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第1章ANSYS 13.0 Workbench平台的使用1

1.1有限元分析与ANSYS 13.0软件1

1.2 ANSYS 13.0 Workbench数值模拟的一般过程2

1.2.1 ANSYS 13.0 Workbench界面3

1.2.2设计分析流程6

1.2.3使用分析系统8

1.2.4使用Workbench功能20

1.2.5参数化设计及仿真优化21

1.2.6自定义数值模拟分析流程22

1.3 ANSYS 13.0 Workbench窗口管理23

1.3.1 Workbench窗口管理功能23

1.3.2 Workbench窗口紧凑模式23

1.4 ANSYS 13.0 Workbench菜单功能及使用23

1.5 ANSYS 13.0 Workbench文件结构26

1.6本章小结27

第2章DesignModeler 几何建模技术及操作案例28

2.1 DesignModeler几何建模技术概述28

2.1.1几何建模方法及工作流程28

2.1.2 DesignModeler简介29

2.1.3控制鼠标操作29

2.1.4 DesignModeler用户界面29

2.1.5选择过滤器及操作案例31

2.2平面与草图34

2.2.1平面与草图及操作案例34

2.2.2草图绘制及操作案例36

2.2.3草图标注及操作案例37

2.2.4草图约束38

2.2.5草图编辑及操作案例39

2.2.6草图援引及操作案例42

2.2.7草图投影及操作案例43

2.2.8草图技巧44

2.3 3D模型44

2.3.1重要的DM概念44

2.3.2生成3D特征46

2.3.3命名选择及操作案例47

2.3.4拉伸特征及操作案例48

2.3.5旋转特征及操作案例52

2.3.6扫掠特征及操作案例53

2.3.7蒙皮特征及操作案例55

2.3.8抽壳特征及操作案例56

2.3.9倒圆特征57

2.3.10倒角特征58

2.3.11阵列特征58

2.3.12体操作特征59

2.3.13布尔操作60

2.3.14面删除特征60

2.3.15边删除特征61

2.3.16切片特征61

2.3.17点特征61

2.3.18 3D建模操作案例——排气装置62

2.3.19概念建模67

2.3.20创建线体68

2.3.21 3D曲线69

2.3.22创建面体69

2.4几何模型清理及修补70

2.4.1分析工具71

2.4.2修补工具71

2.4.3中面提取工具72

2.4.4接合工具72

2.4.5包围工具及操作案例72

2.4.6面分割工具72

2.4.7对称工具73

2.4.8填充工具及操作案例73

2.4.9表面延伸工具及操作案例74

2.4.10表面补片工具及操作案例76

2.4.11合并工具及操作案例76

2.4.12连接工具77

2.4.13投影工具及操作案例77

2.4.14 CAD模型清理及修补操作案例78

2.4.15 CAD模型简化操作案例83

2.5 CAD连接及参数化87

2.5.1 CAD连接87

2.5.2 DM中的参数及参数管理器89

2.6本章小结90

第3章ANSYS 13.0 Workbench网格划分及操作案例91

3.1 ANSYS 13.0 Workbench网格划分概述91

3.2 ANSYS 13.0 Workbench网格划分91

3.2.1网格划分过程92

3.2.2设置物理场及网格划分方法92

3.2.3整体网格控制98

3.2.4局部网格控制105

3.2.5虚拟拓扑108

3.2.6连接关系与几何构型109

3.2.7预览和生成网格110

3.2.8检查网格质量111

3.3网格划分控制案例——转动曲柄装配体114

3.4多体零件共享拓扑及匹配网格划分案例120

3.5装配体薄层扫掠网格划分案例122

3.6本章小结124

第4章ANSYS 13.0 Workbench结构静力分析及案例解析125

4.1结构静力分析方法125

4.2结构静力分析工作界面125

4.3工程数据中定义材料属性127

4.4几何模型128

4.5构造几何130

4.6坐标系131

4.7连接关系133

4.7.1接触133

4.7.2关节连接及关节装配与配置案例136

4.7.3弹簧连接144

4.7.4梁连接145

4.7.5端点释放146

4.8模型网格划分146

4.9分析设置146

4.10载荷与约束148

4.11求解选项156

4.12结果后处理157

4.12.1变形158

4.12.2应力和应变158

4.12.3能量160

4.12.4线性化应力161

4.12.5工具162

4.12.6结果探测164

4.12.7图形显示166

