ANSYS Workbench18.0有限元分析从入门到精通 陈艳霞 编著 专业科技 文轩网

第1章 ANSYS Workbench 18.0概述 1
1.1 Workbench平台界面 2
1.1.1 菜单栏 3
1.1.2 工具栏 9
1.1.3 工具箱 9
1.2 操作实例―用户自定义分析模板建立 12
1.3 本章小结 15
第2章 几何建模 16
2.1 DesignModeler几何建模概述 17
2.1.1 DesignModeler几何建模平台 17
2.1.2 菜单栏 18
2.1.3 工具栏 26
2.1.4 常用命令栏 28
2.1.5 Tree Outline（模型树） 28
2.1.6 DesignModeler启动与草绘 31
2.1.7 DesignModeler特有操作 35
2.2 几何建模实例 41
2.2.1 几何建模实例1―实体建模 42
2.2.2 几何建模实例2―概念建模 45
2.3 本章小结 51
第3章 网格划分 52
3.1 ANSYS Meshing网格划分 53
3.1.1 Meshing网格划分适用领域 53
3.1.2 Meshing网格划分方法 53
3.1.3 Meshing网格默认设置 57
3.1.4 Meshing网格尺寸设置 58
3.1.5 Meshing网格Quality设置 62
3.1.6 Meshing网格膨胀层设置 68
3.1.7 Meshing网格高级选项 69
3.1.8 Meshing网格统计 70
3.2 ANSYS Meshing网格划分实例 71
3.2.1 应用实例1―Inflation网格划分 71
3.2.2 应用实例2―MultiZone网格划分 76
3.3 ANSYS Workbench其他网格划分工具 81
3.3.1 ICEM CFD软件简介 81
3.3.2 TGrid软件简介 82
3.3.3 Gambit软件功能 83
3.4 本章小结 84
第4章 后处理 85
4.1 ANSYS Mechanical 18.0后处理 86
4.1.1 查看结果 86
4.1.2 结果显示 89
4.1.3 变形显示 89
4.1.4 应力和应变 90
4.1.5 接触结果 91
4.1.6 自定义结果显示 92
4.2 案例分析 93
4.2.1 问题描述 93
4.2.2 启动Workbench并建立分析项目 93
4.2.3 导入创建几何体 94
4.2.4 添加材料库 95
4.2.5 添加模型材料属性 96
4.2.6 划分网格 97
4.2.7 施加载荷与约束 98
4.2.8 结果后处理 100
4.2.9 保存与退出 103
4.3 本章小结 104
第5章 结构静力学分析 105
5.1 线性静力分析简介 106
5.1.1 线性静力分析 106
5.1.2 线性静力分析流程 106
5.1.3 线性静力分析基础 107
5.2 项目分析1―实体静力分析 107
5.2.1 问题描述 107
5.2.2 启动Workbench并建立分析项目 108
5.2.3 导入创建几何体 108
5.2.4 添加材料库 109
5.2.5 添加模型材料属性 111
5.2.6 划分网格 111
5.2.7 施加载荷与约束 112
5.2.8 结果后处理 114
5.2.9 保存与退出 115
5.3 项目分析2―梁单元线性静力分析 116
5.3.1 问题描述 116
5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 116
5.3.3 创建几何体 117
5.3.4 添加材料库 123
5.3.5 添加模型材料属性 124
5.3.6 划分网格 125
5.3.7 施加载荷与约束 126
5.3.8 结果后处理 128
5.3.9 保存与退出 129
5.4 项目分析3―曲面实体静力分析 130
5.4.1 问题描述 130
5.4.2 启动Workbench并建立分析项目 131
5.4.3 导入创建几何体 131
5.4.4 添加材料库 132
5.4.5 添加模型材料属性 134
5.4.6 划分网格 135
5.4.7 施加载荷与约束 135
5.4.8 结果后处理 137
5.4.9 保存与退出 139
5.5 项目分析4―支承座静态结构分析 139
5.5.1 问题描述 139
5.5.2 赋予材料和划分网格 144
5.5.3 添加约束和载荷 145
5.5.4 求解 147
5.5.5 后处理 148
5.5.6 保存与退出 149
5.6 项目分析5―子模型静力分析 149
5.6.1 问题描述 149
5.6.2 启动Workbench并建立分析项目 150
5.6.3 导入创建几何体 150
5.6.4 添加材料库 151
5.6.5 添加模型材料属性 153
5.6.6 划分网格 154
5.6.7 施加载荷与约束 155
5.6.8 结果后处理 156
5.6.9 子模型分析 157
5.6.10 保存并退出 161
5.7 本章小结 162
