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第1章 初识ANSYS Workbench 19.01

1.1 模块简介2

1.1.1 软件启动2

1.1.2 外部模型接口3

1.1.3 通用功能4

1.1.4 拓扑优化7

1.1.5 网格划分7

1.1.6 动力学分析7

1.1.7 接触功能7

1.2 文件管理8

1.2.1 文件类型9

1.2.2 文件归档10

1.3 项目新建10

1.3.1 新建方法10

1.3.2 项目保存11

1.4 分析流程12

1.5 实例操作12

1.5.1 实例描述12

1.5.2 几何建模13

1.5.3 材料属性设置13

1.5.4 网格划分14

1.5.5 载荷及约束设置14

1.5.6 模型求解15

1.5.7 结果后处理16

1.6 本章小结17

第2章 材料库介绍18

2.1 认识材料库19

2.2 材料库的操作19

2.2.1 材料属性编辑19

2.2.2 新建材料编辑21

2.3 常用材料库数据23

2.3.1 线性静力学分析23

2.3.2 动力学分析24

2.3.3 塑性变形分析25

2.3.4 超弹性材料分析25

2.3.5 热力学分析25

2.3.6 显式动力学分析26

2.4 本章小结26

第3章 几何建模27

3.1 认识DesignModeler28

3.2 DM常用操作指南28

3.2.1 开启界面28

3.2.2 草图绘制29

3.2.3 草图修改32

3.2.4 特征建模33

3.2.5 模型参数化34

3.2.6 外部几何模型导入37

3.2.7 高级操作39

3.3 认识SpaceClaim41

3.4 SCDM常用操作指南41

3.4.1 开启界面41

3.4.2 几何建模42

3.4.3 模型编辑46

3.5 建模应用举例48

3.5.1 DM建模实例48

3.5.2 SCDM建模实例53

3.6 本章小结56

第4章 网格划分57

4.1 认识网格划分功能58

4.2 常用网格类型58

4.3 网格划分技术59

4.3.1 扫掠法59

4.3.2 四面体划分法62

4.3.3 自动划分法63

4.3.4 六面体主体法63

4.3.5 多区域法64

4.3.6 笛卡儿法64

4.4 网格控制技术65

4.4.1 全局网格控制65

4.4.2 局部网格控制66

4.4.3 网格质量检查69

4.5 ICEM CFD 19.0网格划分简介72

4.6 TurboGrid 19.0网格划分简介74

4.7 本章小结74

第5章 结果后处理75

5.1 认识后处理的功能76

5.2 后处理的常用操作76

5.2.1 结果查看76

5.2.2 显示方式77

5.2.3 位移缩放79

5.2.4 结果检测80

5.2.5 图形表格创建81

5.2.6 收敛性84

5.2.7 图表输出85

5.2.8 动画输出86

5.3 本章小结86

第6章 静力学分析87

6.1 基本理论介绍88

6.2 线性静力学分析实例——支架静力分析88

6.2.1 问题描述88

6.2.2 分析模型建模89

6.2.3 材料属性设置90

6.2.4 网格划分91

6.2.5 载荷及约束设置91

6.2.6 模型求解93

6.2.7 结果后处理94

6.3 线性静力学分析实例——口型梁静力分析94

6.3.1 问题描述95

6.3.2 分析模型建模95

6.3.3 材料属性设置97

6.3.4 网格划分97

6.3.5 载荷及约束设置98

6.3.6 模型求解99

6.3.7 结果后处理100

6.4 线性静力学分析实例——壳单元分析实例101

6.4.1 问题描述101

6.4.2 几何建模101

6.4.3 材料属性设置102

6.4.4 网格划分102

6.4.5 载荷及约束设置103

6.4.6 模型求解103

6.4.7 结果后处理103

6.4.8 实体模型计算结果对比104

6.5 本章小结106

第7章 接触分析107

7.1 接触分析简介108

7.1.1 点-点接触模型108

7.1.2 点-面接触模型108

7.1.3 面-面接触模型109

7.2 接触类型介绍109

7.3 接触分析实例——法兰盘连接110

7.3.1 问题描述110

7.3.2 几何建模110

7.3.3 材料属性设置111

7.3.4 接触设置111

7.3.5 网格划分112

7.3.6 载荷及约束设置112

7.3.7 模型求解113

7.3.8 结果后处理113

7.4 接触分析实例——螺栓连接114

7.4.1 问题描述114

7.4.2 几何建模114

7.4.3 材料属性设置117

7.4.4 接触设置118

7.4.5 网格划分119

7.4.6 载荷及约束设置119

7.4.7 模型求解121

7.4.8 结果后处理121

7.5 本章小结123

