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第1部分 ANSYS 14.5Workbench基础技术1

第1章 ANSYS 14.5Workbench入门概述1

1.1 ANSYS 14.5Workbench概述1

1.1.1 ANSYS 14.5Workbench的特点2

1.1.2 ANSYS 14.5Workbench的功能3

1.2 ANSYS 14.5Workbench用户操作界面4

1.2.1 启动ANSYS Workbench4

1.2.2 ANSYS Workbench用户界面4

1.3 ANSYS Workbench项目管理12

1.3.1 分析项目组成12

1.3.2 创建分析项目12

1.3.3 删除分析项目13

1.3.4 复制项目13

1.3.5 项目关联与链接14

1.4 ANSYS 14.5Workbench分析的基本过程14

1.5 本章小结15

第2章 ANSYS 14.5Workbench建立分析模型16

2.1 DesignModeler概述16

2.1.1 DesignModeler模块的特点16

2.1.2 DesignModeler用户界面17

2.1.3 鼠标选择操作21

2.2 二维草图绘制22

2.2.1 二维草图简介22

2.2.2 创建新平面22

2.2.3 创建新草图25

2.2.4 创建草图元素——Draw26

2.2.5 编辑草图元素——Modify32

2.2.6 标注草图尺寸——Dimension37

2.2.7 草图几何约束——Constraints38

2.2.8 草图设置——Settings39

2.3 实体特征建模39

2.3.1 基础实体建模40

2.3.2 拉伸特征——Extrude43

2.3.3 旋转特征——Revolve45

2.3.4 扫描特征——Sweep45

2.3.5 放样特征——Skin/Loft45

2.4 实体特征编辑和操作46

2.4.1 抽壳——Thin/Surface46

2.4.2 倒圆角特征46

2.4.3 倒角特征——Chamfer47

2.4.4 阵列特征——Pattern48

2.4.5 体操作特征——Body Operation48

2.4.6 布尔运算——Boolean49

2.4.7 切片特征——Slice49

2.4.8 面删除——Face Delete49

2.4.9 边删除——Edge Delete50

2.5 实体建模工具50

2.5.1 激活和冻结体——Unfreeze和Freeze50

2.5.2 抑制体和取消——Suppress Body和Unsuppress Body51

2.5.3 命名选择——Named Selection51

2.5.4 中面——Mid-Surface51

2.5.5 包围——Enclosure52

2.5.6 对称——Symmetry52

2.5.7 填充——Fill53

2.5.8 组合单体零件——Form New Part53

2.6 概念建模54

2.6.1 创建线体54

2.6.2 定义截面——Cross Section56

2.6.3 绘制面体57

2.7 参数化建模59

2.7.1 提取参数59

2.7.2 参数管理器60

2.8 CAD数据导入Workbench61

2.8.1 ANSYS Workbench与SolidWorks集成设置61

2.8.2 直接读取模式63

2.8.3 双向关联模式64

2.9 本章小结64

第3章 ANSYS 14.5Workbench建立有限元模型65

3.1 设置材料属性65

3.1.1 进入Engineering Data应用程序65

3.1.2 工程数据源和材料库66

3.1.3 添加现有材料68

3.1.4 添加新材料库及材料属性70

3.2 有限元网格概述72

3.2.1 Workbench网格划分界面——Meshing界面72

3.2.2 网格类型78

3.3 全局网格控制79

3.3.1 网格分析类型79

3.3.2 相关性和关联中心——Relevance和Relevance Center81

3.3.3 全局单元尺寸——Element Size82

3.3.4 初始尺寸种子——Initial Size Seed83

3.3.5 平滑和过渡——Smoothing和Transition83

3.3.6 跨度中心角——Span Angle Center85

