为国内具有引导性的旗帜作品，在国内相关专业方向图书创作领域具有举足轻重的地位。

六、致谢

在本书的写作过程中，策划编辑刘利民先生和杨静华女士给予了很大的帮助和支持，提出了很多中肯的建议，在此表示感谢。同时，还要感谢清华大学出版社的所有编审人员为本书的出版所付出的辛勤劳动。本书的成功出版是大家共同努力的结果，谢谢所有给予支持和帮助的人们。

编者