第8章 模态分析124

8.1 认识模态分析125

8.2 自由模态分析实例——机床床身计算126

8.2.1 问题描述126

8.2.2 几何建模126

8.2.3 材料属性设置127

8.2.4 网格划分128

8.2.5 模态求解设置128

8.2.6 结果后处理129

8.3 自由模态分析实例——变速箱箱体计算130

8.3.1 问题描述130

8.3.2 几何建模130

8.3.3 材料属性设置131

8.3.4 网格划分131

8.3.5 模态求解设置132

8.3.6 结果后处理132

8.4 预应力模态分析实例——方板结构预应力模态分析133

8.4.1 问题描述133

8.4.2 几何建模133

8.4.3 材料属性设置134

8.4.4 网格划分134

8.4.5 载荷及约束设置135

8.4.6 模型求解135

8.4.7 结果后处理135

8.5 本章小结136

第9章 谐响应分析137

9.1 谐响应分析简介138

9.2 谐响应分析求解方法138

9.2.1 完整法139

9.2.2 模态叠加法139

9.3 谐响应分析实例——支撑面板谐响应分析139

9.3.1 问题描述139

9.3.2 几何建模139

9.3.3 材料属性设置140

9.3.4 网格划分141

9.3.5 边界及谐波载荷设置141

9.3.6 求解设置141

9.3.7 模型求解142

9.3.8 结果后处理142

9.4 谐响应分析实例——电器控制柜谐响应分析144

9.4.1 问题描述144

9.4.2 几何建模144

9.4.3 材料属性设置145

9.4.4 网格划分146

9.4.5 分析设置146

9.4.6 模型求解148

9.4.7 结果后处理148

9.5 本章小结150

第10章 瞬态分析151

10.1 瞬态分析简介152

10.1.1 直接法152

10.1.2 迭代法152

10.2 瞬态分析实例——某回转结构瞬态分析152

10.2.1 问题描述153

10.2.2 几何建模153

10.2.3 材料属性设置154

10.2.4 网格划分155

10.2.5 载荷及约束设置155

10.2.6 求解设置156

10.2.7 结果后处理157

10.3 瞬态分析实例——单自由度滑块运动分析158

10.3.1 问题描述158

10.3.2 几何建模158

10.3.3 材料属性设置158

10.3.4 创建运动约束158

10.3.5 网格划分160

10.3.6 载荷设置160

10.3.7 求解设置161

10.3.8 结果后处理162

10.4 本章小结163

第11章 响应谱分析164

11.1 响应谱分析简介165

11.1.1 单点响应谱165

11.1.2 多点响应谱166

11.2 响应谱分析实例——某桥架结构响应谱分析166

11.2.1 问题描述166

11.2.2 几何建模167

11.2.3 材料属性设置167

11.2.4 网格划分168

11.2.5 模态求解设置168

11.2.6 载荷谱加载169

11.2.7 响应谱求解设置170

11.2.8 结果后处理170

11.3 响应谱分析实例——某驾驶室响应谱分析171

11.3.1 问题描述171

11.3.2 几何建模171

11.3.3 材料属性设置172

11.3.4 网格划分172

11.3.5 模态求解设置173

11.3.6 载荷谱加载173

11.3.7 响应谱求解设置174

11.3.8 结果后处理174

11.4 本章小结175

第12章 随机振动分析176

12.1 随机振动分析简介177

12.2 随机振动分析实例——某转轴随机振动分析177

12.2.1 问题描述178

12.2.2 几何建模178

12.2.3 材料属性设置178

12.2.4 网格划分179

12.2.5 模态求解设置179

12.2.6 PSD载荷谱施加180

12.2.7 求解计算181

12.2.8 结果后处理182

12.3 随机振动分析实例——某直升机机载设备随机振动分析183

12.3.1 问题描述183

12.3.2 几何建模183

12.3.3 材料属性设置184

12.3.4 网格划分184

12.3.5 模态求解设置184

12.3.6 PSD载荷谱施加185

12.3.7 求解计算186

12.3.8 结果后处理186

12.4 本章小结187

第13章 显式动力学分析188

13.1 显式动力学简介189

13.2 显式动力学实例——子弹射击简单模拟190

13.2.1 问题描述190

13.2.2 几何建模190

13.2.3 材料属性设置190

13.2.4 接触设置191

13.2.5 网格划分191

13.2.6 边界及载荷施加192

13.2.7 求解设置193

13.2.8 结果后处理193

13.3 显式动力学实例——跌落分析194

