ANSYSWorkbench2020有限元分析从入门到精通(升级版)

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编辑推荐

实例丰富,以实例为主线展开,既生动形象又简洁明了。条理清晰,讲解详细,确保自学的读者能独立学习和应用软件。

内容简介

本书以ANSYS Workbench 2020为操作平台,详细介绍软件的功能和应用,内容丰富,涉及面广,能使读者在掌握软件操作的同时,也能掌握解决相关工程领域实际问题的思路与方法,并能自如地解决本领域所出现的问题。全书分为5部分共19章,第1部分从ANSYS Workbench 2020平台的各个功能模块着手介绍常用命令的使用以及几何建模、网格划分和后处理的相关知识;第2部分以项目范例为引导,主要讲解在Workbench平台中进行的结构静力学分析、模态分析、谐响应分析、响应谱分析、瞬态动力学分析和随机振动分析等;第3部分作为结构有限元分析的进阶部分,主要讲解在Workbench平台中进行的显示动力学分析、结构非线性分析、接触分析、线性屈曲分析等;第4部分以项目范例为引导,主要讲解在Workbench平台中进行的热力学分析、疲劳分析、流体动力学分析和结构优化分析等;第5部分主要介绍多物理场耦合分析中的电磁热耦合分析。本书工程实例丰富、讲解详尽,内容循序渐进、深入浅出,适合不同基础的读者。

作者简介

陈艳霞,CAX技术联盟成员,毕业于北京航空航天大学,硕士学历,长期在教学科研第一线,拥有较高的学术专业水平。CAX技术联盟已经推出计算机辅助技术领域的科技图书多套,受到广大读者的广泛好评,为提高国内计算机辅助技术领域的水平作贡献。

