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第1章 初识ANSYS Workbench 1 3.01

1.1 ANSYS Workbench 1 3.0概述1

1.1.1 关于ANSYS Workbench2

1.1.2 多物理场分析模式2

1.1.3 项目级仿真参数管理2

1.1.4 Workbench应用模块3

1.1.5 Workbench应用方式3

1.2 Workbench 13.0的基本操作界面3

1.2.1 启动ANSYS Workbench4

1.2.2 ANSYS Workbench主界面5

1.3 Workbench项目管理7

1.3.1 复制及删除项目8

1.3.2 关联项目8

1.3.3 项目管理操作案例9

1.3.4 设置项属性10

1.4 Workbench文件管理10

1.4.1 文件目录结构10

1.4.2 快速生成压缩文件11

1.5 Workbench实例入门12

1.5.1 案例介绍12

1.5.2 启动Workbench并建立分析项目12

1.5.3 导入创建几何体13

1.5.4 添加材料库14

1.5.5 添加模型材料属性16

1.5.6 划分网格17

1.5.7 施加载荷与约束17

1.5.8 结果后处理19

1.5.9 保存与退出21

1.6 本章小结22

第2章 创建Workbench几何模型23

2.1 认识DesignModeler23

2.1.1 进入DesignModeler23

2.1.2 DesignModeler的操作界面25

2.1.3 DesignModeler的鼠标操作27

2.1.4 图形选取与控制27

2.1.5 DM几何体27

2.2 DesignModeler草图模式28

2.2.1 创建新平面28

2.2.2 创建新草图29

2.2.3 草图模式29

2.2.4 草图援引30

2.3 创建3D几何体30

2.3.1 创建3D特征31

2.3.2 激活体和冻结体31

2.3.3 切片特征32

2.3.4 抑制体33

2.3.5 面印记33

2.3.6 填充与包围操作35

2.3.7 创建多体部件体36

2.4 导入外部CAD文件37

2.4.1 非关联性导入文件38

2.4.2 关联性导入文件38

2.4.3 导入定位38

2.4.4 创建场域几何体38

2.5 概念建模38

2.5.1 从点生成线体39

2.5.2 从草图生成线体39

2.5.3 从边生成线体40

2.5.4 定义横截面40

2.5.5 对齐横截面42

2.5.6 偏移横截面42

2.5.7 从线创建面体43

2.5.8 从草图生成面体43

2.5.9 从面生成面体44

2.6 创建几何体的实例操作44

2.6.1 进入DM界面44

2.6.2 绘制零件底部圆盘45

2.6.3 创建零件肋柱46

2.6.4 生成线体49

2.6.5 生成面体49

2.6.6 保存文件并退出50

2.7 概念建模实例操作50

2.7.1 从CAD进入DM界面50

2.7.2 创建线体52

2.7.3 生成面体53

2.7.4 创建横截面54

2.7.5 为线体添加横截面55

2.7.6 保存文件并退出55

2.8 本章小结56

第3章 Workbench划分网格57

3.1 网格划分平台57

3.1.1 网格划分特点57

3.1.2 网格划分方法58

3.1.3 网格划分技巧59

3.1.4 网格划分流程60

3.1.5 网格尺寸策略60

3.2 3D几何网格划分61

3.2.1 四面体网格的优缺点61

3.2.2 四面体网格划分时的常用参数61

3.2.3 四面体算法62

3.2.4 四面体膨胀63

3.3 网格参数设置63

3.3.1 缺省参数设置65

3.3.2 尺寸控制66

3.3.3 膨胀控制69

3.3.4 网格信息71

3.4 扫掠网格划分71

3.4.1 扫掠划分方法71

3.4.2 扫掠网格控制73

3.5 多区网格划分73

3.5.1 多区划分方法73

3.5.2 多区网格控制74

3.6 网格划分案例75

3.6.1 自动网格划分案例75

3.6.2 网格划分控制案例79

3.7 本章小结87

第4章 Mechanical基础88

4.1 关于Mechanical88

4.2 Mechanical的基本操作89

4.2.1 启动Mechanical89

4.2.2 Mechanical操作界面89

4.2.3 鼠标控制92

