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第1章 ANSYS Workbench 14.0概述1

1.1 ANSYS软件简介1

1.2 ANSYS Workbench 14.0平台及模块3

1.2.1 Workbench平台界面4

1.2.2菜单栏5

1.2.3工具栏13

1.2.4工具箱13

1.3 Workbench与SolidWorks软件集成设置17

1.4本章小结20

第2章 ANSYS Workbench几何建模21

2.1 DesignModeler平台概述21

2.1.1 DesignModeler平台界面21

2.1.2菜单栏21

2.1.3工具栏30

2.1.4常用命令栏32

2.1.5 Tree Outline（模型树）33

2.2 DesignModeler几何建模35

2.2.1 DesignModeler零件建模36

2.2.2 DesignModeler装配体建模41

2.2.3 DesignModeler导入Creo Parametric软件几何数据47

2.2.4 DesignModeler导入SolidWorks软件几何数据51

2.2.5 DesignModeler建模工具55

2.2.6 DesignModeler概念建模工具63

2.3 DesignModeler几何建模综合实例69

2.4本章小结79

第3章 Meshing网格划分80

3.1 Meshing平台概述80

3.1.1 Workbench平台界面81

3.1.2菜单栏81

3.1.3工具栏84

3.1.4用户图形操作窗口85

3.1.5模型树及详细设置窗口86

3.2 Meshing网格剖分90

3.2.1 Meshing网格划分适用领域90

3.2.2 Meshing网格划分方法91

3.2.3 Meshing网格默认设置94

3.2.4 Meshing网格尺寸设置95

3.2.5 Meshing网格膨胀层设置99

3.2.6 Meshing网格Patch Conforming选项100

3.2.7 Meshing网格高级选项100

3.2.8 Meshing网格损伤设置100

3.2.9 Meshing网格评估统计101

3.3 Meshing网格剖分实例107

3.3.1应用实例一——网格尺寸控制107

3.3.2应用实例二——扫掠网格划分115

3.3.3应用实例三——多区域网格划分122

3.4 ICEM CFD简介与实例128

3.4.1 ICEM CFD软件功能128

3.4.2 ICEM CFD软件界面129

3.4.3 ICEM CFD网格划分实例129

3.5本章小结136

第4章 Workbench结果后处理137

4.1 Mechanical基本操作137

4.1.1关于Mechanical137

4.1.2启动Mechanical138

4.1.3 Mechanical操作界面138

4.1.4鼠标控制141

4.2材料参数输入控制141

4.2.1进入Engineering Data应用程序141

4.2.2材料库142

4.2.3添加材料143

4.2.4添加材料属性144

4.3 Mechanical前处理操作145

4.3.1几何分支145

4.3.2接触与点焊146

4.3.3坐标系149

4.3.4网格划分150

4.3.5分析设置150

4.4施加载荷和约束151

4.4.1约束和载荷151

4.4.2惯性载荷152

4.4.3力载荷152

4.4.4热载荷153

4.4.5常见约束154

4.5模型求解154

4.6后处理操作156

4.6.1查看结果156

4.6.2结果显示160

4.6.3变形显示160

4.6.4应力和应变161

4.6.5接触结果162

4.6.6自定义结果显示163

4.7本章小结164

第5章 结构静力学分析165

5.1线性静力分析简介165

5.1.1线性静力分析165

5.1.2线性静力分析流程166

5.1.3线性静力分析基础167

5.2静力分析实例1——实体静力分析167

5.2.1问题描述167

5.2.2启动Workbench并建立分析项目168

5.2.3导入创建几何体168

5.2.4添加材料库170

5.2.5添加模型材料属性171

5.2.6划分网格172

5.2.7施加载荷与约束173

5.2.8结果后处理175

5.2.9保存与退出176

5.2.10读者演练176

5.3静力分析实例2——梁单元线性静力分析177

5.3.1问题描述177

5.3.2启动Workbench并建立分析项目178

5.3.3创建几何体178

5.3.4添加材料库184

5.3.5添加模型材料属性185

5.3.6划分网格186

5.3.7施加载荷与约束187

5.3.8结果后处理188

5.3.9保存与退出191

5.3.10读者演练191

5.4静力分析实例3——复杂实体静力分析191

5.4.1问题描述192

5.4.2启动Workbench并建立分析项目192

5.4.3导入创建几何体192

5.4.4添加材料库194

5.4.5添加模型材料属性195