章节目录

目录


第1部分


第1章 ANSYS Workbench 2020 概述 1


1.1 Workbench 2020平台界面 1


1.1.1 菜单栏 2


1.1.2 工具栏 9


1.1.3 工具箱 10


1.2 操作实例――建立用户自定义分析模板 12


1.3 本章小结 15


第2章 几何建模 16


2.1 DesignModeler几何建模概述 16


2.1.1 DesignModeler几何建模平台 17


2.1.2 菜单栏 17


2.1.3 工具栏 26


2.1.4 常用命令栏 28


2.1.5 Tree Outline(模型树) 28


2.1.6 DesignModeler的启动与草绘 31


2.1.7 DesignModeler特有操作 34


2.2 几何建模实例 41


2.2.1 几何建模实例1――实体建模 41


2.2.2 几何建模实例2――概念建模 45


2.3 本章小结 50


第3章 网格划分 51


3.1 Meshing网格划分 51


3.1.1 Meshing网格划分适用领域 51


3.1.2 Meshing网格划分方法 52


3.1.3 Meshing网格默认设置 55


3.1.4 Meshing网格尺寸设置 56


3.1.5 Meshing网格质量设置 58


3.1.6 Meshing网格膨胀层设置 64


3.1.7 Meshing网格高级选项设置 65


3.1.8 Meshing网格统计设置 66


3.2 Meshing网格划分实例 66


3.2.1 应用实例1――Inflation网格划分 67


3.2.2 应用实例2――MultiZone网格划分 71


3.3 ANSYS Workbench其他网格划分工具 77


3.3.1 ICEM CFD软件简介 77


3.3.2 TGrid软件简介 78


3.3.3 Gambit软件功能 79


3.4 本章小结 80


第4章 后处理 81


4.1 ANSYS Workbench 2020后处理 81


4.1.1 查看结果 81


4.1.2 显示结果 85


4.1.3 显示变形 85


4.1.4 应力和应变 86


4.1.5 接触结果 87


4.1.6 自定义结果显示 88


4.2 案例分析 89


4.2.1 问题描述 89


4.2.2 启动Workbench并建立分析项目 89


4.2.3 导入几何体 90


4.2.4 添加材料库 91


4.2.5 添加模型材料属性 93


4.2.6 划分网格 94


4.2.7 施加载荷与约束 94


4.2.8 结果后处理 96


4.2.9 保存与退出 99


4.3 本章小结 100


第2部分


第5章 结构静力学分析 101


5.1 线性静力学分析概述 101


5.1.1 线性静力学分析简介 101


5.1.2 线性静力学分析流程 102


5.1.3 线性静力学分析基础 102


5.2 项目分析1――实体单元静力学分析 103


5.2.1 问题描述 103


5.2.2 启动Workbench并建立分析项目 103


5.2.3 导入几何体 104


5.2.4 添加材料库 105


5.2.5 添加模型材料属性 106


5.2.6 划分网格 107


5.2.7 施加载荷与约束 108


5.2.8 结果后处理 109


5.2.9 保存与退出 111


5.3 项目分析2――梁单元线性静力学分析 111


5.3.1 问题描述 111


5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 112


5.3.3 创建几何体 112


5.3.4 添加材料库 118


5.3.5 添加模型材料属性 120


5.3.6 划分网格 121


5.3.7 施加载荷与约束 121


5.3.8 结果后处理 123


5.3.9 保存与退出 125


5.4 项目分析3――曲面实体静力学分析 126


5.4.1 问题描述 126


5.4.2 启动Workbench并建立分析项目 126


5.4.3 导入几何体 127


5.4.4 添加材料库 128


5.4.5 添加模型材料属性 129


5.4.6 划分网格 130


5.4.7 施加载荷与约束 131


5.4.8 结果后处理 133


5.4.9 保存与退出 134


5.5 项目分析4――支承座静力学分析 135


5.5.1 问题描述 135


5.5.2 添加材料和导入模型 135


5.5.3 修改模型 138


5.5.4 赋予材料和划分网格 139


5.5.5 添加约束和载荷 141


5.5.6 求解 143


5.5.7 结果后处理 143


5.5.8 保存与退出 145


5.6 项目分析5――子模型静力学分析 145


5.6.1 问题描述 145


5.6.2 启动Workbench并建立分析项目 146


5.6.3 导入几何体 146


5.6.4 添加材料库 147


5.6.5 添加模型材料属性 149


5.6.6 划分网格 150


5.6.7 施加载荷与约束 151


5.6.8 结果后处理 152


5.6.9 子模型分析 154


5.6.10 保存并退出 157


5.7 本章小结 158


第6章 模态分析 159


6.1 模态分析概述 159


6.1.1 模态分析简介 159


6.1.2 模态分析基础 160


6.2 项目分析1――计算机机箱模态分析 160


6.2.1 问题描述 161


6.2.2 启动Workbench并建立分析项目 161


6.2.3 导入几何体 161


6.2.4 添加材料库 162


6.2.5 添加模型材料属性 164


6.2.6 划分网格 165


6.2.7 施加载荷与约束 166