第6章 模态分析 163
6.1 模态分析简介 164
6.1.1 模态分析 164
6.1.2 模态分析基础 165
6.2 项目分析1―计算机机箱模态分析 165
6.2.1 问题描述 165
6.2.2 启动Workbench并建立分析项目 166
6.2.3 导入创建几何体 166
6.2.4 添加材料库 167
6.2.5 添加模型材料属性 169
6.2.6 划分网格 170
6.2.7 施加载荷与约束 170
6.2.8 结果后处理 171
6.2.9 保存与退出 173
6.3 项目分析2―有预应力模态分析 174
6.3.1 问题描述 174
6.3.2 启动Workbench并建立分析项目 175
6.3.3 导入创建几何体 175
6.3.4 添加材料库 176
6.3.5 添加模型材料属性 178
6.3.6 划分网格 178
6.3.7 施加载荷与约束 179
6.3.8 模态分析 181
6.3.9 后处理 181
6.3.10 保存与退出 183
6.4 项目分析3―制动鼓模态分析 184
6.4.1 问题描述 184
6.4.2 添加材料和导入模型 184
6.4.3 赋予材料和划分网格 186
6.4.4 添加约束和载荷 187
6.4.5 求解 188
6.4.6 后处理 188
6.4.7 保存与退出 190
6.5 本章小结 191
第7章 谐响应分析 192
7.1 谐响应分析简介 193
7.1.1 谐响应分析 193
7.1.2 谐响应分析基础 193
7.2 项目分析1―计算机机箱谐响应分析 193
7.2.1 问题描述 194
7.2.2 启动Workbench并建立分析项目 194
7.2.3 创建谐响应项目 194
7.2.4 施加载荷与约束 195
7.2.5 结果后处理 197
7.2.6 保存与退出 199
7.3 项目分析2―齿轮箱谐响应分析 200
7.3.1 问题描述 200
7.3.2 启动Workbench并建立分析项目 200
7.3.3 创建模态分析项目 201
7.3.4 材料选择 202
7.3.5 施加载荷与约束 202
7.3.6 模态求解 204
7.3.7 后处理 205
7.3.8 创建谐响应分析项目 206
7.3.9 施加载荷与约束 206
7.3.10 谐响应计算 208
7.3.11 结果后处理 209
7.3.12 保存与退出 210
7.4 项目分析3―丝杆谐响应分析 211
7.4.1 问题描述 211
7.4.2 添加材料和导入模型 211
7.4.3 赋予材料和划分网格 212
7.4.4 添加约束和载荷 214
7.4.5 谐响应求解 215
7.4.6 谐响应后处理 216
7.4.7 保存与退出 218
7.5 本章小结 219
第8章 响应谱分析 220
8.1 响应谱分析简介 221
8.2 项目分析1―塔架响应谱分析 222
8.2.1 问题描述 222
8.2.2 启动Workbench并建立分析项目 222
8.2.3 导入几何体模型 222
8.2.4 模态分析 223
8.2.5 添加材料库 224
8.2.6 划分网格 225
8.2.7 施加约束 226
8.2.8 结果后处理 227
8.2.9 响应谱分析 228
8.2.10 添加加速度谱 230
8.2.11 后处理 231
8.2.12 保存与退出 232
8.3 项目分析2―计算机机箱响应谱分析 233
8.3.1 问题描述 233
8.3.2 启动Workbench并建立分析项目 233
8.3.3 响应谱分析 234
8.3.4 添加加速度谱 235
8.3.5 后处理 236
8.3.6 保存与退出 237
8.4 本章小结 237
第9章 瞬态动力学分析 238
9.1 瞬态动力学分析简介 239
9.1.1 瞬态分析简介 239
9.1.2 瞬态分析公式 239
9.2 项目分析1―实体梁瞬态动力学分析 240
9.2.1 问题描述 240
9.2.2 启动Workbench并建立分析项目 240
9.2.3 创建几何体模型 240
9.2.4 模态分析 243
9.2.5 创建材料 243
9.2.6 模态分析前处理 245
9.2.7 施加约束 246
9.2.8 结果后处理 248
9.2.9 瞬态动力学分析 249
9.2.10 添加动态力载荷 250
9.2.11 后处理 253
9.2.12 保存与退出 254
9.3 项目分析2―弹簧瞬态动力学分析 254
9.3.1 问题描述 255
9.3.2 启动Workbench并建立分析项目 255
9.3.3 创建几何体模型 255
9.3.4 模态分析 256
9.3.5 模态分析前处理 257
9.3.6 施加约束 258
9.3.7 结果后处理 259
9.3.8 瞬态动力学分析 260
9.3.9 添加动态力载荷 262
9.3.10 后处理 264
9.3.11 保存与退出 266
9.4 本章小结 266
第10章 随机振动分析 267
10.1 随机振动分析简介 268
