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ANSYS Workbench 16.0超级学习手册

作者 黄志新
出版社 人民邮电出版社
出版日期 2016-06-01
页数 630
格式 Paper book / ebook (PDF)
ISBN 9787115422675
价格 89
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出版信息

ISBN:9787115422675
语言:简体中文
包装/印刷类型:1
开本:16开
出版时间:2016-06-01
页数:630

内容简介

本书讲解了ANSYS Workbench 16.0的基础知识及在工程中的应用。全书17章,内容涉及Workbench的基础知识,包括基本操作、几何建模、网格划分、Mechanical基础等内容;还涉及Workbench的工程应用,包括线性静态结构分析、模态分析、谐响应分析、随机振动分析、瞬态动力学、显示动力学分析、线性屈曲分析和结构非线性分析、接触分析及流体动力学分析等知识;最后讲解优化设计内容。

本书详细介绍了ANSYS公司新版本的有限元分析平台Workbench 16.0的功能及应用。通过学习,读者不仅能掌握软件的操作,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。

全书共14章,第 1章~第4章以各个分析模块为基础,介绍ANSYS Workbench 16.0的建模、网格划分、与常见CAD软件集成、结果后处理等内容。第5章~第 14章以项目范例为指导,主要讲解Workbench在静力学分析、动力学分析、热力学分析、接触分析、电磁场分析、疲劳分析、复合材料分析、结构优化分析、流体动力学分析及多物理场耦合分析中的应用等内容,其中电磁分析模块(Maxwell)、疲劳分析模块(nCode)及复合材料分析模块(ANSYS ACP)需要读者单独安装。

本书工程实例丰富、讲解详尽,内容安排循序渐进、深入浅出,适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用,同时也可以作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。

