《焊接有限元技術》以焊接有限元分析為目的介紹了ANSYS軟件的基本操作和實體建模、網(wǎng)格劃分、后處理等功能和操作；講解了ANSYS命令流與參數(shù)化設計語言（APDL）以及ANSYS在溫度場、應力場及耦合場的應用；通過工程實例介紹了電子封裝焊接、電弧焊接、攪拌摩擦焊接和壓力焊接等有限元分析的過程和要點。《焊接有限元技術》部分案例以GUI和APDL兩種方式展開。讀者可以下載命令流程序代碼。
初雅杰，南京工程學院，副教授，作者一直承擔焊接技術與工程專業(yè)本科生的教學和焊接專業(yè)科研任務。主要講授“焊接結(jié)構(gòu)與變形”“焊接CAE技術與應用”“熱加工工藝”等課程。在焊接專業(yè)本科人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學方法與考核模式等方面一直進行研究與實踐，取得較好的研究效果，為焊接專業(yè)人才培養(yǎng)提供了較好的理論指導和實踐經(jīng)驗。主持校博士研究基金、校重大創(chuàng)新基金，參與國家自然科學青年基金、省自然科學面上基金，榮獲省科技進步三等獎1項。主持教改課題“焊接技術與工程專業(yè)實踐教學體系的改革與實踐”，主持教研課題“焊接CAE技術與應用課程線上線下混合教學方法研究”。
第1章 有限元基礎 1
1.1 有限元產(chǎn)生的背景 1
1.2 有限元分析的作用及應用領域 2
1.3 有限元的基本解題思想 3
1.4 有限元常用軟件簡介 5
1.5 有限元軟件在焊接中的應用 6
第2章 ANSYS軟件基礎 9
2.1 ANSYS軟件的模塊組成 9
2.2 ANSYS單位制的使用 12
2.3 ANSYS圖形界面的交互操作（GUI） 12
2.4 ANSYS的數(shù)據(jù)庫操作與文件管理 18
2.5 ANSYS在線幫助 20
2.6 ANSYS軟件的退出 21
第3章 ANSYS實體建模 22
3.1 有限元實體建�；A 22
3.2 基本圖元對象的建立 23
3.2.1 點定義 23
3.2.2 線定義 27
3.2.3 面定義 30
3.2.4 體定義 33
3.3 布爾運算 37
3.3.1 加（Add） 37
3.3.2 粘接（Glue） 37
3.3.3 搭接（Overlap） 37
3.3.4 減（Subtract） 38
3.3.5 切分（Divide） 38
3.3.6 相交（Intersect） 38
3.3.7 互分（Partition） 39
3.4 圖元對象的其他操作 39
3.4.1 移動 39
3.4.2 旋轉(zhuǎn) 40
3.4.3 復制 40
3.4.4 鏡像 41
3.4.5 刪除 41
3.5 從第三方軟件中導入模型 42
3.5.1 IGES格式模型的導入 42
3.5.2 SAT格式模型的導入 42
3.6 實例1——工字梁的焊接 42
3.7 實例2——板筒焊接 46
3.8 實例3——圓筒焊縫 48
第4章 ANSYS網(wǎng)格劃分 52
4.1 定義單元屬性 52
4.1.1 單元類型 52
4.1.2 實常數(shù)和截面屬性 54
4.1.3 材料屬性 55
4.2 指定網(wǎng)格控制及生成網(wǎng)格 58
4.2.1 分配單元屬性 58
4.2.2 網(wǎng)格密度控制 60
4.2.3 生成和改變網(wǎng)格 63
4.3 網(wǎng)格劃分方式 64
第5章 ANSYS加載與求解 71
5.1 載荷種類及加載方式 71
5.2 定義載荷 74
5.3 求解 84
5.3.1 求解控制及求解器 84
5.3.2 多載荷步求解 87
第6章 ANSYS后處理 88
6.1 后處理概述 88
6.2 結(jié)果文件 88
6.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類型 89
6.4 通用后處理器POST1 89
6.5 時間歷程后處理器POST26 91
第7章 ANSYS命令流與參數(shù)化設計語言（APDL） 93
7.1 ANSYS命令流概述 93
7.2 ANSYS基本操作命令及流文件分析 95
7.2.1 命令流基本關鍵字 95
7.2.2 前處理器 96
7.2.3 加載與求解 103
7.2.4 后處理操作 105
7.2.5 實用菜單操作 106