4.12.8求解组合167

4.12.9求解收敛168

4.13结构线性静力分析案例——悬臂梁端部受载168

4.13.1一维数值模拟169

4.13.2 3D数值模拟172

4.13.3结果分析与解读178

4.14结构线性静力分析案例——机车轮轴强度校核179

4.14.1数值模拟过程179

4.14.2结果分析与解读184

4.15 结构线性静力分析案例——压力容器筒体封头连接的强度分析及应力评定184

4.15.1数值模拟过程184

4.15.2结果分析与解读188

4.16结构线性静力分析案例——冷却器缓冲罐组合载荷数值模拟188

4.16.1数值模拟过程190

4.16.2结果分析与解读196

4.17本章小结199

第5章ANSYS 13.0 Workbench结构非线性及案例解析200

5.1结构非线性概述200

5.1.1非线性行为200

5.1.2非线性分类200

5.1.3使用线性求解器求解非线性问题201

5.1.4处理非线性有限元问题202

5.2结构非线性分析方法202

5.2.1建立非线性分析模型202

5.2.2分析设置204

5.2.3步长控制204

5.2.4求解控制205

5.2.5非线性控制【Nonlinear Controls】205

5.2.6评估非线性结果207

5.3结构几何非线性静力分析案例——受压圆板大变形207

5.3.1数值模拟过程207

5.3.2结果分析与解读208

5.4结构非线性静力分析案例——超弹材料厚壁圆筒受内压209

5.4.1数值模拟过程209

5.4.2结果分析与解读212

5.5结构接触非线性静力分析案例——液压夹紧装置213

5.5.1数值模拟过程213

5.5.2结果分析与解读218

5.6本章小结218

第6章ANSYS 13.0 Workbench屈曲分析及案例解析219

6.1 ANSYS 13.0 Workench线性屈曲分析219

6.1.1线性屈曲分析概述219

6.1.2线性屈曲分析方法219

6.2分析案例——压管线性失稳221

6.2.1数值模拟过程221

6.2.2结果分析与解读222

6.3分析案例——外压容器的失稳问题223

6.3.1线性屈曲分析的数值模拟过程223

6.3.2非线性屈曲分析的数值模拟过程225

6.3.3结果分析与解读229

6.4分析案例——压力容器的局部失稳问题229

6.4.1极限载荷分析的数值模拟过程230

6.4.2结果分析与解读233

6.5本章小结233

第7章ANSYS 13.0 Workbench结构动力分析基础234

7.1动力学分析基础234

7.1.1动力学特性及分析目的234

7.1.2 ANSYS 13.0 Workbench中动力分析类型235

7.1.3求解器算法236

7.1.4质量矩阵236

7.1.5阻尼236

7.2本章小结242

第8章ANSYS 13.0 Workbench模态分析及案例解析243

8.1模态分析概念及应用243

8.2模态分析过程243

8.3模态分析案例——单自由度无阻尼自由振动系统模型244

8.3.1数值模拟过程245

8.3.2结果分析及解读247

8.4预应力模态分析案例——刹车尖叫问题247

8.4.1分析方法248

8.4.2 Workbench中采用完全非线性扰动模态法分析刹车尖叫问题253

8.5本章小结264

第9章ANSYS 13.0 Workbench谐响应分析及案例解析265

9.1谐响应分析基础265

9.1.1谐响应分析概念265

9.1.2谐响应分析的目的及应用265

9.1.3谐响应分析运动方程265

9.1.4谐响应分析要点266

9.1.5谐响应分析过程266

9.2谐响应分析案例——双层建筑在横向载荷作用下的谐响应269

9.2.1数值模拟过程269

9.2.2结果分析与解读272

9.3谐响应分析案例——设备支架频率响应问题272

9.3.1数值模拟过程273

9.3.2结果分析与解读278

9.4本章小结282

第10章ANSYS 13.0 Workbench响应谱分析及案例解析283

10.1谱分析基础283

10.1.1谱分析283

10.1.2响应谱分析概念及应用283

10.1.3响应谱分析过程284

10.2单点响应谱分析案例——钢结构的地震响应285

10.2.1数值模拟过程286

10.2.2结果分析与解读289

10.3本章小结289

第11章ANSYS 13.0 Workbench随机振动分析及案例解析290

11.1随机振动分析基础290

11.1.1随机振动分析概念及应用290

11.1.2随机振动分析方法291

11.2随机振动分析案例——电路板的随机响应292

11.2.1数值模拟过程292

11.2.2结果分析与解读296

11.3本章小结297