3.3.7 高级尺寸功能——Use Advanced Size Function85

3.3.8 膨胀层——Inflation87

3.3.9 三角曲面划分器选项——Patch Conforming88

3.3.10 网格高级选项——Advanced88

3.3.11 网格损伤设置——Defeaturing89

3.3.12 网格评估统计——Statistics89

3.4 局部网格控制94

3.4.1 启动局部网格控制命令94

3.4.2 局部尺寸——Sizing95

3.4.3 接触尺寸——Contact Sizing97

3.4.4 细化——Refinement97

3.4.5 映射面划分——Mapped Face Meshing98

3.4.6 匹配控制——Match Control99

3.4.7 收缩控制——Pinch100

3.4.8 膨胀——Inflation100

3.5 网格划分方法102

3.5.1 网格划分方法简介102

3.5.2 自动划分方法——Automatic103

3.5.3 四面体方法——Tetrahedrons104

3.5.4 六面体方法——Hex Dominant105

3.5.5 扫掠方法——Sweep105

3.5.6 多区域——MultiZone107

3.6 网格工具109

3.6.1 生成和预览网格110

3.6.2 剖面110

3.6.3 命名选项112

3.7 本章小结112

第4章 ANSYS 14.5 Workbench求解和后处理113

4.1 Mechanical简介113

4.2 Mechunical用户界面113

4.2.1 启动Mechanical113

4.2.2 Mechunical界面114

4.2.3 鼠标控制117

4.3 Mechanical基本操作118

4.4 模型求解122

4.4.1 设置求解器122

4.4.2 Workbench环境直接求解123

4.4.3 导入ANSYS经典环境求解123

4.5 结果数据后处理125

4.5.1 变形显示125

4.5.2 应力和应变126

4.5.3 工具127

4.5.4 图形显示结果129

4.5.5 动画显示结果132

4.6 本章小结132

第2部分 ANSYS 14.5Workbench应用实例133

第5章 ANSYS 14.5Workbench结构静力学分析实例133

5.1 结构静力学分析概述133

5.1.1 线性结构静力分析基础133

5.1.2 工程数据和几何模型134

5.1.3 构造几何136

5.1.4 分析设置137

5.1.5 载荷和约束139

5.2 实例1——薄板平面受力结构分析148

5.2.1 实例说明148

5.2.2 分析思路149

5.2.3 具体分析过程149

5.2.4 实例总结157

5.3 实例2——托架体的结构分析157

5.3.1 实例说明157

5.3.2 分析思路157

5.3.3 具体分析过程158

5.3.4 实例总结168

5.4 实例3——拉杆式桁架的结构分析169

5.4.1 实例说明169

5.4.2 分析思路169

5.4.3 具体分析过程169

5.4.4 实例总结176

5.5 本章小结177

第6章 ANSYS 14.5Workbench结构动力学分析实例178

6.1 结构动力学分析概述178

6.1.1 结构动力学简介178

6.1.2 模态分析基础知识179

6.1.3 谐响应分析基础知识181

6.1.4 响应谱分析基础知识186

6.2 实例1——轴和轴承座模态分析189

6.2.1 实例说明189

6.2.2 分析思路189

6.2.3 具体分析过程189

6.2.4 实例总结197

6.3 实例2——压榨机架的谐响应分析197

6.3.1 实例说明197

6.3.2 分析思路197

6.3.3 具体分析过程197

6.3.4 实例总结207

6.4 实例3——桁架的响应谱分析207

6.4.1 实例说明207

6.4.2 分析思路207

6.4.3 具体分析过程207

6.4.4 实例总结214

6.5 本章小结214

第7章 ANSYS 14.5Workbench疲劳分析实例215

7.1 疲劳分析概述215

7.1.1 疲劳分析基础215

7.1.2 疲劳分析术语216

7.1.3 疲劳工具218

7.2 实例1——篮圈的疲劳分析219

7.2.1 实例说明219

7.2.2 分析思路220