4.3 材料参数输入控制93

4.3.1 进入Engineering Data应用程序93

4.3.2 材料库93

4.3.3 添加材料95

4.3.4 添加材料属性95

4.4 Mechanical前处理操作97

4.4.1 几何分支97

4.4.2 接触与点焊98

4.4.3 坐标系101

4.4.4 分析设置102

4.5 施加载荷和约束103

4.5.1 施加载荷104

4.5.2 施加约束106

4.6 模型求解107

4.7 结果后处理109

4.7.1 结果显示109

4.7.2 变形显示110

4.7.3 应力和应变110

4.7.4 接触结果112

4.7.5 自定义结果显示112

4.8 本章小结113

第5章 线性静态结构分析114

5.1 线性静态结构分析概述114

5.2 线性静态结构的分析流程115

5.2.1 几何模型115

5.2.2 材料特性116

5.2.3 定义接触区域116

5.2.4 划分网格116

5.2.5 施加载荷和边界条件116

5.2.6 模型求解控制117

5.2.7 结果后处理117

5.3 风力发电机叶片静态结构分析117

5.3.1 问题描述117

5.3.2 启动Workbench并建立分析项目118

5.3.3 导入几何体119

5.3.4 添加材料库119

5.3.5 添加模型材料属性124

5.3.6 划分网格125

5.3.7 施加载荷与约束127

5.3.8 结果后处理（设置求解项）128

5.3.9 求解并显示求解结果130

5.3.10 更改材料观察分析结果132

5.3.11 保存与退出135

5.4 本章小结136

第6章 模态分析137

6.1 模态分析概述137

6.1.1 模态分析概述137

6.1.2 有预应力的模态分析138

6.2 Workbench模态分析流程138

6.2.1 几何体和质点139

6.2.2 接触区域140

6.2.3 分析类型140

6.2.4 载荷和约束141

6.2.5 求解模型141

6.3 飞机机翼模态分析142

6.3.1 问题描述142

6.3.2 启动Workbench并建立分析项目142

6.3.3 导入几何体143

6.3.4 添加材料库144

6.3.5 修改模型材料属性146

6.3.6 划分网格147

6.3.7 施加固定约束148

6.3.8 结果后处理（设置求解项）149

6.3.9 求解并显示求解结果150

6.3.10 保存与退出152

6.4 风力发电机叶片预应力模态分析152

6.4.1 打开结构静力分析152

6.4.2 创建预应力模态分析项目153

6.4.3 结果后处理154

6.4.4 求解并显示求解结果155

6.4.5 保存与退出157

6.5 本章小结158

第7章 谐响应分析159

7.1 谐响应分析概述159

7.2 谐响应分析流程160

7.2.1 施加简谐载荷161

7.2.2 求解方法162

7.2.3 查看结果162

7.3 连接转轴的谐响应分析163

7.3.1 问题描述163

7.3.2 Workbench基础操作163

7.3.3 创建多体部件体及抑制体164

7.3.4 网格参数设置166

7.3.5 施加载荷与约束168

7.3.6 设置求解选项170

7.3.7 求解并显示求解结果171

7.3.8 保存与退出174

7.4 本章小结174

第8章 响应谱分析175

8.1 谱分析概述175

8.2 响应谱分析流程175

8.3 地震位移谱下的结构响应分析177

8.3.1 问题描述177

8.3.2 启动Workbench进入DM界面177

8.3.3 创建模型179

8.3.4 添加材料185

8.3.5 为体添加材料186

8.3.6 划分网格187

8.3.7 施加固定约束189

8.3.8 提取模态参数设置190

8.3.9 查看模态分析结果191

8.3.10 添加响应谱位移193

8.3.11 提取响应谱分析结果194

8.3.12 查看分析结果195

8.3.13 保存与退出195

8.4 本章小结196

第9章 随机振动分析197

9.1 随机振动分析概述197

9.2 随机振动分析流程198

9.3 梁板结构的随机振动分析199

9.3.1 问题描述199

9.3.2 启动Workbench并建立分析项目200

9.3.3 修改模型201

9.3.4 生成多体部件体204

9.3.5 划分网格205

9.3.6 施加固定约束208