13.3.1 问题描述194

13.3.2 几何建模195

13.3.3 材料属性设置195

13.3.4 接触设置197

13.3.5 网格划分197

13.3.6 边界及载荷施加197

13.3.7 求解设置198

13.3.8 结果后处理198

13.4 本章小结199

第14章 刚体动力学分析200

14.1 刚体动力学简介201

14.1.1 拉格朗日法201

14.1.2 笛卡儿法201

14.2 刚体动力学实例——压力机分析202

14.2.1 问题描述202

14.2.2 几何建模202

14.2.3 材料属性设置202

14.2.4 运动副设置203

14.2.5 载荷及驱动设206

14.2.6 模型求解设置207

14.2.7 结果后处理207

14.3 刚体动力学实例——齿轮啮合分析208

14.3.1 问题描述208

14.3.2 几何建模208

14.3.3 材料属性设置209

14.3.4 运动副及接触创建209

14.3.5 网格划分210

14.3.6 载荷及驱动设置211

14.3.7 模型求解设置211

14.3.8 结果后处理212

14.4 本章小结212

第15章 刚柔耦合分析213

15.1 刚柔耦合分析简介214

15.2 刚柔耦合分析实例——曲柄滑块机构分析214

15.2.1 问题描述215

15.2.2 几何建模215

15.2.3 材料属性设置215

15.2.4 运动副设216

15.2.5 网格划分217

15.2.6 载荷及驱动设置218

15.2.7 模型求解设置218

15.2.8 结果后处理219

15.3 刚柔耦合分析实例——挖掘机斗杆分析219

15.3.1 问题描述219

15.3.2 几何建模220

15.3.3 材料属性设置220

15.3.4 运动副设置221

15.3.5 载荷及驱动设置223

15.3.6 网格划分224

15.3.7 模型求解设置225

15.3.8 结果后处理225

15.4 本章小结226

第16章 线性屈曲分析227

16.1 线性屈曲分析简介228

16.2 线性屈曲分析实例——变截面压杆屈曲分析229

16.2.1 问题描述229

16.2.2 几何建模229

16.2.3 材料属性设置231

16.2.4 网格划分231

16.2.5 载荷及约束设置231

16.2.6 静力学求解232

16.2.7 屈曲分析232

16.2.8 结果后处理233

16.3 线性屈曲分析实例——真空管道屈曲分析233

16.3.1 问题描述233

16.3.2 几何建模234

16.3.3 材料属性设置234

16.3.4 网格划分235

16.3.5 载荷及约束设置235

16.3.6 静力学求解237

16.3.7 屈曲分析237

16.3.8 结果后处理237

16.4 本章小结237

第17章 疲劳分析238

17.1 疲劳分析简介239

17.2 疲劳分析实例——某叉车货叉疲劳寿命分析241

17.2.1 问题描述241

17.2.2 几何建模241

17.2.3 材料属性设置241

17.2.4 网格划分242

17.2.5 载荷及约束设置242

17.2.6 静力求解243

17.2.7 疲劳求解243

17.2.8 结果后处理244

17.3 疲劳分析实例——发动机连杆疲劳强度分析245

17.3.1 问题描述245

17.3.2 几何建模245

17.3.3 材料属性设置245

17.3.4 网格划分246

17.3.5 载荷及约束设置247

17.3.6 静力求解248

17.3.7 疲劳求解248

17.3.8 结果后处理249

17.4 本章小结250

第18章 子模型分析251

18.1 子模型分析简介252

18.2 子模型分析实例——直角支撑结构应力分析253

18.2.1 问题描述253

18.2.2 几何建模253

18.2.3 材料属性设置255

18.2.4 整体模型网格划分255

18.2.5 整体模型边界及载荷设置256

18.2.6 子模型网格划分256

18.2.7 子模型边界设置256

18.2.8 子模型结果后处理257

18.2.9 子模型边界验证258

18.3 子模型分析实例——凹槽板子模型分析259

18.3.1 问题描述259

18.3.2 几何建模260

18.3.3 材料属性设置261

18.3.4 整体模型网格划分261

18.3.5 整体模型边界及载荷设置262

18.3.6 整体模型求解262

18.3.7 子模型网格划分262

18.3.8 子模型边界设置263

18.3.9 子模型结果后处理263

18.3.10 子模型边界验证264

18.4 本章小结264

第19章 热分析265

19.1 热分析简介266

19.2 热分析实例——水杯稳态热分析267

19.2.1 问题描述267