5.4.6划分网格196

5.4.7施加载荷与约束197

5.4.8结果后处理199

5.4.9保存与退出201

5.4.10读者演练201

5.5静力分析实例4——大变形静力学分析201

5.5.1问题描述201

5.5.2使用Solid Works 2012建模202

5.5.3导入模型207

5.5.4设定材料属性207

5.5.5划分网格208

5.5.6定义约束及边界条件208

5.5.7求解及后处理210

5.5.8开启大变形开关再次求解211

5.5.9求解及后处理212

5.5.10保存并退出213

5.6本章小结213

第6章 结构动力学分析214

6.1结构动力学分析简介214

6.1.1结构动力学分析214

6.1.2结构动力学分析的阻尼215

6.2模态分析简介215

6.2.1模态分析216

6.2.2模态分析基础216

6.2.3预应力模态分析217

6.3模态分析实例1——模态分析217

6.3.1问题描述217

6.3.2启动Workbench并建立分析项目217

6.3.3导入创建几何体218

6.3.4添加材料库219

6.3.5添加模型材料属性221

6.3.6划分网格222

6.3.7施加载荷与约束222

5.3.8结果后处理223

6.3.9保存与退出226

6.4模态分析实例2——有预应力模态分析226

6.4.1问题描述226

6.4.2启动Workbench并建立分析项目226

6.4.3导入创建几何体227

6.4.4添加材料库229

6.4.5添加模型材料属性230

6.4.6划分网格231

6.4.7施加载荷与约束232

6.4.8模态分析233

6.4.9后处理234

6.4.10保存与退出236

6.4.11读者演练236

6.5响应谱分析简介236

6.5.1频谱的定义237

6.5.2响应谱分析的基本概念237

6.6响应谱分析实例——钢构架响应谱分析239

6.6.1问题描述239

6.6.2启动Workbench并建立分析项目240

6.6.3导入几何体模型240

6.6.4模态分析241

6.6.5添加材料库242

6.6.6划分网格242

6.6.7施加约束243

6.6.8结果后处理244

6.6.9响应谱分析246

6.6.10添加加速度谱247

6.6.11后处理249

6.6.12保存与退出250

6.6.13读者演练250

6.7随机振动分析简介251

6.8随机振动分析实例——钢构架随机振动分析252

6.8.1问题描述252

6.8.2启动Workbench并建立分析项目253

6.8.3创建几何体模型253

6.8.4模态分析254

6.8.5添加材料库254

6.8.6划分网格254

6.8.7施加约束255

6.8.8结果后处理256

6.8.9随机振动分析257

6.8.10添加动态力载荷258

6.8.11后处理260

6.8.12保存与退出262

6.8.13读者演练262

6.9谐响应分析简介262

6.9.1谐响应分析简介262

6.9.2谐响应分析的载荷与输出263

6.9.3谐响应分析通用方程263

6.10谐响应分析实例——底座架谐响应分析264

6.10.1问题描述264

6.10.2启动Workbench并建立分析项目264

6.10.3创建模态分析项目265

6.10.4材料选择266

6.10.5施加载荷与约束266

6.10.6模态求解268

6.10.7后处理269

6.10.8创建响应谱分析项目270

6.10.9施加载荷与约束270

6.10.10谐响应计算272

6.10.11结果后处理272

6.10.12保存与退出274

6.10.13读者演练274

6.11线性屈曲分析简介274

6.11.1结构稳定性274

6.11.2线性屈曲分析275

6.12线性屈曲分析实例1——圆筒屈曲分析275

6.12.1问题描述276

6.12.2启动Workbench并建立分析项目276

6.12.3创建几何体276

6.12.4设置材料280

6.12.5添加模型材料属性280

6.12.6划分网格280

6.12.7施加载荷与约束281

6.12.8结果后处理282

6.12.9线性屈曲分析284

6.12.10施加载荷与约束285

6.12.11结果后处理286

6.12.12保存与退出287

6.12.13读者演练287

6.13线性屈曲分析实例2——线性屈曲分析288

6.13.1案例介绍289

6.13.2建模289

6.13.3开启模块并导入模型293

6.13.4划分网格295

6.13.5定义约束及边界条件296

6.13.6求解及后处理299

6.13.7保存并退出303

6.13.8读者演练303

6.14瞬态动力学分析简介303

6.14.1瞬态动力学分析简介303

6.14.2瞬态动力学分析基本公式303

6.15瞬态动力学分析实例——钢构架地震分析304

6.15.1问题描述304

6.15.2启动Workbench并建立分析项目305

6.15.3创建几何体模型305

6.15.4瞬态动力学分析306

6.15.5添加材料库306