图书目录

目录

第 1章 ANSYS Workbench 16.0概述 1

1.1 ANSYS软件简介 1

1.2 ANSYS Workbench 16.0平台及模块 3

1.2.1 Workbench平台界面 4

1.2.2 菜单栏 4

1.2.3 工具栏 12

1.2.4 工具箱 12

1.3 Workbench与SolidWorks软件集成设置 16

1.4 本章小结 18

第 2章 ANSYS Workbench几何建模 19

2.1 DesignModeler平台概述 19

2.1.1 DesignModeler平台界面 19

2.1.2 菜单栏 19

2.1.3 工具栏 28

2.1.4 常用命令栏 30

2.1.5 Tree Outline(模型树) 30

2.2 DesignModeler几何建模 33

2.2.1 DesignModeler零件建模 33

2.2.2 DesignModeler装配体建模 38

2.2.3 DesignModeler导入Creo Parametric软件几何数据 45

2.2.4 DesignModeler导入SolidWorks软件几何数据 49

2.2.5 DesignModeler建模工具 52

2.2.6 DesignModeler概念建模工具 60

2.3 DesignModeler几何建模综合实例 66

2.4 本章小结 77

第3章 Meshing网格划分 78

3.1 Meshing平台概述 78

3.1.1 Workbench平台界面 79

3.1.2 菜单栏 79

3.1.3 工具栏 82

3.1.4 用户图形操作窗口 83

3.1.5 模型树及详细设置窗口 84

3.2 Meshing网格划分详解 88

3.2.1 Meshing网格划分适用领域 88

3.2.2 Meshing网格划分方法 89

3.2.3 Meshing网格默认设置 92

3.2.4 Meshing网格尺寸设置 94

3.2.5 Meshing网格膨胀层设置 97

3.2.6 Meshing网格Patch Conforming选项 98

3.2.7 Meshing网格高 级选项 98

3.2.8 Meshing网格损伤设置 98

3.2.9 Meshing网格评估统计 99

3.3 Meshing网格划分实例 104

3.3.1 应用实例一—网格尺寸控制 105

3.3.2 应用实例二—扫掠网格划分 113

3.3.3 应用实例三—多区域网格划分 119

3.4 ICEM CFD简介与实例 124

3.4.1 ICEM CFD软件功能 124

3.4.2 ICEM CFD软件界面 125

3.4.3 ICEM CFD网格划分实例 126

3.5 本章小结 132

第4章 Workbench结果后处理 133

4.1 Mechanical基本操作 133

4.1.1 关于Mechanical 133

4.1.2 启动Mechanical 134

4.1.3 Mechanical操作界面 134

4.1.4 鼠标控制 137

4.2 材料参数输入控制 137

4.2.1 进入Engineering Data应用程序 137

4.2.2 材料库 138

4.2.3 添加材料 139

4.2.4 添加材料属性 140

4.3 Mechanical前处理操作 141

4.3.1 几何分支 141

4.3.2 接触与点焊 142

4.3.3 坐标系 145

4.3.4 网格划分 146

4.3.5 分析设置 146

4.4 施加载荷和约束 147

4.4.1 约束和载荷 147

4.4.2 惯性载荷 148

4.4.3 力载荷 148

4.4.4 热载荷 149

4.4.5 常见约束 149

4.5 模型求解 150

4.6 后处理操作 152

4.6.1 查看结果 152

4.6.2 结果显示 155

4.6.3 变形显示 155

4.6.4 应力和应变 156

4.6.5 接触结果 157

4.6.6 自定义结果显示 158

4.7 本章小结 159

第5章 结构静力学分析 160

5.1 线性静力学分析简介 160

5.1.1 线性静力学分析 160

5.1.2 线性静力学分析流程 161

5.1.3 线性静力学分析基础 161

5.2 静力学分析实例1—实体静力学分析 162

5.2.1 问题描述 162

5.2.2 启动Workbench并建立分析项目 162

5.2.3 导入创建几何体 163

5.2.4 添加材料库 164

5.2.5 添加模型材料属性 166

5.2.6 划分网格 167

5.2.7 施加载荷与约束 168

5.2.8 结果后处理 170

5.2.9 保存与退出 171

5.2.10 读者演练 171

5.3 静力学分析实例2—梁单元线性静力学分析 172

5.3.1 问题描述 172

5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 173

5.3.3 创建几何体 173

5.3.4 添加材料库 178

5.3.5 添加模型材料属性 180

5.3.6 划分网格 181

5.3.7 施加载荷与约束 182

5.3.8 结果后处理 183

5.3.9 保存与退出 185

5.3.10 读者演练 185

5.4 静力学分析实例3—复杂实体静力学分析 186

5.4.1 问题描述 186

5.4.2 启动Workbench并建立分析项目 187

5.4.3 导入创建几何体 187

5.4.4 添加材料库 188

5.4.5 添加模型材料属性 190

5.4.6 划分网格 191

5.4.7 施加载荷与约束 192

5.4.8 结果后处理 193