7.2.6 流文件分析 108
7.3 ANSYS參數(shù)化設計語言（APDL） 109
7.3.1 自定義工具欄 110
7.3.2 定義參數(shù) 110
7.3.3 使用參數(shù) 110
7.3.4 獲取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù) 111
7.3.5 數(shù)組初步 112
7.4 宏基礎 113
7.4.1 控制語句 115
7.4.2 建立宏的技巧 117
7.4.3 關于命令流的注意事項 117
7.5 編寫命令流的良好習慣 118
7.6 APDL操作練習 118
第8章 焊接工程有限元分析 127
8.1 焊接過程有限元分析的意義和特點 127
8.2 焊接溫度場的分析理論 128
8.2.1 熱源計算模型 129
8.2.2 熱源計算模型的選取 130
8.3 焊接應力和變形的分析理論 130
8.4 材料性能及邊界條件的影響 131
8.5 焊接過程有限元仿真 132
8.5.1 焊接過程溫度場模擬分析 132
8.5.2 焊接過程應力場模擬分析 134
8.5.3 焊接金屬熔敷及凝固的模擬 135
8.6 基于ANSYS軟件的熔焊過程仿真 136
第9章 粘接封裝結(jié)構(gòu)有限元分析 145
9.1 電子封裝工藝簡介 145
9.2 電子封裝國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 146
9.3 電子封裝的焊料研究 147
9.4 電子封裝面臨的工程問題 149
9.5 芯片與基板粘接組裝問題描述 149
9.6 GUI操作 150
第10章 方形扁平封裝結(jié)構(gòu)有限元分析 157
10.1 方形扁平封裝器件簡介 157
10.2 QFP結(jié)構(gòu)焊點在溫度循環(huán)載荷下的有限元分析 157
10.2.1 Anand黏塑性本構(gòu)模型 157
10.2.2 材料參數(shù) 158
10.2.3 單元類型 159
10.2.4 有限元模型 159
10.2.5 載荷及邊界條件 159
10.2.6 分析過程的APDL命令流 160
10.2.7 結(jié)果分析 171
10.2.8 結(jié)論 172
10.3 QFP結(jié)構(gòu)焊點在位移循環(huán)載荷下的有限元分析 172
10.3.1 分析方案 172
10.3.2 分析過程的APDL命令流 172
10.3.3 結(jié)果分析 176
10.3.4 結(jié)論 177
第11章 焊球組裝結(jié)構(gòu)有限元分析 179
11.1 問題描述 179
11.2 模型建立過程和參數(shù)定義 180
11.2.1 模型建立過程 180
11.2.2 參數(shù)定義 180
11.3 實體建模 182
11.3.1 單元復制得到完整結(jié)構(gòu) 184
11.3.2 邊界條件 185
11.4 加載及求解 185
11.5 結(jié)果分析 187
第12章 對接接頭雙面焊溫度場及應力場分析 190
12.1 問題描述 190
12.2 操作步驟 191
第13章 丁字接頭溫度場及應力場分析 203
13.1 生死單元法 203
13.2 問題描述 204
13.3 操作步驟 205
第14章 攪拌摩擦焊有限元分析 212
14.1 問題描述 212
14.2 材料的本構(gòu)模型 213
14.3 單元的選擇 213
14.4 邊界條件和載荷 213
14.4.1 熱邊界條件 213
14.4.2 力學邊界條件 214
14.4.3 載荷 214
14.5 GUI操作 214
14.5.1 前處理 214
14.5.2 求解 219
14.5.3 后處理 223
第15章 平板堆焊熱應力分析 224
15.1 問題描述 224
15.2 操作步驟 225
第16章 點焊有限元分析 231
16.1 問題描述 231
16.2 操作步驟 231
16.2.1 模型建立 231
16.2.2 點焊和接觸的定義 233
16.2.3 加載與求解 233
16.2.4 查看結(jié)果 235
參考文獻 236
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