ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通

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"《ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通》以ANSYS 2020版本为依托，对ANSYS Workbench分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了ANSYS Workbench的具体工程应用方法。本书共13章，~4章为操作基础，详细介绍了ANSYS Workbench分析全流程的基本步骤和方法，其中包括ANSYS Workbench 2020入门、DesignModeler应用程序、Mechanical应用程序和一般网格控制；第5~13章为专题实例，按不同的分析专题讲解各种分析专题的参数设置方法与技巧，其中包括结构静力学分析、模态分析、屈曲分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、非线性分析、热分析和优化设计等内容。 另外，本书随书资源包中还配备了极为丰富的学习资源，具体内容如下。 1. 23集高清同步微课视频，可像看电影一样轻松学习，然后对照书中实例进行练习。 2. 11个经典中小型案例，用案例学习上手更快，更专业。 3. 5种不同类型的综合练习实例，学以致用，动手会做才是硬道理。 4. 附赠8种类型常见零部件分析的动画演示和源文件，可以拓宽视野，增强实战能力。 5. 全书实例的源文件和素材，方便按照书中实例操作时直接调用。 本书适用于ANSYS软件的初、中级用户，以及有初步使用经验的技术人员；本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习ANSYS软件的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS软件的参考书。"

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章 ANSYS Workbench 2020入门 1 1.1 ANSYS Workbench概述 2 1.1.1 ANSYS Workbench的特点 2 1.1.2 ANSYS Workbench 2020应用分类 3 1.1.3 ANSYS Workbench 2020系统要求和启动 4 1.1.4 ANSYS Workbench 2020的设计流程 6 1.2 ANSYS Workbench 2020分析的基本过程 6 1.2.1 前处理 7 1.2.2 加载并求解 7 1.2.3 后处理 7 1.3 ANSYS Workbench 2020的图形界面 8 1.3.1 工具箱 8 1.3.2 Workbench选项窗口 10 1.4 Workbench文档管理 10 1.4.1 目录结构 11 1.4.2 显示文件明细 11 1.4.3 打包文件 12 1.5 项目概图 12 1.5.1 系统和单元格 13 1.5.2 单元格的类型 13 1.5.3 了解单元格状态 14 1.5.4 项目概图中的链接 15 1.5.5 创建项目概图实例 15 1.6 材料特性应用程序 17 1.6.1 材料库 18 1.6.2 添加库中的材料 19 1.6.3 添加新材料 19 第2章 DesignModeler应用程序 21 （视频讲解：33分钟） 2.1 DesignModeler简介 22 2.1.1 进入DesignModeler 22 2.1.2 操作界面介绍 24 2.1.3 DesignModeler和CAD类文件交互 27 2.1.4 DesignModeler中几何体的分类 29 2.1.5 帮助文档 29 2.2 DesignModeler的操作 30 2.2.1 图形控制 30 2.2.2 光标模式 30 2.2.3 选择过滤器 30 2.2.4 快捷菜单 32 2.3 绘制草图 34 2.3.1 创建新平面 34 2.3.2 创建新草图 35 2.3.3 工具箱 36 2.3.4 草绘附件 41 2.3.5 草图绘制实例—机缸垫草图 42 2.4 特性建模 47 2.4.1 拉伸 47 2.4.2 旋转 50 2.4.3 扫掠 51 2.4.4 放样 51 2.4.5 抽壳 52 2.4.6 倒圆 53 2.4.7 倒角 54 2.4.8 特征建模实例1—基台 54 2.5 体操作 59 2.5.1 镜像 60 2.5.2 移动 60 2.5.3 缝合 60 2.5.4 阵列特征 61 2.5.5 布尔操作 61 2.5.6 直接创建几何体 62 2.5.7 三维特征实例2—链轮 63 2.6 概念建模 68 2.6.1 概念建模工具 68 2.6.2 定义横截面 70 2.6.3 面操作 72 2.6.4 概念建模实例—框架 74 第3章 Mechanical应用程序 79 （视频讲解：6分钟） 3.1 Mechanical概述 80 3.2 Mechanical界面 80 3.2.1 