9.3.7 提取模态参数设置208

9.3.8 查看模态分析结果209

9.3.9 添加功率谱位移211

9.3.10 提取随机振动的分析结果212

9.3.11 查看随机振动的分析结果213

9.3.12 保存与退出215

9.4 本章小结215

第10章 瞬态动力学分析216

10.1 瞬态动力学分析概述216

10.2 瞬态动力学分析流程216

10.2.1 几何模型218

10.2.2 时间步长218

10.2.3 运动副218

10.2.4 弹簧219

10.2.5 阻尼219

10.2.6 载荷和约束219

10.2.7 后处理中查看结果219

10.3 汽车主轴的瞬态动力学分析220

10.3.1 问题描述220

10.3.2 Workbench基础操作220

10.3.3 为体添加材料特性221

10.3.4 创建坐标系222

10.3.5 划分网格223

10.3.6 施加载荷与约束224

10.3.7 设置求解选项225

10.3.8 求解并显示求解结果228

10.3.9 保存与退出232

10.4 本章小结233

第11章 显式动力学分析234

11.1 显式动力学分析概述234

11.1.1 显式算法与隐式算法的区别234

11.1.2 ANSYS中的显式动力学模块235

11.2 显式动力学分析流程236

11.3 质量块冲击薄板的显式动力学分析237

11.3.1 问题描述237

11.3.2 启动Workbench并建立分析项目237

11.3.3 建立几何模型238

11.3.4 添加材料特性242

11.3.5 添加模型材料属性244

11.3.6 划分网格245

11.3.7 施加载荷与约束248

11.3.8 提取显式动力学分析结果249

11.3.9 求解并显示求解结果251

11.3.10 保存与退出253

11.4 本章小结254

第12章 热分析255

12.1 传热概述255

12.1.1 传热方式255

12.1.2 热分析类型256

12.1.3 非线性热分析257

12.1.4 边界条件或初始条件257

12.2 热分析流程257

12.2.1 几何模型258

12.2.2 实体接触258

12.2.3 导热率259

12.2.4 施加载荷260

12.2.5 热边界条件260

12.2.6 热应力分析261

12.2.7 结果后处理262

12.3 散热器的热分析263

12.3.1 问题描述263

12.3.2 启动Workbench并建立分析项目263

12.3.3 导入几何体264

12.3.4 添加材料库265

12.3.5 添加模型材料属性267

12.3.6 划分网格268

12.3.7 施加载荷与约束269

12.3.8 结果后处理（设置求解项）271

12.3.9 求解并显示求解结果272

12.3.10 热应变分析272

12.3.11 保存文件275

12.3.12 更改材料进行求解275

12.3.13 保存并退出276

12.4 本章小结277

第13章 线性屈曲分析278

13.1 线性屈曲分析概述278

13.1.1 关于欧拉屈曲278

13.1.2 线性屈曲的计算279

13.1.3 线性屈曲分析的特点280

13.2 线性屈曲的分析过程280

13.2.1 几何体和材料属性281

13.2.2 接触区域281

13.2.3 载荷与约束281

13.2.4 屈曲设置282

13.2.5 模型求解282

13.2.6 结果检查283

13.3 桁架结构的抗屈曲分析283

13.3.1 问题描述284

13.3.2 Workbench基础操作284

13.3.3 创建多体部件体285

13.3.4 网格参数设置287

13.3.5 施加载荷与约束288

13.3.6 设置求解选项289

13.3.7 求解并显示求解结果290

13.3.8 保存与退出293

13.4 本章小结293

第14章 结构非线性分析294

14.1 结构非线性分析概述294

14.2 结构非线性分析流程296

14.2.1 超弹性材料297

14.2.2 塑性材料300

14.3 销轴的结构非线性分析305

14.3.1 问题描述305

14.3.2 启动Workbench并建立分析项目306

14.3.3 创建几何体306

14.3.4 添加模型材料属性312

14.3.5 划分网格315

14.3.6 求解载荷步数的设置318

14.3.7 施加载荷与约束318

