ANSYS Workbench 17.0有限元分析從入門到精通 版權信息
- ISBN:9787302466949
- 條形碼:9787302466949 ; 978-7-302-46694-9
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ANSYS Workbench 17.0有限元分析從入門到精通 本書特色
本書通過理論結合實踐的講解方式,全面、系統地介紹了ANSYS Workbench 17.0在有限元分析領域內的具體應用,涵蓋了絕大部分用戶需要使用的功能。本書按照從簡單到復雜、從單場到多場分析的邏輯編排,每章均采用實例描述,內容完整且各章相對獨立,是一本詳細的ANSYS Workbench參考書。
全書共19章,詳細介紹了創建幾何模型、網格劃分、結果后處理等基本操作,同時也結合工程案例詳細講解了線性靜態結構分析、諧響應分析、響應譜分析、*振動分析、瞬態動力學分析、顯式動力學分析、熱分析、線性屈曲分析、結構非線性分析、接觸問題分析、優化設計、流體動力學分析、電磁場分析及多物理場耦合分析等。
本書工程實例豐富、講解詳盡,內容安排循序漸進、深入淺出,適合不同基礎的讀者。本書適合理工院校土木工程、機械工程、力學、電氣工程等相關專業的本科生、研究生及教師使用,同時也可作為工程技術人員從事工程研究的參考書。
ANSYS Workbench 17.0有限元分析從入門到精通 內容簡介
17個工程實例3.85GB素材文件本書理論結合實踐,系統地介紹了ANSYS Workbench 17.0在有限元分析領域的具體應用,涵蓋了絕大部分用戶需要使用的功能。本書按照從簡單到復雜、從單場到多場分析的邏輯編排,每章均采用實例描述,內容完整且各章相對獨立,是一本詳細的ANSYS Workbench參考書。本書主要內容包括:創建幾何模型、網格劃分、結果后處理等基本操作,同時也結合工程案例詳細講解了線性靜態結構分析、諧響應分析、響應譜分析、*振動分析、瞬態動力學分析、顯式動力學分析、熱分析、線性屈曲分析、結構非線性分析、接觸問題分析、優化設計、流體動力學分析、電磁場分析及多物理場耦合分析等。
ANSYS Workbench 17.0有限元分析從入門到精通 目錄
目 錄
第1章 初識ANSYS
Workbench 1
1.1
ANSYS Workbench 17.0概述 1
1.1.1
關于ANSYS Workbench 1
1.1.2
多物理場分析模式 2
1.1.3
項目級仿真參數管理 2
1.1.4
Workbench應用模塊 3
1.2
Workbench 17.0的基本操作界面 3
1.2.1
啟動ANSYS Workbench 3
1.2.2
ANSYS Workbench主界面 4
1.3
Workbench項目管理 7
1.3.1
復制及刪除項目 7
1.3.2
關聯項目 7
1.3.3
項目管理操作案例 8
1.3.4
設置項屬性 9
1.4
Workbench文件管理 9
1.4.1
文件目錄結構 9
1.4.2
快速生成壓縮文件 10
1.5
Workbench實例入門 11
1.5.1
案例介紹 11
1.5.2
啟動Workbench并建立分析項目 11
1.5.3
導入創建幾何體 12
1.5.4
添加材料庫 13
1.5.5
添加模型材料屬性 14
1.5.6
劃分網格 15
1.5.7
施加載荷與約束 16
1.5.8
結果后處理 18
1.5.9
保存與退出 19
1.6 本章小結 20
第2章 創建Workbench幾何模型 21
2.1 認識DesignModeler
21
2.1.1
進入DesignModeler 21
2.1.2
DesignModeler的操作界面 23
2.1.3
DesignModeler的鼠標操作 24
2.1.4
圖形選取與控制 25
2.1.5
DM幾何體 25
2.2
DesignModeler草圖模式 26
2.2.1
創建新平面 26
2.2.2
創建新草圖 26
2.2.3
草圖模式 27
2.2.4
草圖援引 28
2.3 創建3D幾何體 28
2.3.1
創建3D特征 28
2.3.2
激活體和凍結體 29
2.3.3
切片特征 30
2.3.4
抑制體 30
2.3.5
面印記 30
2.3.6
填充與包圍操作 32
2.3.7
創建多體部件體 33
2.4 導入外部CAD文件 34
2.4.1
非關聯性導入文件 34
2.4.2
關聯性導入文件 35
2.4.3
導入定位 35
2.4.4