6.2.8 结果后处理 167


6.2.9 保存与退出 169


6.3 项目分析2――零件有预应力模态分析 170


6.3.1 问题描述 170


6.3.2 启动Workbench并建立分析项目 170


6.3.3 导入几何体 171


6.3.4 添加材料库 172


6.3.5 添加模型材料属性 173


6.3.6 划分网格 174


6.3.7 施加载荷与约束 175


6.3.8 模态分析 176


6.3.9 结果后处理 177


6.3.10 保存与退出 179


6.4 项目分析3――制动鼓模态分析 179


6.4.1 问题描述 180


6.4.2 添加材料和导入几何体 180


6.4.3 赋予材料和划分网格 181


6.4.4 添加约束和载荷 182


6.4.5 求解 183


6.4.6 结果后处理 184


6.4.7 保存与退出 186


6.5 本章小结 187


第7章 谐响应分析 188


7.1 谐响应分析概述 188


7.1.1 谐响应分析简介 188


7.1.2 谐响应分析基础 189


7.2 项目分析1――计算机机箱谐响应分析 189


7.2.1 问题描述 189


7.2.2 启动Workbench并建立分析项目 189


7.2.3 创建谐响应分析项目 190


7.2.4 施加载荷与约束 191


7.2.5 结果后处理 193


7.2.6 保存与退出 196


7.3 项目分析2――齿轮箱谐响应分析 196


7.3.1 问题描述 197


7.3.2 启动Workbench并建立分析项目 197


7.3.3 创建模态分析项目 198


7.3.4 材料选择 198


7.3.5 施加载荷与约束 199


7.3.6 模态求解 201


7.3.7 结果后处理(1) 201


7.3.8 创建谐响应分析项目 202


7.3.9 施加载荷与约束 203


7.3.10 谐响应计算 205


7.3.11 结果后处理(2) 205


7.3.12 保存与退出 207


7.4 项目分析3――丝杆谐响应分析 207


7.4.1 问题描述 208


7.4.2 添加材料和导入几何体 208


7.4.3 赋予材料和划分网格 209


7.4.4 添加约束和载荷 210


7.4.5 谐响应求解 212


7.4.6 谐响应后处理 212


7.4.7 保存与退出 216


7.5 本章小结 216


第8章 响应谱分析 217


8.1 响应谱分析简介 217


8.2 项目分析1――塔架响应谱分析 218


8.2.1 问题描述 218


8.2.2 启动Workbench并建立分析项目 218


8.2.3 导入几何体 219


8.2.4 模态分析 220


8.2.5 添加材料库 220


8.2.6 划分网格 221


8.2.7 施加约束 222


8.2.8 结果后处理(1) 223


8.2.9 响应谱分析 225


8.2.10 添加加速度谱 226


8.2.11 结果后处理(2) 228


8.2.12 保存与退出 228


8.3 项目分析2――计算机机箱响应谱分析 229


8.3.1 问题描述 229


8.3.2 启动Workbench并建立分析项目 229


8.3.3 响应谱分析 230


8.3.4 添加加速度谱 231


8.3.5 结果后处理 232


8.3.6 保存与退出 234


8.4 本章小结 234


第9章 瞬态动力学分析 235


9.1 瞬态动力学分析概述 235


9.1.1 瞬态动力学分析简介 235


9.1.2 瞬态动力学分析方程 236


9.2 项目分析1――实体梁瞬态动力学分析 236


9.2.1 问题描述 237


9.2.2 启动Workbench并建立分析项目 237


9.2.3 创建几何体 237


9.2.4 模态分析 239


9.2.5 创建材料 240


9.2.6 模态分析前处理 242


9.2.7 施加约束 243


9.2.8 结果后处理(1) 245


9.2.9 瞬态动力学分析 246


9.2.10 添加动态力载荷 247


9.2.11 结果后处理(2) 250


9.2.12 保存与退出 251


9.3 项目分析2――弹簧瞬态动力学分析 251


9.3.1 问题描述 252


9.3.2 启动Workbench并建立分析项目 252


9.3.3 创建几何体模型 252


9.3.4 模态分析 253


9.3.5 模态分析前处理 253


9.3.6 施加约束 255


9.3.7 结果后处理(1) 256


9.3.8 瞬态动力学分析 257


9.3.9 添加动态力载荷 258


9.3.10 结果后处理(2) 261


9.3.11 保存与退出 262


9.4 本章小结 263


第10章 随机振动分析 264


10.1 随机振动分析简介 264


10.2 项目分析1――实体梁随机振动分析 265


10.2.1 问题描述 265


10.2.2 启动Workbench并建立分析项目 265


10.2.3 创建几何体模型 265


10.2.4 模态分析 268


10.2.5 创建材料 268


10.2.6 模态分析前处理 270


10.2.7 施加约束 271


10.2.8 结果后处理(1) 273


10.2.9 随机振动分析 274


10.2.10 添加加速度谱 275


10.2.11 结果后处理(2) 276


10.2.12 保存与退出 277


10.3 项目分析2――弹簧随机振动分析 278


10.3.1 问题描述 278


10.3.2 启动Workbench并建立分析项目 278


10.3.3 创建几何体 279


10.3.4 模态分析 280


10.3.5 模态分析前处理 280


10.3.6 施加约束 281