6.15.6划分网格306

6.15.7施加约束307

6.15.8结果后处理310

6.15.9保存与退出313

6.15.10读者演练313

6.16本章小结313

第7章 热力学分析314

7.1热力学分析简介314

7.1.1热力学分析目的314

7.1.2热力学分析314

7.1.3基本传热方式315

7.2稳态热学分析实例1——热传递与对流分析316

7.2.1问题描述316

7.2.2启动Workbench并建立分析项目316

7.2.3导入几何体模型317

7.2.4创建分析项目318

7.2.5添加材料库318

7.2.6添加模型材料属性319

7.2.7划分网格320

7.2.8施加载荷与约束321

7.2.9结果后处理322

7.2.10保存与退出324

7.2.11读者演练324

7.3稳态热学分析实例2——热传递与对流分析325

7.3.1问题描述325

7.3.2启动Workbench并建立分析项目325

7.3.3导入几何体模型326

7.3.4创建分析项目327

7.3.5添加材料库327

7.3.6添加模型材料属性328

7.3.7划分网格329

7.3.8施加载荷与约束330

7.3.9结果后处理333

7.3.10保存与退出334

7.3.11读者演练334

7.4稳态热学分析实例3——水杯热学分析334

7.4.1案例介绍334

7.4.2启动Workbench并建立分析项目335

7.4.3定义材料参数335

7.4.4导入模型335

7.4.5划分网格336

7.4.6定义荷载337

7.4.7求解及后处理339

7.4.8保存并退出343

7.5瞬态热学分析——散热片瞬态热学分析343

7.5.1问题描述343

7.5.2启动Workbench并建立分析项目344

7.5.3导入几何体模型344

7.5.4创建分析项目345

7.5.5添加材料库345

7.5.6添加模型材料属性347

7.5.7划分网格348

7.5.8施加载荷与约束348

7.5.9瞬态热学分析350

7.5.10设置分析选项350

7.5.11后处理351

7.5.12保存与退出353

7.6本章小结353

第8章 接触分析354

8.1接触分析简介354

8.2静态接触分析实例——挖掘机臂受力分析356

8.2.1问题描述356

8.2.2启动Workbench软件356

8.2.3导入几何体模型357

8.2.4创建分析项目358

8.2.5添加材料库359

8.2.6添加模型材料属性359

8.2.7接触设置359

8.2.8划分网格359

8.2.9施加载荷与约束360

8.2.10结果后处理362

8.2.11保存与退出364

8.2.12读者演练365

8.3动态接触分析实例——移动滑块接触分析365

8.3.1问题描述365

8.3.2启动Workbench软件365

8.3.3导入几何体模型366

8.3.4创建分析项目367

8.3.5添加材料库367

8.3.6添加模型材料属性369

8.3.7创建接触370

8.3.8划分网格371

8.3.9施加载荷与约束372

8.3.10结果后处理374

8.3.11保存与退出377

8.3.12读者演练378

8.4本章小结378

第9章 电磁场分析379

9.1电磁场基本理论379

9.1.1麦克斯韦方程379

9.1.2一般形式的电磁场微分方程380

9.1.3电磁场中常见边界条件381

9.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析382

9.1.5 ANSOFT软件电磁分析382

9.2 Electic电场分析实例——直流传导383

9.2.1问题描述384

9.2.2启动Workbench并建立分析项目384

9.2.3保存工程文件384

9.2.4几何文件385

9.2.5边界条件设定386

9.2.6求解计算387

9.2.7后处理387

9.2.8保存与退出387

9.3 Maxwell电场分析实例——直流传导388

9.3.1启动Workbench并建立分析项目388

9.3.2建立几何模型389

9.3.3边界条件设定391

9.3.4求解计算392

9.3.5后处理392

9.3.7保存与退出394

9.4本章小结394

第10章 疲劳分析395

10.1疲劳分析简介395

10.2疲劳分析实例——轴疲劳分析397

10.2.1问题描述397

10.2.2启动Workbench并建立分析项目397

10.2.3导入创建几何体398

10.2.4添加材料库398

10.2.5添加模型材料属性398

10.2.6划分网格399

10.2.7施加载荷与约束399

10.2.8结果后处理401

10.2.9保存文件402

10.2.10启动nCode程序402

10.2.11疲劳分析404

10.2.12保存与退出406

10.3本章小结406

第11章 复合材料分析407

11.1复合材料概论407

11.2 ANSYS ACP模块功能概述408

11.3复合材料静力学分析实例——复合板受力分析411

11.3.1问题描述411