創建場域幾何體 35
2.5 概念建模 35
2.5.1
從點生成線體 36
2.5.2
從草圖生成線體 36
2.5.3
從邊生成線體 36
2.5.4
定義橫截面 36
2.5.5
從線生成面體 39
2.5.6
從草圖生成面體 39
2.5.7
從面生成面體 40
2.6 創建幾何體的實例操作 40
2.6.1
進入DM界面 40
2.6.2
繪制零件底部圓盤 41
2.6.3
創建零件肋柱 42
2.6.4
生成線體 45
2.6.5
生成面體 45
2.6.6
保存文件并退出 46
2.7 概念建模實例操作 46
2.7.1
從CAD進入DM界面 46
2.7.2
創建線體 47
2.7.3
生成面體 48
2.7.4
創建橫截面 49
2.7.5
為線體添加橫截面 50
2.7.6
保存文件并退出 50
2.8 本章小結 50
第3章 Workbench網格劃分 51
3.1 網格劃分平臺 51
3.1.1
網格劃分特點 51
3.1.2
網格劃分方法 52
3.1.3
網格劃分技巧 53
3.1.4
網格劃分流程 54
3.1.5
網格尺寸策略 54
3.2
3D幾何網格劃分 54
3.2.1
四面體網格的優缺點 55
3.2.2
四面體網格劃分時的常用參數 55
3.2.3
四面體算法 55
3.2.4
四面體膨脹 57
3.3 網格參數設置 57
3.3.1
默認參數設置 59
3.3.2
尺寸控制 59
3.3.3
膨脹控制 62
3.3.4
網格信息 64
3.4 掃掠網格劃分 64
3.4.1
掃掠劃分方法 64
3.4.2
掃掠網格控制 66
3.5 多區網格劃分 66
3.5.1
多區劃分方法 66
3.5.2
多區網格控制 67
3.6 網格劃分案例 68
3.6.1
自動網格劃分案例 68
3.6.2
網格劃分控制案例 72
3.7 本章小結 79
第4章 Mechanical基礎 80
4.1 關于Mechanical
80
4.2
Mechanical的基本操作 81
4.2.1
啟動Mechanical 81
4.2.2
Mechanical操作界面 81
4.2.3
鼠標控制 84
4.3 材料參數輸入控制 85
4.3.1
進入Engineering Data應用程序 85
4.3.2
材料庫 85
4.3.3
添加材料 86
4.3.4
添加材料屬性 87
4.4
Mechanical 前處理操作 88
4.4.1
幾何分支 88
4.4.2
接觸與點焊 89
4.4.3
坐標系 91
4.4.4
分析設置 92
4.5 施加載荷和約束 93
4.5.1
施加載荷 94
4.5.2
施加約束 96
4.6 模型求解 96
4.7 結果后處理 98
4.7.1
結果顯示 98
4.7.2
變形顯示 99
4.7.3
應力和應變 99
4.7.4
接觸結果 100
4.7.5
自定義結果顯示 101
4.8 本章小結 102
第5章 線性靜態結構分析 103
5.1 線性靜態結構分析概述
103
5.2 線性靜態結構的分析流程
104
5.2.1
幾何模型 104
5.2.2
材料特性 105
5.2.3
定義接觸區域 105
5.2.4
劃分網格 105
5.2.5
施加載荷和邊界條件 105
5.2.6
模型求解控制 106
5.2.7
結果后處理 106
5.3 風力發電機葉片靜態結構分析
106
5.3.1
問題描述 106
5.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 106
5.3.3
導入幾何體 107
5.3.4
添加材料庫 108
5.3.5
添加模型材料屬性 111
5.3.6
劃分網格 113
5.3.7
施加載荷與約束 114
5.3.8
結果后處理(設置求解項) 116
5.3.9
求解并顯示求解結果 117
5.3.10
更改材料觀察分析結果 119
5.3.11
保存與退出 122
5.4 本章小結 122
第6章 模態分析 123
6.1 模態分析概述 123
6.2
Workbench模態分析流程 124
6.2.1
幾何體和質點 125
6.2.2
接觸區域 125
6.2.3
分析類型 126
6.2.4
載荷和約束 126
6.2.5
求解模型 127
6.3 飛機機翼模態分析 127
6.3.1
問題描述 127
6.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 128
6.3.3
導入幾何體 129