5.4.9 保存与退出 195

5.4.10 读者演练 195

5.5 静力学分析实例4—大变形静力学分析 196

5.5.1 问题描述 196

5.5.2 使用Solid Works 2015建模 196

5.5.3 导入模型 201

5.5.4 设定材料属性 201

5.5.5 划分网格 202

5.5.6 定义约束及边界条件 203

5.5.7 求解及后处理 204

5.5.8 开启大变形开关再次求解 205

5.5.9 求解及后处理 206

5.5.10 保存并退出 207

5.6 本章小结 207

第6章 结构动力学分析 209

6.1 结构动力学分析简介 209

6.1.1 结构动力学分析的平衡方程 209

6.1.2 结构动力学分析的阻尼 209

6.2 模态分析简介 210

6.2.1 模态分析 210

6.2.2 模态分析基础 211

6.2.3 预应力模态分析 211

6.3 模态分析实例1—模态分析 212

6.3.1 问题描述 212

6.3.2 启动Workbench并建立分析项目 212

6.3.3 导入创建几何体 212

6.3.4 添加材料库 214

6.3.5 添加模型材料属性 216

6.3.6 划分网格 217

6.3.7 施加载荷与约束 217

6.3.8 结果后处理 218

6.3.9 保存与退出 221

6.4 模态分析实例2—有预应力模态分析 221

6.4.1 问题描述 221

6.4.2 启动Workbench并建立分析项目 221

6.4.3 导入创建几何体 222

6.4.4 添加材料库 224

6.4.5 添加模型材料属性 226

6.4.6 划分网格 226

6.4.7 施加载荷与约束 227

6.4.8 模态分析 229

6.4.9 后处理 229

6.4.10 保存与退出 231

6.4.11 读者演练 231

6.5 响应谱分析简介 231

6.5.1 频谱的定义 232

6.5.2 响应谱分析的基本概念 232

6.6 响应谱分析实例—钢构架响应谱分析 234

6.6.1 问题描述 234

6.6.2 启动Workbench并建立分析项目 235

6.6.3 导入几何体模型 236

6.6.4 模态分析 236

6.6.5 添加材料库 237

6.6.6 划分网格 237

6.6.7 施加约束 238

6.6.8 结果后处理 239

6.6.9 响应谱分析 241

6.6.10 添加加速度谱 242

6.6.11 后处理 243

6.6.12 保存与退出 245

6.6.13 读者演练 245

6.7 随机振动分析简介 246

6.8 随机振动分析实例—钢构架随机振动分析 247

6.8.1 问题描述 247

6.8.2 启动Workbench并建立分析项目 247

6.8.3 创建几何体模型 247

6.8.4 模态分析 248

6.8.5 添加材料库 249

6.8.6 划分网格 249

6.8.7 施加约束 250

6.8.8 结果后处理 251

6.8.9 随机振动分析 251

6.8.10 添加动态力载荷 252

6.8.11 后处理 254

6.8.12 保存与退出 256

6.8.13 读者演练 256

6.9 谐响应分析简介 256

6.9.1 谐响应分析的基本概念 256

6.9.2 谐响应分析的载荷与输出 257

6.9.3 谐响应分析通用方程 257

6.10 谐响应分析实例—底座架谐响应分析 257

6.10.1 问题描述 258

6.10.2 启动Workbench并建立分析项目 258

6.10.3 创建模态分析项目 259

6.10.4 材料选择 259

6.10.5 施加载荷与约束 260

6.10.6 模态求解 262

6.10.7 后处理 262

6.10.8 创建响应谱分析项目 263

6.10.9 施加载荷与约束 263

6.10.10 谐响应计算 265

6.10.11 结果后处理 265

6.10.12 保存与退出 267

6.10.13 读者演练 267

6.11 线性屈曲分析简介 267

6.11.1 结构稳定性 267

6.11.2 线性屈曲分析 268

6.12 线性屈曲分析实例1—圆筒屈曲分析 268

6.12.1 问题描述 268

6.12.2 启动Workbench并建立分析项目 269

6.12.3 创建几何体 269

6.12.4 设置材料 272

6.12.5 添加模型材料属性 272

6.12.6 划分网格 273

6.12.7 施加载荷与约束 273

6.12.8 结果后处理 275

6.12.9 线性屈曲分析 276

6.12.10 施加载荷与约束 277

6.12.11 结果后处理 278

6.12.12 保存与退出 279

6.12.13 读者演练 280

6.13 线性屈曲分析实例2—线性屈曲分析 280

6.13.1 案例介绍 281

6.13.2 建模 281

6.13.3 开启模块并导入模型 285

6.13.4 划分网格 287

6.13.5 定义约束及边界条件 288

6.13.6 求解及后处理 291

6.13.7 保存并退出 295

6.13.8 读者演练 295

6.14 瞬态动力学分析简介 295

6.14.1 瞬态动力学分析的基本概念 295

6.14.2 瞬态动力学分析基本公式 295

6.15 瞬态动力学分析实例—钢构架地震分析 296

6.15.1 问题描述 296

6.15.2 启动Workbench并建立分析项目 297

6.15.3 创建几何体模型 297

6.15.4 瞬态动力学分析 298

6.15.5 添加材料库 298

6.15.6 划分网格 298

6.15.7 施加约束 299