Mechanical标签栏 81 3.2.2 工具栏 82 3.2.3 树形目录 84 3.2.4 属性窗格 84 3.2.5 绘图区域 85 3.3 基本分析步骤 85 3.4 一个简单的分析实例 86 3.4.1 问题描述 87 3.4.2 项目概图 87 3.4.3 前处理 88 3.4.4 求解 90 3.4.5 结果 91 3.4.6 报告 93 第4章 一般网格控制 95 （视频讲解：6分钟） 4.1 网格划分平台 96 4.1.1 网格划分概述 96 4.1.2 网格划分流程 96 4.1.3 分析类型 96 4.2 网格划分方法 98 4.2.1 自动划分方法 98 4.2.2 四面体网格划分方法 98 4.2.3 扫掠网格划分方法 101 4.2.4 多区域网格划分方法 101 4.3 全局网格控制 103 4.3.1 相关性和关联中心 103 4.3.2 全局单元尺寸 104 4.3.3 初始尺寸种子 104 4.3.4 平滑和过渡 104 4.3.5 跨度中心角 105 4.3.6 不错尺寸功能 106 4.4 局部网格控制 108 4.4.1 局部尺寸 108 4.4.2 接触尺寸 111 4.4.3 细化 111 4.4.4 映射面划分 112 4.4.5 匹配控制 113 4.4.6 收缩控制 114 4.4.7 膨胀 114 4.5 网格工具 115 4.5.1 生成网格 115 4.5.2 截面位面 116 4.5.3 命名选项 118 4.6 网格划分实例—三通管网格划分 118 4.6.1 定义几何 119 4.6.2 Mechanical默认与CFD网格 120 4.6.3 截面位面 120 4.6.4 使用面尺寸 121 4.6.5 局部网格划分 122 第5章 结构静力学分析 125 （视频讲解：21分钟） 5.1 几何模型 126 5.1.1 质量点 126 5.1.2 材料特性 126 5.2 分析设置 127 5.3 载荷和约束 128 5.3.1 加速度和重力加速度 128 5.3.2 集中力和压力 129 5.3.3 约束 130 5.4 求解模型 131 5.5 后处理 131 5.6 静力结构分析实例1—联轴器变形和应力校核 134 5.6.1 问题描述 134 5.6.2 项目概图 134 5.6.3 创建模型 136 5.6.4 前处理 141 5.6.5 求解 143 5.6.6 结果 143 5.6.7 报告 144 5.7 静力结构分析实例2—托架基体强度校核 145 5.7.1 问题描述 145 5.7.2 建立分析项目 145 5.7.3 前处理 147 5.7.4 求解 150 5.7.5 结果 150 第6章 模态分析 152 （视频讲解：13分钟） 6.1 模态分析方法 153 6.2 模态系统分析步骤 153 6.2.1 几何体和质点 153 6.2.2 接触区域 154 6.2.3 分析类型 154 6.2.4 载荷和约束 155 6.2.5 求解 155 6.2.6 检查结果 155 6.3 模态分析实例1—机盖架壳体强度校核 155 6.3.1 问题描述 155 6.3.2 项目概图 155 6.3.3 前处理 157 6.3.4 求解 159 6.3.5 结果 159 6.4 模态分析实例2—轴装配体 160 6.4.1 问题描述 161 6.4.2 项目概图 161 6.4.3 前处理 163 6.4.4 求解 164 6.4.5 结果 164 6.5 模态分析实例3—机翼 166 6.5.1 问题描述 166 6.5.2 项目概图 167 6.5.3 前处理 169 6.5.4 求解 171 6.5.5 模态分析 172 第7章 屈曲分析 175 （视频讲解：10分钟） 7.1 屈曲概述 176 7.2 屈曲分析步骤 176 7.2.1 几何体和材料属性 177 7.2.2 接触区域 177 7.2.3 载荷与约束 177 7.2.4 设置屈曲 177 7.2.5 求解模型 178 7.2.6 检查结果 179 7.3 线性屈曲分析实例1—空圆管 179 7.3.1 问题描述 179 7.3.2 项目概图 180 7.3.3 创建草图 181 7.3.4 Mechanical前处理 183 7.3.5 求解 183 7.3.6 结果 185 7.4 线性屈曲分析实例2—支撑架 187 7.4.1 问题描述 187 7.4.2 项目概图 187 7.4.3 Mechanical前处理 188 7.4.4 求解 190 7.4.5 结果 191 第8章 谐响应分析 192 （视频讲解：7分钟） 8.1 谐响应分析简介 193 8.2 谐响应分析步骤 193 8.2.1 建立谐响应分析项 193 8.2.2 加载谐响应载荷 194 8.2.3 求解方法 194 8.2.4 后处理中查看结果 195 8.3 谐响应分析实例—固定梁 195 8.3.1 问题描述 195 8.3.2 项目概图 196 8.3.3 前处理 198 8.3.4 模态分析求解 198 8.3.5 谐响应分析预处理 201 8.3.6 谐响应分析设置并求解 202 8.3.7 谐响应分析后处理 203 第9章 响应谱分析 