6.3.4
添加材料庫 129
6.3.5
修改模型材料屬性 131
6.3.6
劃分網格 132
6.3.7
施加固定約束 133
6.3.8
結果后處理(設置求解項) 134
6.3.9
求解并顯示求解結果 135
6.3.10
保存與退出 136
6.4 風力發電機葉片預應力模態分析 136
6.4.1
打開結構靜態分析 136
6.4.2
創建預應力模態分析項目 137
6.4.3
結果后處理 138
6.4.4
求解并顯示求解結果 139
6.4.5
保存與退出 141
6.5 本章小結 141
第7章 諧響應分析 142
7.1 諧響應分析概述 142
7.2 諧響應分析流程 143
7.2.1
施加簡諧載荷 144
7.2.2
求解方法 145
7.2.3
查看結果 145
7.3 連接轉軸的諧響應分析
146
7.3.1
問題描述 146
7.3.2
Workbench基礎操作 146
7.3.3
創建多體部件體及抑制體 147
7.3.4
網格參數設置 148
7.3.5
施加載荷與約束 150
7.3.6
設置求解選項 152
7.3.7
求解并顯示求解結果 152
7.3.8
保存與退出 155
7.4 本章小結 155
第8章 響應譜分析 156
8.1 譜分析概述 156
8.2 響應譜分析流程 156
8.3 地震位移下的響應譜分析
158
8.3.1
問題描述 158
8.3.2
啟動Workbench進入DM界面 158
8.3.3
創建模型 159
8.3.4
添加材料 165
8.3.5
為體添加材料 166
8.3.6
劃分網格 167
8.3.7
施加固定約束 169
8.3.8
提取模態參數設置 169
8.3.9
查看模態分析結果 170
8.3.10
添加響應譜位移 172
8.3.11
提取響應譜分析結果 172
8.3.12
查看分析結果 173
8.3.13
保存與退出 174
8.4 本章小結 175
第9章 隨機振動分析 176
9.1 隨機振動分析概述 176
9.2 隨機振動分析流程 177
9.3 梁板結構的隨機振動分析
178
9.3.1
問題描述 178
9.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 179
9.3.3
修改模型 179
9.3.4
生成多體部件體 183
9.3.5
劃分網格 183
9.3.6
施加固定約束 185
9.3.7
提取模態參數設置 186
9.3.8
查看模態分析結果 187
9.3.9
添加功率譜位移 188
9.3.10
提取隨機振動的分析結果 189
9.3.11
查看隨機振動的分析結果 190
9.3.12
保存與退出 192
9.4 本章小結 192
第10章 瞬態動力學分析 193
10.1
瞬態動力學分析概述 193
10.2
瞬態動力學分析流程 193
10.2.1
幾何模型 194
10.2.2
時間步長 195
10.2.3
運動副 195
10.2.4
彈簧 195
10.2.5
阻尼 196
10.2.6
載荷和約束 196
10.2.7
后處理中查看結果 196
10.3
汽車主軸的瞬態動力學分析 196
10.3.1
問題描述 196
10.3.2
Workbench基礎操作 197
10.3.3
為體添加材料特性 197
10.3.4
創建坐標系 198
10.3.5
劃分網格 199
10.3.6
施加載荷與約束 200
10.3.7
設置求解選項 201
10.3.8
求解并顯示求解結果 204
10.3.9
保存與退出 207
10.4
本章小結 207
第11章 顯式動力學分析 208
11.1
顯式動力學分析概述 208
11.1.1
顯式算法與隱式算法的區別 208
11.1.2
ANSYS中的顯式動力學模塊 209
11.2
顯式動力學分析流程 209
11.3
質量塊沖擊薄板的顯式動力學分析 210
11.3.1
問題描述 210
11.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 210
11.3.3
建立幾何模型 211
11.3.4
添加材料特性 214
11.3.5
添加模型材料屬性 216
11.3.6
劃分網格 218
11.3.7
施加載荷與約束 220
11.3.8
提取顯式動力學分析結果 221
11.3.9
求解并顯示求解結果 222
11.3.10
保存與退出 225
11.4
本章小結 226
第12章 熱分析 227