6.15.8 结果后处理 302

6.15.9 保存与退出 305

6.15.10 读者演练 305

6.16 本章小结 305

第7章 热力学分析 306

7.1 热力学分析简介 306

7.1.1 热力学分析的目的 306

7.1.2 热力学分析的两种类型 306

7.1.3 基本传热方式 307

7.2 稳态热学分析实例1—热传递与对流分析 308

7.2.1 问题描述 308

7.2.2 启动Workbench并建立分析项目 308

7.2.3 导入几何体模型 309

7.2.4 创建分析项目 310

7.2.5 添加材料库 310

7.2.6 添加模型材料属性 311

7.2.7 划分网格 312

7.2.8 施加载荷与约束 313

7.2.9 结果后处理 314

7.2.10 保存与退出 316

7.2.11 读者演练 316

7.3 稳态热学分析实例2—热传递与对流分析 317

7.3.1 问题描述 317

7.3.2 启动Workbench并建立分析项目 317

7.3.3 导入几何体模型 318

7.3.4 创建分析项目 319

7.3.5 添加材料库 319

7.3.6 添加模型材料属性 320

7.3.7 划分网格 321

7.3.8 施加载荷与约束 322

7.3.9 结果后处理 324

7.3.10 保存与退出 325

7.3.11 读者演练 325

7.4 稳态热学分析实例3—水杯热学分析 325

7.4.1 案例介绍 326

7.4.2 启动Workbench并建立分析项目 326

7.4.3 定义材料参数 326

7.4.4 导入模型 327

7.4.5 划分网格 327

7.4.6 定义荷载 329

7.4.7 求解及后处理 330

7.4.8 保存并退出 334

7.5 瞬态热学分析—散热片瞬态热学分析 334

7.5.1 问题描述 334

7.5.2 启动Workbench并建立分析项目 335

7.5.3 导入几何体模型 335

7.5.4 创建分析项目 336

7.5.5 添加材料库 336

7.5.6 添加模型材料属性 338

7.5.7 划分网格 339

7.5.8 施加载荷与约束 339

7.5.9 瞬态热学分析 341

7.5.10 设置分析选项 341

7.5.11 后处理 342

7.5.12 保存与退出 344

7.6 本章小结 344

第8章 接触分析 345

8.1 接触分析简介 345

8.2 静态接触分析实例—挖掘机臂受力分析 347

8.2.1 问题描述 347

8.2.2 启动Workbench软件 347

8.2.3 导入几何体模型 348

8.2.4 创建分析项目 349

8.2.5 添加材料库 350

8.2.6 添加模型材料属性 350

8.2.7 接触设置 350

8.2.8 划分网格 350

8.2.9 施加载荷与约束 351

8.2.10 结果后处理 353

8.2.11 保存与退出 355

8.2.12 读者演练 355

8.3 动态接触分析实例—移动滑块接触分析 355

8.3.1 问题描述 356

8.3.2 启动Workbench软件 356

8.3.3 导入几何体模型 356

8.3.4 创建分析项目 357

8.3.5 添加材料库 358

8.3.6 添加模型材料属性 359

8.3.7 创建接触 360

8.3.8 划分网格 361

8.3.9 施加载荷与约束 362

8.3.10 结果后处理 365

8.3.11 保存与退出 368

8.3.12 读者演练 368

8.4 本章小结 368

第9章 电磁场分析 369

9.1 电磁场基本理论 369

9.1.1 麦克斯韦方程 369

9.1.2 一般形式的电磁场微分方程 371

9.1.3 电磁场中常见边界条件 372

9.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析 372

9.1.5 ANSOFT软件电磁分析 372

9.2 Electric电场分析实例—直流传导 374

9.2.1 问题描述 374

9.2.2 启动Workbench并建立分析项目 374

9.2.3 保存工程文件 375

9.2.4 几何文件 375

9.2.5 边界条件设定 376

9.2.6 求解计算 377

9.2.7 后处理 378

9.2.8 保存与退出 378

9.3 Maxwell电场分析实例—直流传导 378

9.3.1 启动Workbench并建立分析项目 379

9.3.2 建立几何模型 379

9.3.3 边界条件设定 381

9.3.4 求解计算 383

9.3.5 后处理 383

9.3.6 保存与退出 384

9.4 本章小结 384

第 10章 疲劳分析 385

10.1 疲劳分析简介 385

10.2 疲劳分析实例—轴疲劳分析 387

10.2.1 问题描述 387

10.2.2 启动Workbench并建立分析项目 387

10.2.3 导入创建几何体 388

10.2.4 添加材料库 388

10.2.5 添加模型材料属性 388

10.2.6 划分网格 389

10.2.7 施加载荷与约束 389

10.2.8 结果后处理 391

10.2.9 保存文件 392

10.2.10 启动nCode程序 392

10.2.11 疲劳分析 394

10.2.12 保存与退出 396

10.3 本章小结 396

第 11章 复合材料分析 397

11.1 复合材料概论 397

11.2 ACP模块功能概述 398

11.3 复合材料静力学分析实例—复合板受力分析 401

11.3.1 问题描述 401

11.3.2 启动Workbench软件 401