10.3.7 结果后处理(1) 282


10.3.8 随机振动分析 284


10.3.9 添加动态力载荷 285


10.3.10 结果后处理(2) 286


10.3.11 保存与退出 288


10.4 本章小结 288


第3部分


第11章 显式动力学分析 289


11.1 显式动力学分析简介 289


11.1.1 ANSYS Explicit STR 289


11.1.2 ANSYS Autodyn 290


11.1.3 ANSYS LS-DYNA 290


11.2 项目分析1――钢钉受力显式动力学分析 291


11.2.1 问题描述 291


11.2.2 启动Creo Parametric 3.0 291


11.2.3 启动Workbench并建立分析项目 293


11.2.4 显式动力学分析 294


11.2.5 材料选择 295


11.2.6 材料赋予 296


11.2.7 分析前处理 297


11.2.8 施加载荷与约束 298


11.2.9 结果后处理 300


11.2.10 保存与退出 302


11.3 项目分析2――钢板成型显式动力学分析 303


11.3.1 问题描述 303


11.3.2 启动Workbench并建立分析项目 304


11.3.3 导入几何模型 304


11.3.4 材料选择 305


11.3.5 显式动力学分析前处理 306


11.3.6 施加约束 308


11.3.7 结果后处理 310


11.3.8 启动Autodyn软件 312


11.3.9 保存与退出 313


11.4 本章小结 313


第12章 结构非线性分析 314


12.1 结构非线性分析简介 314


12.1.1 Contact Type――接触类型 315


12.1.2 塑性 316


12.1.3 屈服准则 316


12.1.4 非线性分析 316


12.2 项目分析――接触大变形分析 317


12.2.1 问题描述 317


12.2.2 启动Workbench并建立分析项目 317


12.2.3 创建几何体模型 318


12.2.4 瞬态分析 319


12.2.5 创建材料 319


12.2.6 瞬态分析前处理 321


12.2.7 施加约束 323


12.2.8 结果后处理 325


12.3 本章小结 326


第13章 接触分析 327


13.1 接触分析简介 327


13.2 项目分析1――虎钳接触分析 328


13.2.1 问题描述 328


13.2.2 启动Workbench软件 328


13.2.3 导入几何体 329


13.2.4 创建分析项目 330


13.2.5 添加材料库 330


13.2.6 添加模型材料属性 332


13.2.7 创建接触 332


13.2.8 划分网格 336


13.2.9 施加载荷 336


13.2.10 结果后处理 338


13.2.11 保存与退出 339


13.3 项目分析2――装配体接触分析 339


13.3.1 问题描述 340


13.3.2 启动Workbench软件 340


13.3.3 导入几何体 341


13.3.4 创建分析项目 341


13.3.5 添加材料库 342


13.3.6 添加模型材料属性 343


13.3.7 创建接触 344


13.3.8 划分网格 347


13.3.9 施加载荷与约束 348


13.3.10 结果后处理 350


13.3.11 保存与退出 351


13.4 本章小结 351


第14章 特征值屈曲分析 352


14.1 特征值屈曲分析简介 352


14.1.1 屈曲分析 352


14.1.2 特征值屈曲分析方程 353


14.2 项目分析1――钢管特征值屈曲分析 353


14.2.1 问题描述 353


14.2.2 启动Workbench并建立分析项目 353


14.2.3 创建几何体 354


14.2.4 设置材料 356


14.2.5 添加模型材料属性 356


14.2.6 划分网格 357


14.2.7 施加载荷与约束 359


14.2.8 结果后处理(1) 361


14.2.9 特征值屈曲分析 363


14.2.10 施加载荷与约束 363


14.2.11 结果后处理(2) 365


14.2.12 保存与退出 366


14.3 项目分析2――金属容器特征值屈曲分析 366


14.3.1 问题描述 367


14.3.2 启动Workbench并建立分析项目 367


14.3.3 创建几何体 367


14.3.4 设置材料 369


14.3.5 添加模型材料属性 370


14.3.6 划分网格 370


14.3.7 施加载荷与约束 371


14.3.8 结果后处理(1) 373


14.3.9 特征值屈曲分析 375


14.3.10 施加载荷与约束 375


14.3.11 结果后处理(2) 377


14.3.12 保存与退出 378


14.4 项目分析3――工字梁特征值屈曲分析 379


14.4.1 问题描述 379


14.4.2 添加材料和导入几何体 379


14.4.3 添加屈曲分析项目 382


14.4.4 赋予材料和划分网格 382


14.4.5 添加约束和载荷 384


14.4.6 静态压力求解 386


14.4.7 屈曲分析求解 386


14.4.8 结果后处理 387


14.4.9 保存与退出 388


14.5 本章小结 388


第4部分


第15章 热力学分析 389


15.1 热力学分析简介 389


15.1.1 热力学分析目的 389


15.1.2 热力学分析方程 390


15.1.3 基本热量传递方式 390


15.2 项目分析1――杯子稳态热力学分析 391


15.2.1 问题描述 391