11.3.2启动Workbench软件411

11.3.3静力分析项目412

11.3.4定义复合材料数据413

11.3.5数据更新415

11.3.6 ACP复合材料定义416

11.3.7有限元计算423

11.3.8后处理423

11.3.9 ACP专业后处理工具424

11.3.10保存与退出426

11.4本章小结427

第12章 结构优化分析428

12.1优化分析简介428

12.1.1优化设计概述428

12.1.2 Workbench结构优化分析简介429

12.1.3 Workbench结构优化分析430

12.2优化分析实例——响应曲面优化分析430

12.2.1问题描述430

12.2.2启动Workbench并建立分析项目430

12.2.3导入几何模型431

12.2.4结果后处理435

12.3本章小结439

第13章 流体动力学分析440

13.1流体动力学分析简介440

13.1.1流体动力学分析440

13.1.2 CFD基础443

13.2流体动力学实例——CFX内流场分析450

13.2.1问题描述450

13.2.2启动Workbench并建立分析项目451

13.2.3创建几何体模型451

13.2.4网格划分452

13.2.5流体动力学前处理454

13.2.6流体计算458

13.2.7结果后处理459

13.3流体动力学实例——FLUENT流场分析461

13.3.1问题描述461

13.3.2软件启动与保存461

13.3.3导入几何数据文件462

13.3.4网格设置463

13.3.5进入FLUENT平台464

13.3.6材料选择466

13.3.7设置几何属性466

13.3.8流体边界条件466

13.3.9求解器设置468

13.3.10结果后处理469

13.4本章小结471

第14章 多物理场耦合分析472

14.1多物理场耦合分析简介472

14.1.1多物理场耦合分析472

14.1.2多物理场应用场合473

14.2耦合实例1——Maxwell和Mechanical电磁热结构耦合474

14.2.1问题描述474

14.2.2软件启动与保存474

14.2.3建立电磁分析475

14.2.4几何模型建立477

14.2.5求解域的设置479

14.2.6赋予材料属性480

14.2.7添加激励481

14.2.8分析步创建481

14.2.9模型检查与计算482

14.2.10后处理482

14.2.11创建热学分析和数据共享483

14.2.12材料设定485

14.2.13网格划分486

14.2.14添加边界条件与映射激励487

14.2.15求解计算489

14.2.16后处理489

14.2.17应力计算490

14.2.18读者演练491

14.3耦合实例2——Maxwell和Mechanical线圈电磁结构耦合491

14.3.1问题描述491

14.3.2软件启动与保存492

14.3.3导入几何数据文件492

14.3.4求解器与求解域的设置493

14.3.5赋予材料属性494

14.3.6添加激励495

14.3.7模型检查与计算496

14.3.8后处理497

14.3.9创建力学分析和数据共享499

14.3.10材料设定500

14.3.11网格划分502

14.3.12添加边界条件与映射激励502

14.3.13求解计算504

14.3.14后处理504

14.4耦合实例3——FLUENT和Mechanical流体结构耦合分析505

14.4.1问题描述505

14.4.2软件启动与保存505

14.4.3导入几何数据文件506

14.4.4抑制几何508

14.4.5网格设置508

14.4.6进入FLUENT平台510

14.4.7材料选择511

14.4.8设置几何属性512

14.4.9流体边界条件512

14.4.10求解器设置514

14.4.11结构力学计算516

14.4.12材料设定517

14.4.13网格划分518

14.4.14添加边界条件与映射激励518

14.4.15求解计算519

14.4.16后处理520

14.4.17读者演练520

14.5耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合521

14.5.1问题描述521

14.5.2软件启动与保存521

14.5.3导入几何数据文件522

14.5.4求解器与求解域的设置523

14.5.5赋予材料属性523

14.5.6添加激励525

14.5.7模型检查与计算527

14.5.8后处理527

14.5.9创建流体力学分析和数据共享530

14.5.10 DM中几何数据文件530

14.5.11传递数据533

14.5.12网格设置533

14.5.13进入FLUENT平台535

14.5.14材料选择536

14.5.15设置几何属性537

14.5.16流体边界条件538

14.5.17求解器设置539

14.5.18 CFD——Post后处理操作541

14.6本章小结543

附录 添加Workbench材料545

参考文献548