7.2.3 具体分析过程220

7.2.4 实例总结230

7.3 实例2——轴零件的疲劳分析231

7.3.1 实例说明231

7.3.2 分析思路231

7.3.3 具体分析过程231

7.3.4 实例总结244

7.4 本章小结244

第8章 ANSYS 14.5Workbench结构非线性分析实例245

8.1 结构非线性分析概述245

8.1.1 结构非线性分析简介245

8.1.2 结构非线性分类246

8.1.3 接触分析简介247

8.2 实例1——夹钳大变形分析253

8.2.1 实例说明253

8.2.2 分析思路254

8.2.3 具体分析过程254

8.2.4 实例总结263

8.3 实例2——套杆静态接触分析264

8.3.1 实例说明264

8.3.2 分析思路264

8.3.3 具体分析过程264

8.3.4 实例总结271

8.4 实例3——轴盘动态接触分析271

8.4.1 实例说明271

8.4.2 分析思路272

8.4.3 具体分析过程272

8.4.4 实例总结280

8.5 本章小结280

第9章 ANSYS 14.5Workbench屈曲分析实例281

9.1 屈曲分析概述281

9.1.1 屈曲分析基础281

9.1.2 屈曲分析类型282

9.2 实例1——风扇罩线性屈曲分析283

9.2.1 实例说明283

9.2.2 分析思路283

9.2.3 具体分析过程283

9.2.4 实例总结290

9.3 实例2——工字梁非线性屈曲分析290

9.3.1 实例说明290

9.3.2 分析思路290

9.3.3 具体分析过程290

9.3.4 实例总结299

9.4 本章小结299

第10章 ANSYS 14.5Workbench刚体动力学分析实例300

10.1 刚体动力学分析概述300

10.1.1 刚体动力学分析基础300

10.1.2 定义连接301

10.1.3 载荷和约束304

10.1.4 分析设置305

10.2 实例1——连杆机构运动分析306

10.2.1 实例说明306

10.2.2 分析思路306

10.2.3 具体分析过程306

10.2.4 实例总结314

10.3 实例2——压气机动力学分析315

10.3.1 实例说明315

10.3.2 分析思路315

10.3.3 具体分析过程315

10.3.4 实例总结327

10.4 实例3——门机构运动分析327

10.4.1 实例说明327

10.4.2 分析思路328

10.4.3 具体分析过程328

10.4.4 实例总结338

10.5 本章小结338

第11章 ANSYS 14.5Workbench结构热分析实例339

11.1 结构热分析概述339

11.1.1 传热方式339

11.1.2 热分析类型341

11.1.3 热分析中的接触343

11.1.4 热分析中的载荷和边界条件345

11.2 实例1——芯片稳态热分析347

11.2.1 实例说明347

11.2.2 分析思路347

11.2.3 具体分析过程348

11.2.4 实例总结358

11.3 实例2——芯片瞬态传热分析358

11.3.1 实例说明358

11.3.2 分析思路358

11.3.3 具体分析过程359

11.3.4 实例总结363

11.4 实例3——齿轮淬火瞬态热分析363

11.4.1 实例说明363

11.4.2 分析思路363

11.4.3 具体分析过程364

11.4.4 实例总结374

11.5 本章小结374

第12章 ANSYS 14.5Workbench结构优化分析实例375

12.1 优化设计概述375

12.1.1 优化设计类型375

12.1.2 Design Exploration简介376

12.2 实例1——夹钳拓扑优化分析377

12.2.1 实例说明377

12.2.2 分析思路377

12.2.3 具体分析过程378

12.2.4 实例总结383

12.3 实例2——连接片结构优化分析383

12.3.1 实例说明383

12.3.2 分析思路384

12.3.3 具体分析过程384

12.3.4 实例总结397

12.4 实例3——散热器响应曲面优化分析397

12.4.1 实例说明397

12.4.2 分析思路398

12.4.3 具体分析过程398

12.4.4 实例总结414

12.5 本章小结414

参考文献415