12.1
傳熱概述 227
12.1.1
傳熱方式 227
12.1.2
熱分析類型 228
12.1.3
非線性熱分析 229
12.1.4
邊界條件或初始條件 229
12.2
熱分析流程 229
12.2.1
幾何模型 230
12.2.2
實體接觸 230
12.2.3
導熱率 231
12.2.4
施加載荷 232
12.2.5
熱邊界條件 232
12.2.6
熱應力分析 232
12.2.7
結果后處理 233
12.3
散熱器的熱分析 234
12.3.1
問題描述 234
12.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 234
12.3.3
導入幾何體 235
12.3.4
添加材料庫 236
12.3.5
添加模型材料屬性 238
12.3.6
劃分網格 238
12.3.7
施加載荷與約束 239
12.3.8
結果后處理(設置求解項) 241
12.3.9
求解并顯示求解結果 242
12.3.10
熱應變分析 242
12.3.11
保存文件 244
12.3.12
更改材料進行求解 245
12.3.13
保存并退出 246
12.4
本章小結 246
第13章 特征值屈曲分析 247
13.1
屈曲分析概述 247
13.1.1
關于歐拉屈曲 247
13.1.2
線性屈曲的計算 248
13.1.3
線性屈曲分析的特點 249
13.2
線性屈曲的分析過程 249
13.2.1
幾何體和材料屬性 249
13.2.2
接觸區域 250
13.2.3
載荷與約束 250
13.2.4
屈曲設置 250
13.2.5
模型求解 251
13.2.6
結果檢查 252
13.3
桁架結構的抗屈曲分析 252
13.3.1
問題描述
252
13.3.2
Workbench基礎操作 253
13.3.3
創建多體部件體 254
13.3.4
網格參數設置 255
13.3.5
施加載荷與約束 256
13.3.6
設置求解選項 257
13.3.7
求解并顯示求解結果 258
13.3.8
保存與退出 260
13.4
本章小結 260
第14章 結構非線性分析 261
14.1
結構非線性分析概述 261
14.2
結構非線性分析流程 263
14.2.1
超彈性材料 264
14.2.2
塑性材料 266
14.3
銷軸的結構非線性分析 270
14.3.1
問題描述 271
14.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 271
14.3.3
創建幾何體 272
14.3.4
添加模型材料屬性 277
14.3.5
劃分網格 280
14.3.6
求解載荷步數的設置 282
14.3.7
施加載荷與約束 283
14.3.8
結果后處理(設置求解項) 284
14.3.9
求解并顯示求解結果 286
14.3.10
保存與退出 290
14.4
本章小結 291
第15章 接觸問題分析 292
15.1
接觸問題分析概述 292
15.1.1
罰函數法和增強拉格朗日法 292
15.1.2
拉格朗日乘數法 293
15.1.3
多點約束法 293
15.2
接觸問題分析流程 294
15.2.1
接觸剛度與滲透 294
15.2.2
接觸類型 295
15.2.3
對稱/非對稱行為 295
15.2.4
施加摩擦接觸 296
15.2.5
檢查接觸結果 297
15.3
軸承內外套的接觸分析 297
15.3.1
問題描述 297
15.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 297
15.3.3
創建幾何體 298
15.3.4
添加模型材料屬性 306
15.3.5
設置接觸選項 308
15.3.6
劃分網格 309
15.3.7
施加載荷與約束 311
15.3.8
結果后處理(設置求解項) 313
15.3.9
求解并顯示求解結果 314
15.3.10
保存與退出 316
15.4
本章小結 316
第16章 Workbench優化設計 317
16.1
Design Exploration概述 317
16.1.1
參數定義 317
16.1.2
設定優化方法 317
16.1.3
Design Exploration選項 318
16.1.4
Design Exploration特點 318
16.1.5
Design Exploration操作界面 319