10.2 项目分析1―随机振动 学分析 268
10.2.1 问题描述 268
10.2.2 启动Workbench并建立 分析项目 268
10.2.3 创建几何体模型 269
10.2.4 模态分析 271
10.2.5 创建材料 272
10.2.6 模态分析前处理 274
10.2.7 施加约束 275
10.2.8 结果后处理 276
10.2.9 随机振动分析 277
10.2.10 添加加速度谱 278
10.2.11 后处理 280
10.2.12 保存与退出 281
10.3 项目分析2―弹簧随机振动分析 281
10.3.1 问题描述 281
10.3.2 启动Workbench并建立分析项目 281
10.3.3 创建几何体模型 282
10.3.4 模态分析 283
10.3.5 模态分析前处理 283
10.3.6 施加约束 285
10.3.7 结果后处理 286
10.3.8 随机振动分析 287
10.3.9 添加动态力载荷 288
10.3.10 后处理 290
10.3.11 保存与退出 291
10.4 本章小结 291
第11章 显式动力学分析 292
11.1 显式动力学分析简介 293
11.1.1 ANSYS Explicit STR2 293
11.1.2 ANSYS AUTODYN 293
11.1.3 ANSYS LS-DYNA 294
11.2 项目分析1―钢钉受力显式动力学分析 294
11.2.1 问题描述 294
11.2.2 启动Creo Parametric 3.0 295
11.2.3 启动Workbench建立项目 297
11.2.4 显式动力学分析 298
11.2.5 材料选择与赋予 299
11.2.6 建立项目分析 299
11.2.7 分析前处理 300
11.2.8 施加载荷与约束 302
11.2.9 结果后处理 304
11.2.10 保存与退出 306
11.3 项目分析2―钢板成型显式动力学分析 306
11.3.1 问题描述 307
11.3.2 启动Workbench并建立分析项目 307
11.3.3 导入几何模型 307
11.3.4 材料选择 308
11.3.5 显式动力学分析前处理 309
11.3.6 施加约束 312
11.3.7 结果后处理 313
11.3.8 启动AUTODYN软件 315
11.3.9 LS-DYNA计算 316
11.3.10 保存与退出 317
11.4 本章小结 318
第12章 结构非线性分析 319
12.1 结构非线性分析简介 320
12.1.1 Contact Type―接触类型 321
12.1.2 塑性 321
12.1.3 屈服准则 321
12.1.4 非线性分析 322
12.2 项目分析―接触大变形分析 322
12.2.1 问题描述 322
12.2.2 启动Workbench并建立分析项目 323
12.2.3 创建几何体模型 323
12.2.4 瞬态分析 324
12.2.5 创建材料 325
12.2.6 瞬态分析前处理 326
12.2.7 施加约束 328
12.2.8 结果后处理 329
12.3 本章小结 331
第13章 接触分析 332
13.1 接触分析简介 333
13.2 项目分析1―虎钳接触分析 333
13.2.1 问题描述 333
13.2.2 启动Workbench软件 334
13.2.3 导入几何体模型 334
13.2.4 创建分析项目 335
13.2.5 添加材料库 336
13.2.6 添加模型材料属性 337
13.2.7 创建接触 338
13.2.8 划分网格 341
13.2.9 施加载荷 342
13.2.10 结果后处理 343
13.2.11 保存与退出 344
13.3 项目分析2―装配体接触分析 344
13.3.1 问题描述 345
13.3.2 启动Workbench软件 345
13.3.3 导入几何体模型 346
13.3.4 创建分析项目 347
13.3.5 添加材料库 347
13.3.6 添加模型材料属性 349
13.3.7 创建接触 349
13.3.8 划分网格 352
13.3.9 施加载荷与约束 353
13.3.10 结果后处理 355
13.3.11 保存与退出 356
13.4 本章小结 356
第14章 特征值屈曲分析 357
14.1 特征值屈曲分析简介 358
14.1.1 屈曲分析 358
14.1.2 特征值屈曲分析 358
14.2 项目分析1―钢管屈曲分析 359
14.2.1 问题描述 359
14.2.2 启动Workbench并建立分析项目 359
14.2.3 创建几何体 359
14.2.4 设置材料 361
14.2.5 添加模型材料属性 361
14.2.6 划分网格 362
14.2.7 施加载荷与约束 364
14.2.8 结果后处理 366
14.2.9 特征值屈曲分析 368
14.2.10 施加载荷与约束 368
14.2.11 结果后处理 369
14.2.12 保存与退出 371