206 （视频讲解：5分钟） 9.1 响应谱分析简介 207 9.1.1 响应谱分析过程 207 9.1.2 在Workbench 2020中进行响应谱分析 208 9.2 响应谱分析实例—三层框架结构地震响应分析 209 9.2.1 问题描述 209 9.2.2 项目概图 210 9.2.3 前处理 212 9.2.4 模态分析求解 213 9.2.5 响应谱分析设置并求解 215 9.2.6 查看分析结果 217 0章 随机振动分析 219 （视频讲解：6分钟） 10.1 随机振动分析简介 220 10.1.1 随机振动分析过程 220 10.1.2 Workbench 2020中进行随机振动分析 220 10.2 振动分析实例—桥梁模型随机振动分析 221 10.2.1 问题描述 221 10.2.2 项目概图 222 10.2.3 前处理 224 10.2.4 模态分析求解 226 10.2.5 随机振动分析设置并求解 228 10.2.6 查看分析结果 230 1章 非线性分析 232 （视频讲解：70分钟） 11.1 非线性分析概论 233 11.1.1 非线性行为的原因 233 11.1.2 非线性分析的基本信息 234 11.2 结构非线性一般过程 236 11.2.1 建立模型 236 11.2.2 分析设置 236 11.2.3 查看结果 238 11.3 接触非线性结构 239 11.3.1 接触基本概念 239 11.3.2 接触类型 239 11.3.3 刚度及渗透 240 11.3.4 Pinball区域 240 11.3.5 对称/非对称行为 242 11.3.6 接触结果 243 11.4 结构非线性实例1—刚性接触 243 11.4.1 问题描述 243 11.4.2 项目概图 243 11.4.3 绘制草图 244 11.4.4 创建面体 245 11.4.5 更改模型类型 245 11.4.6 修改几何体属性 246 11.4.7 添加接触 248 11.4.8 划分网格 250 11.4.9 分析设置 252 11.4.10 求解 254 11.4.11 查看求解结果 255 11.5 结构非线性实例2—O型圈 257 11.5.1 问题描述 257 11.5.2 项目概图 257 11.5.3 绘制草图 258 11.5.4 创建面体 259 11.5.5 添加材料 260 11.5.6 修改几何体属性 262 11.5.7 添加接触 264 11.5.8 划分网格 266 11.5.9 分析设置 267 11.5.10 求解 270 11.5.11 查看求解结果 270 11.6 结构非线性实例3—橡胶密封件 272 11.6.1 问题描述 272 11.6.2 项目概图 272 11.6.3 添加材料 273 11.6.4 定义模型 274 11.6.5 添加接触 281 11.6.6 分析设置 284 11.6.7 求解 287 11.6.8 查看求解结果 288 2章 热分析 290 （视频讲解：18分钟） 12.1 热分析基础 291 12.2 热传递的方式 291 12.3 热分析流程 292 12.3.1 几何模型 293 12.3.2 材料属性 293 12.3.3 实体接触 294 12.3.4 导热率 295 12.3.5 施加热载荷 295 12.3.6 热边界条件 296 12.3.7 求解选项 296 12.3.8 结果和后处理 297 12.4 热分析实例1—传动装配体基座 299 12.4.1 问题描述 299 12.4.2 项目概图 299 12.4.3 前处理 301 12.4.4 求解 304 12.4.5 结果 304 12.5 热分析实例2—变速箱上箱盖 306 12.5.1 问题描述 307 12.5.2 项目概图 307 12.5.3 前处理 308 12.5.4 求解 312 12.5.5 结果 312 12.6 热分析实例3—齿轮泵基座 314 12.6.1 问题描述 314 12.6.2 项目概图 314 12.6.3 前处理 315 12.6.4 求解 319 12.6.5 结果 319 3章 优化设计 321 （视频讲解：8分钟） 13.1 优化设计概论 322 13.1.1 ANSYS优化方法 322 13.1.2 Design Exploration优化特点 322 13.1.3 Design Exploration优化类型 323 13.1.4 参数定义 323 13.2 优化设计界面 323 13.2.1 用户界面 323 13.2.2 Design Exploration数据参数界面 324 13.2.3 读入APDL文件 325 13.3 Design Exploration优化设计使用基础 325 13.3.1 参数的设置 325 13.3.2 目标驱动优化 327 13.3.3 响应曲面 328 13.3.4 六西格玛设计 329 13.4 优化设计实例—连杆六西格玛优化设计 331 13.4.1 问题描述 331 13.4.2 项目概图 331 13.4.3 Mechanical前处理 332 13.4.4 设置求解 334 13.4.5 六西格玛设计 336