16.2
Design Exploration優化設計基礎 320
16.2.1
參數設置 320
16.2.2
響應曲面優化 321
16.2.3
響應曲面 323
16.2.4
實驗設計 324
16.2.5
六西格瑪分析 326
16.3
連接板的優化設計 327
16.3.1
問題描述 328
16.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 328
16.3.3
導入幾何體 328
16.3.4
添加材料庫 330
16.3.5
添加模型材料屬性 331
16.3.6
劃分網格 332
16.3.7
施加約束與載荷 333
16.3.8
結果后處理(設置求解項) 335
16.3.9
求解并顯示求解結果 336
16.3.10
觀察優化參數 336
16.3.11
響應曲面 339
16.3.12
觀察新設計點的結果 342
16.3.13
保存與退出 343
16.4
本章小結 343
第17章 流體動力學分析 344
17.1
流體動力學基礎 344
17.1.1
質量守恒方程 344
17.1.2
動量守恒方程 344
17.1.3
能量守恒方程 345
17.1.4
湍流模型 345
17.2
流體動力學的分析流程 346
17.3
基于Fluent的導彈流體動力學分析 347
17.3.1
案例介紹 347
17.3.2
啟動Workbench并建立分析項目 347
17.3.3
導入幾何體 348
17.3.4
劃分網格 350
17.3.5
網格檢查與處理 352
17.3.6
設置物理模型和材料 354
17.3.7
設置操作環境和邊界條件 355
17.3.8
設置求解方法和控制參數 356
17.3.9
設置監視窗口和初始化 356
17.3.10
求解和退出 359
17.3.11
計算結果的后處理 360
17.3.12
保存與退出 366
17.4
本章小結 366
第18章 電磁場分析 367
18.1
電磁場基本理論 367
18.1.1
麥克斯韋方程組 367
18.1.2
電磁場微分方程 368
18.1.3
ANSYS Workbench平臺電磁分析 369
18.1.4
ANSYS Maxwell軟件電磁分析 370
18.2
導體磁場計算 371
18.2.1
啟動ANSYS Electronics Desktop 2016并建立分析項目 371
18.2.2
建立幾何模型 372
18.2.3
設置求解域 372
18.2.4
定義材料屬性 372
18.2.5
邊界條件與激勵 374
18.2.6
求解計算 374
18.2.7
圖表顯示 376
18.2.8
加載Maxwell工程文件 377
18.2.9
保存與退出 377
18.3
電感計算 378
18.3.1
啟動Workbench并建立分析項目 378
18.3.2
建立幾何模型 378
18.3.3
建立求解器及求解域 379
18.3.4
添加材料 379
18.3.5
網格劃分 380
18.3.6
求解計算 382
18.3.7
保存與退出 383
18.4
本章小結 383
第19章 多物理場耦合分析 384
19.1
多物理場耦合分析概述 384
19.2
電磁熱耦合分析 385
19.2.1
問題描述 385
19.2.2
軟件啟動與保存 386
19.2.3
建立電磁分析 386
19.2.4
建立幾何模型 388
19.2.5
設置求解域 390
19.2.6
賦予材料屬性 390
19.2.7
添加激勵 391
19.2.8
添加分析步 392
19.2.9
模型檢查與計算 392
19.2.10
后處理 393
19.2.11
創建數據共享 394
19.2.12
設定材料 396
19.2.13
劃分網格 397
19.2.14
添加邊界條件與映射激勵 398
19.2.15
求解計算 399
19.2.16
后處理 399
19.3
本章小結 400
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ANSYS Workbench 17.0有限元分析從入門到精通 作者簡介
丁欣碩,高級工程師,已從事機械設計及仿真計算工作十余年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等軟件,曾出版《ANSYS Workbench 14.0從入門到精通》等計算機圖書,并利用業余時間創建了中國CAX聯盟論壇。