第12章ANSYS 13.0 Workbench结构瞬态动力分析及案例解析298

12.1结构瞬态动力分析基础298

12.2分析案例——球铰连接的送靶机构头部组件的瞬态响应300

12.2.1数值模拟过程301

12.2.2结果分析与解读304

12.3刚体动力分析案例——回转机构构件的运动响应305

12.3.1刚体运动数值模拟过程305

12.3.2柔体动力数值模拟过程309

12.3.3结果分析与解读310

12.4本章小结311

第13章ANSYS 13.0 Workbench刚体动力分析及案例解析312

13.1刚体动力分析基础312

13.1.1刚体动力分析概述312

13.1.2刚体动力分析方法312

13.2分析案例——回转机构构件的运动响应313

13.2.1数值模拟过程313

13.2.2结果分析与解读314

13.3分析案例——运动载荷导入结构静力分析314

13.3.1数值模拟过程314

13.3.2结果分析与解读317

13.4本章小结317

第14章ANSYS 13.0 Workbench结构显式动力分析及案例解析318

14.1结构显示动力分析概述318

14.1.1结构显示动力分析概述318

14.1.2结构显示动力分析方法318

14.2结构显示动力分析案例—结构物跌落319

14.2.1数值模拟过程319

14.2.2结果分析与解读324

14.3本章小结324

第15章ANSYS 13.0 Workbench设计优化及案例解析325

15.1 ANSYS 13.0 Design Exploration设计探索325

15.2目标驱动优化分析案例——吊钩结构优化325

15.2.1数值模拟过程326

15.2.2结果分析与解读331

15.3 ANSYS 13.0 Workbench结构形状优化基础331

15.4分析案例——固定支架的形状优化332

15.5本章小结334

第16章ANSYS 13.0 Workbench结构热分析及案例解析335

16.1热分析概述335

16.1.1传热的基本方式335

16.1.2传热过程337

16.1.3稳态传热和瞬态传热337

16.1.4线性与非线性338

16.1.5符号与单位338

16.1.6材料属性339

16.1.7几何模型339

16.1.8接触339

16.1.9分析设置340

16.1.10载荷与边界条件342

16.1.11结果与后处理345

16.2 ANSYS 13.0 Workbench稳态热分析346

16.3稳态热分析案例——保温桶的对流传热347

16.3.1数值模拟过程348

16.3.2结果分析与解读350

16.4 ANSYS 13.0 Workbench瞬态热分析351

16.5瞬态热分析案例——钢球淬火354

16.5.1数值模拟过程354

16.5.2结果分析与解读357

16.6本章小结358

第17章ANSYS 13.0 Workbench低频电磁场分析及案例解析359

17.1电场分析基础359

17.2分析案例——平行板电极间导体的电导359

17.2.1数值模拟过程360

17.2.2结果分析及解读361

17.3磁场分析基础362

17.4分析案例——C型磁铁磁场分析364

17.4.1数值模拟过程365

17.4.2结果分析与解读367

17.5分析案例——绕组线圈磁场分析368

17.5.1数值模拟过程368

17.5.2结果分析与解读371

17.6本章小结371

第18章ANSYS 13.0 Workbench多场耦合分析及案例解析372

18.1 ANSYS 13.0 Workbench多场耦合分析概述372

18.2稳态热-结构耦合分析案例——辐射杆件热应力372

18.2.1数值模拟过程373

18.2.2结果分析与解读376

18.3瞬态热-结构分析案例——电路板瞬态传热的热应力376

18.3.1数值模拟过程376

18.3.2结果分析与解读380

18.4热-结构直接耦合分析案例——摩擦生热381

18.4.1数值模拟过程381

18.4.2结果分析与解读386

18.5热电耦合分析基础387

18.5.1热电耦合分析概述387

18.5.2热电耦合分析方法389

18.6热电耦合分析案例——导线传热389

18.6.1数值模拟过程390

18.6.2结果分析与解读392

18.7热电耦合分析案例——热电制冷392

18.7.1数值模拟过程393

18.7.2结果分析与解读396

18.8热电耦合分析案例——热电发生器396

18.8.1数值模拟过程397

18.8.2结果分析与解读399

18.9流体-结构共轭传热分析案例——管内流体的对流换热400

18.9.1数值模拟过程401

18.9.2结果分析与解读404

18.10本章小结405

参考资料406