11.3.3 静力分析项目 402

11.3.4 定义复合材料数据 403

11.3.5 数据更新 405

11.3.6 ACP复合材料定义 406

11.3.7 有限元计算 413

11.3.8 后处理 413

11.3.9 ACP专业后处理工具 413

11.3.10 保存与退出 416

11.4 本章小结 416

第 12章 结构优化分析 417

12.1 优化分析简介 417

12.1.1 优化设计概述 417

12.1.2 Workbench结构优化分析简介 418

12.1.3 Workbench结构优化分析 419

12.2 优化分析实例—响应曲面优化分析 419

12.2.1 问题描述 419

12.2.2 启动Workbench并建立分析项目 419

12.2.3 导入几何模型 420

12.2.4 结果后处理 424

12.3 本章小结 428

第 13章 流体动力学分析 429

13.1 流体动力学分析简介 429

13.1.1 流体动力学分析的基本概念 429

13.1.2 CFD基础 432

13.2 流体动力学实例—CFX内流场分析 440

13.2.1 问题描述 440

13.2.2 启动Workbench并建立分析项目 441

13.2.3 创建几何体模型 441

13.2.4 网格划分 442

13.2.5 流体动力学前处理 444

13.2.6 流体计算 448

13.2.7 结果后处理 449

13.3 流体动力学实例—FLUENT流场分析 451

13.3.1 问题描述 451

13.3.2 软件启动与保存 452

13.3.3 导入几何数据文件 452

13.3.4 网格设置 453

13.3.5 进入FLUENT平台 454

13.3.6 材料选择 456

13.3.7 设置几何属性 456

13.3.8 流体边界条件 456

13.3.9 求解器设置 458

13.3.10 结果后处理 459

13.4 本章小结 461

第 14章 多物理场耦合分析 462

14.1 多物理场耦合分析简介 462

14.1.1 多物理场耦合分析的基本概念 462

14.1.2 多物理场应用场合 463

14.2 耦合实例1—Maxwell和Mechanical 电磁热结构耦合 464

14.2.1 问题描述 464

14.2.2 软件启动与保存 464

14.2.3 建立电磁分析 465

14.2.4 几何模型建立 467

14.2.5 求解域的设置 470

14.2.6 赋予材料属性 470

14.2.7 添加激励 471

14.2.8 分析步创建 472

14.2.9 模型检查与计算 473

14.2.10 后处理 474

14.2.11 创建热学分析和数据共享 474

14.2.12 材料设定 476

14.2.13 网格划分 478

14.2.14 添加边界条件与映射激励 479

14.2.15 求解计算 480

14.2.16 后处理 480

14.2.17 应力计算 481

14.2.18 读者演练 482

14.3 耦合实例2—Maxwell和Mechanical线圈电磁结构耦合 482

14.3.1 问题描述 483

14.3.2 软件启动与保存 483

14.3.3 导入几何数据文件 483

14.3.4 求解器与求解域的设置 485

14.3.5 赋予材料属性 485

14.3.6 添加激励 486

14.3.7 模型检查与计算 488

14.3.8 后处理 489

14.3.9 创建力学分析和数据共享 491

14.3.10 材料设定 492

14.3.11 网格划分 493

14.3.12 添加边界条件与映射激励 494

14.3.13 求解计算 495

14.3.14 后处理 495

14.4 耦合实例3—FLUENT和Mechanical流体结构耦合分析 496

14.4.1 问题描述 497

14.4.2 软件启动与保存 497

14.4.3 导入几何数据文件 497

14.4.4 抑制几何 499

14.4.5 网格设置 500

14.4.6 进入FLUENT平台 501

14.4.7 材料选择 502

14.4.8 设置几何属性 503

14.4.9 流体边界条件 504

14.4.10 求解器设置 506

14.4.11 结构力学计算 508

14.4.12 材料设定 509

14.4.13 网格划分 510

14.4.14 添加边界条件与映射激励 510

14.4.15 求解计算 512

14.4.16 后处理 512

14.4.17 读者演练 513

14.5 耦合实例4—Maxwell和FLUENT电磁热流耦合 513

14.5.1 问题描述 514

14.5.2 软件启动与保存 514

14.5.3 导入几何数据文件 514

14.5.4 求解器与求解域的设置 516

14.5.5 赋予材料属性 516

14.5.6 添加激励 517

14.5.7 模型检查与计算 520

14.5.8 后处理 520

14.5.9 创建流体力学分析和数据共享 522

14.5.10 DM中几何数据文件 523

14.5.11 传递数据 526

14.5.12 网格设置 526

14.5.13 进入FLUENT平台 529

14.5.14 材料选择 530

14.5.15 设置几何属性 531

14.5.16 流体边界条件 532

14.5.17 求解器设置 533

14.5.18 CFD—Post后处理操作 535

14.6 本章小结 538

附录 添加Workbench材料 539

参考文献 542

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