15.2.2 启动Workbench并建立分析项目 391


15.2.3 导入几何体 392


15.2.4 创建分析项目 393


15.2.5 添加材料库 393


15.2.6 添加模型材料属性 395


15.2.7 划分网格 396


15.2.8 施加载荷与约束 396


15.2.9 结果后处理 398


15.2.10 保存与退出 399


15.3 项目分析2――杯子瞬态热力学分析 400


15.3.1 瞬态热力学分析 400


15.3.2 设置分析选项 400


15.3.3 结果后处理 402


15.3.4 保存与退出 402


15.4 本章小结 402


第16章 疲劳分析 403


16.1 疲劳分析简介 403


16.1.1 疲劳概述 403


16.1.2 恒定振幅载荷 404


16.1.3 成比例载荷 404


16.1.4 应力定义 404


16.1.5 应力-寿命曲线 404


16.1.6 总结 405


16.2 项目分析1――椅子疲劳分析 405


16.2.1 问题描述 406


16.2.2 启动Workbench并建立分析项目 406


16.2.3 保存工程文件 406


16.2.4 更改设置 407


16.2.5 添加Fatigue Tool命令 408


16.2.6 保存与退出 410


16.3 项目分析2――实体疲劳分析 411


16.3.1 问题描述 411


16.3.2 启动Workbench并建立分析项目 411


16.3.3 导入几何体 412


16.3.4 添加材料库 412


16.3.5 进入分析界面 413


16.3.6 划分网格 413


16.3.7 施加载荷与约束 414


16.3.8 结果后处理 415


16.3.9 保存文件 416


16.3.10 添加Fatigue Tool命令 416


16.3.11 疲劳分析 417


16.3.12 保存与退出 418


16.4 本章小结 418


第17章 流体动力学分析 420


17.1 流体动力学分析概述 420


17.1.1 计算流体动力学分析 420


17.1.2 基本控制方程 423


17.2 项目分析1――三通内流场分析 426


17.2.1 问题描述 426


17.2.2 启动Workbench并建立分析项目 427


17.2.3 导入几何体 427


17.2.4 流体动力学分析 428


17.2.5 网格划分 429


17.2.6 流体动力学前处理 431


17.2.7 流体计算 434


17.2.8 结果后处理 434


17.3 项目分析2――叶轮外流场分析 437


17.3.1 问题描述 437


17.3.2 启动Workbench并建立分析项目 437


17.3.3 创建几何体模型 437


17.3.4 创建外部流场 439


17.3.5 流体动力学分析 439


17.3.6 网格划分 440


17.3.7 流体动力学前处理 442


17.3.8 流体计算 446


17.3.9 结果后处理 447


17.3.10 结构静力学分析模块 448


17.4 本章小结 453


第18章 结构优化分析 454


18.1 结构优化分析简介 454


18.1.1 优化设计概述 454


18.1.2 ANSYS Workbench结构优化分析简介 455


18.1.3 ANSYS Workbench结构优化分析工具 456


18.2 项目分析――响应曲面优化分析 456


18.2.1 问题描述 457


18.2.2 启动Workbench并建立分析项目 457


18.2.3 导入几何模型 457


18.2.4 结果后处理 463


18.3 本章小结 471


第5部分


第19章 多物理场耦合分析 472


19.1 多物理场耦合分析简介 472


19.2 项目分析1――四分裂导线电磁结构耦合分析 473


19.2.1 问题描述 473


19.2.2 启动软件与保存文档 474


19.2.3 建立电磁分析项目与读取数据 474


19.2.4 设置求解器与求解域 475


19.2.5 赋予材料属性 476


19.2.6 添加激励 477


19.2.7 划分网格与创建分析步 478


19.2.8 检查模型与求解 480


19.2.9 结果后处理(1) 480


19.2.10 创建静力学分析项目和数据共享 481


19.2.11 设定材料 483


19.2.12 划分网格 484


19.2.13 添加边界条件与映射激励 486


19.2.14 求解 487


19.2.15 结果后处理(2) 487


19.2.16 保存与退出 489


19.3 项目分析2――螺线管电磁结构耦合分析 489


19.3.1 问题描述 489


19.3.2 启动软件与保存文档 490


19.3.3 导入几何体 491


19.3.4 建立电磁分析项目与读取数据 492


19.3.5 设置求解器与求解域 495


19.3.6 赋予材料属性 496


19.3.7 添加激励 496


19.3.8 检查模型与求解 497


19.3.9 结果后处理(1) 498


19.3.10 创建静力学分析项目和数据共享 499


19.3.11 设定材料 500


19.3.12 划分网格 501


19.3.13 添加边界条件与映射 激励 502


19.3.14 求解 503


19.3.15 结果后处理(2) 504


19.3.16 保存与退出 504


19.4 本章小结 505

ANSYSWorkbench2020有限元分析从入门到精通(升级版)是2020年由电子工业出版社出版,作者陈艳霞。

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