19.2.2 几何建模267

19.2.3 材料属性设置269

19.2.4 网格划分269

19.2.5 载荷及约束设置270

19.2.6 模型求解270

19.2.7 结果后处理270

19.3 热分析实例——散热片瞬态热分析271

19.3.1 问题描述271

19.3.2 几何建模272

19.3.3 材料属性设置273

19.3.4 网格划分274

19.3.5 载荷及约束设置274

19.3.6 模型求解275

19.3.7 结果后处理275

19.4 本章小结276

第20章 热-力耦合分析277

20.1 热-力耦合分析简介278

20.2 热-力耦合分析实例——固支梁热应力分析279

20.2.1 问题描述279

20.2.2 几何建模280

20.2.3 材料属性设置280

20.2.4 网格划分280

20.2.5 瞬态传热分析281

20.2.6 热应力分析281

20.2.7 结果后处理281

20.3 热-力耦合分析实例——活塞热机耦合分析282

20.3.1 问题描述282

20.3.2 几何建模283

20.3.3 材料属性设置283

20.3.4 网格划分285

20.3.5 稳态传热分析285

20.3.6 热-力耦合分析286

20.3.7 结果后处理289

20.4 本章小结289

第21章 电磁场分析290

21.1 电磁场分析简介291

21.2 电磁场分析实例——条形磁性体磁场分析293

21.2.1 问题描述293

21.2.2 几何建模293

21.2.3 材料属性设置295

21.2.4 创建变量296

21.2.5 网格划分296

21.2.6 载荷及边界设置297

21.2.7 结果后处理297

21.3 电磁场分析实例——通电线圈磁场分布298

21.3.1 问题描述298

21.3.2 几何建模299

21.3.3 材料属性设置300

21.3.4 创建变量300

21.3.5 网格划分301

21.3.6 电流输入及边界设置301

21.3.7 结果后处理302

21.4 本章小结304

第22章 优化设计305

22.1 优化设计简介306

22.1.1 优化设计的基本概念306

22.1.2 优化设计的一般表达式306

22.1.3 优化设计分类306

22.1.4 其他概念307

22.2 优化设计实例——某定位基座拓扑优化设计307

22.2.1 问题描述308

22.2.2 几何建模308

22.2.3 材料属性设置308

22.2.4 网格划分309

22.2.5 载荷及约束设置309

22.2.6 模型求解310

22.2.7 结果后处理310

22.2.8 结果验算310

22.3 优化设计实例——固定支架优化设计311

22.3.1 问题描述311

22.3.2 几何建模312

22.3.3 材料属性设置313

22.3.4 网格划分314

22.3.5 静力学分析314

22.3.6 拓扑优化315

22.3.7 尺寸优化316

22.3.8 结果后处理320

22.4 本章小结321

第23章 流体力学分析322

23.1 流体力学简介323

23.1.1 流体静力学323

23.1.2 流体动力学323

23.1.3 WB 19.0流体仿真简介324

23.2 流体力学分析实例——简易汽车流场分析324

23.2.1 问题描述325

23.2.2 几何建模325

23.2.3 网格划分326

23.2.4 边界组设置327

23.2.5 CFX求解设置328

23.2.6 模型求解329

23.2.7 结果后处理329

23.3 流体力学分析实例——高速列车流场分析331

23.3.1 问题描述332

23.3.2 几何建模332

23.3.3 网格划分332

23.3.4 边界组设置333

23.3.5 Fluent求解设置334

23.3.6 结果后处理336

23.4 本章小结337

第24章 流固耦合分析338

24.1 流固耦合简介339

24.1.1 流体控制方程339

24.1.2 固体控制方程339

24.1.3 流固耦合方程339

24.1.4 流固耦合仿真流程340

24.2 流固耦合分析实例——收缩喷管流固耦合分析340

24.2.1 问题描述341

24.2.2 几何建模341

24.2.3 流体网格划分341

24.2.4 流体求解设置342

24.2.5 流体结果后处理344

24.2.6 结构场求解设置344

24.2.7 结构场结果后处理346

24.3 流固耦合分析实例——排气管道流固耦合分析347

24.3.1 问题描述347

24.3.2 几何建模347

24.3.3 流体网格划分347

24.3.4 流体求解设置348

24.3.5 流体结果后处理351

24.3.6 结构场求解设置352

24.3.7 结构场结果后处理353

24.4 本章小结353

参考文献354