14.3.8 结果后处理（设置求解项）320

14.3.9 求解并显示求解结果322

14.3.10 保存与退出328

14.4 本章小结328

第15章 接触问题分析329

15.1 接触问题分析概述329

15.1.1 罚函数法和增强拉格朗日法329

15.1.2 拉格朗日乘数法330

15.1.3 多点约束法330

15.1.4 各方法接触探测的特点331

15.2 接触问题分析流程331

15.2.1 接触刚度与渗透332

15.2.2 接触类型333

15.2.3 对称／非对称行为333

15.2.4 施加摩擦接触334

15.2.5 检查接触结果335

15.3 轴承内外套接触分析335

15.3.1 问题描述335

15.3.2 启动Workbench并建立分析项目336

15.3.3 创建几何体337

15.3.4 添加模型材料属性346

15.3.5 设置接触选项347

15.3.6 划分网格348

15.3.7 施加载荷与约束350

15.3.8 结果后处理（设置求解项）352

15.3.9 求解并显示求解结果353

15.3.10 保存与退出355

15.4 本章小结355

第16章 Workbench优化设计356

16.1 Design Explorer概述356

16.1.1 参数定义356

16.1.2 设定优化方法356

16.1.3 Design Explorer项目357

16.1.4 Design Explorer特点357

16.1.5 Design Explorer操作界面358

16.2 Design Exploration优化设计基础359

16.2.1 参数设置359

16.2.2 目标驱动优化360

16.2.3 响应曲面363

16.2.4 实验设计364

16.2.5 六西格玛分析367

16.3 连接板的优化设计368

16.3.1 问题描述368

16.3.2 启动Workbench并建立分析项目368

16.3.3 导入几何体369

16.3.4 添加材料库371

16.3.5 添加模型材料属性372

16.3.6 划分网格373

16.3.7 施加约束与载荷375

16.3.8 结果后处理（设置求解项）376

16.3.9 求解并显示求解结果377

16.3.10 观察优化参数378

16.3.11 响应曲面382

16.3.12 观察新设计点的结果386

16.3.13 保存与退出386

16.4 本章小结387

第17章 流体动力学分析388

17.1 流体动力学基础388

17.1.1 质量守恒方程388

17.1.2 动量守恒方程388

17.1.3 能量守恒方程389

17.1.4 湍流模型389

17.2 流体动力学的分析流程390

17.3 基于Fluent的导弹流体动力学分析391

17.3.1 案例介绍391

17.3.2 启动Workbench并建立分析项目391

17.3.3 导入几何体393

17.3.4 划分网格394

17.3.5 网格检查与处理397

17.3.6 设置物理模型和材料399

17.3.7 设置操作环境和边界条件400

17.3.8 设置求解方法和控制参数401

17.3.9 设置监视窗口和初始化402

17.3.10 求解和退出406

17.3.11 计算结果的后处理406

17.3.12 保存与退出412

17.4 基于Fluent的灭火器流体动力学分析412

17.4.1 案例介绍412

17.4.2 启动Workbench并建立分析项目（Fluent）413

17.4.3 导入几何体414

17.4.4 划分网格415

17.4.5 网格检查与处理420

17.4.6 设置物理模型和材料422

17.4.7 设置操作环境和边界条件423

17.4.8 设置求解方法和控制参数424

17.4.9 设置监视窗口和初始化425

17.4.10 求解和退出426

17.4.11 计算结果的后处理427

17.4.12 保存与退出432

17.5 基于CFX的灭火器流体动力学分析433

17.5.1 建立分析项目（CFX）433

17.5.2 划分网格（CFX）434

17.5.3 设置分析类型436

17.5.4 设置流体区域参数437

17.5.5 设置边界条件438

17.5.6 设置求解器440

17.5.7 设置输出控制441

17.5.8 运行求解器441

17.5.9 计算结果的后处理443

17.5.10 保存与退出444

17.6 本章小结444