14.3 项目分析2―金属容器屈曲分析 371
14.3.1 问题描述 371
14.3.2 启动Workbench并建立分析项目 371
14.3.3 创建几何体 372
14.3.4 设置材料 374
14.3.5 添加模型材料属性 374
14.3.6 划分网格 375
14.3.7 施加载荷与约束 375
14.3.8 结果后处理 377
14.3.9 特征值屈曲分析 379
14.3.10 施加载荷与约束 380
14.3.11 结果后处理 381
14.3.12 保存与退出 382
14.4 项目分析3―工字梁屈曲分析 383
14.4.1 问题描述 383
14.4.2 添加材料和导入模型 383
14.4.3 添加屈曲分析项目 386
14.4.4 赋予材料和划分网格 387
14.4.5 添加约束和载荷 388
14.4.6 静态力求解 390
14.4.7 屈曲分析求解 391
14.4.8 后处理 391
14.4.9 保存与退出 393
14.5 本章小结 393
第15章 热力学分析 394
15.1 热力学分析简介 395
15.1.1 热力学分析 395
15.1.2 瞬态分析 395
15.1.3 基本传热方式 395
15.2 项目分析1―杯子稳态热力学分析 396
15.2.1 问题描述 396
15.2.2 启动Workbench并建立分析项目 397
15.2.3 导入几何体模型 397
15.2.4 创建分析项目 398
15.2.5 添加材料库 398
15.2.6 添加模型材料属性 400
15.2.7 划分网格 401
15.2.8 施加载荷与约束 401
15.2.9 结果后处理 403
15.2.10 保存与退出 404
15.3 项目分析2―杯子瞬态热力学分析 405
15.3.1 瞬态热力学分析 405
15.3.2 设置分析选项 405
15.3.3 后处理 406
15.3.4 保存与退出 407
15.4 本章小结 407
第16章 疲劳分析 408
16.1 疲劳分析简介 409
16.1.1 疲劳概述 409
16.1.2 恒定振幅载荷 409
16.1.3 成比例载荷 409
16.1.4 应力定义 409
16.1.5 应力―寿命曲线 410
16.1.6 总结 410
16.2 项目分析1―椅子疲劳分析 411
16.2.1 问题描述 411
16.2.2 启动Workbench并建立分析项目 411
16.2.3 保存工程文件 412
16.2.4 更改设置 412
16.2.5 添加疲劳分析选项 413
16.2.6 保存与退出 415
16.3 项目分析2―实体疲劳分析 416
16.3.1 问题描述 416
16.3.2 启动Workbench并建立分析项目 416
16.3.3 导入创建几何体 417
16.3.4 添加材料库 417
16.3.5 添加模型材料属性 417
16.3.6 划分网格 418
16.3.7 施加载荷与约束 418
16.3.8 结果后处理 420
16.3.9 保存文件 421
16.3.10 插入Fatigue Tool工具 421
16.3.11 疲劳分析 422
16.3.12 保存与退出 423
16.4 本章小结 423
第17章 流体动力学分析 425
17.1 流体动力学分析简介 426
17.1.1 流体动力学分析 426
17.1.2 基本控制方程 429
17.2 项目分析1―三通流体动力学分析 431
17.2.1 问题描述 432
17.2.2 启动Workbench并建立分析项目 432
17.2.3 创建几何体模型 432
17.2.4 流体动力学分析 434
17.2.5 网格划分 434
17.2.6 流体动力学前处理 436
17.2.7 流体计算 439
17.2.8 结果后处理 440
17.3 项目分析2―叶轮外流场分析 442
17.3.1 问题描述 443
17.3.2 启动Workbench并建立分析项目 443
17.3.3 创建几何体模型 443
17.3.4 创建外部流场 445
17.3.5 流体动力学分析 446
17.3.6 网格划分 446
17.3.7 流体动力学前处理 448
17.3.8 流体计算 452
17.3.9 结果后处理 453
17.3.10 结构静力分析模块 455
17.4 本章小结 459
第18章 结构优化分析 460
18.1 结构优化分析简介 461
18.1.1 优化设计概述 461
18.1.2 Workbench结构优化分析简介 461
18.1.3 Workbench结构优化分析 462
18.2 项目分析―响应曲面优化分析 463
18.2.1 问题描述 463
18.2.2 启动Workbench并建立分析项目 463
18.2.3 导入几何模型 464
18.2.4 结果后处理 469
18.3 本章小结 477
第19章 耦合场分析 478
19.1 多物理场耦合分析简介 479
19.2 项目分析1―四分裂导线电磁结构耦合分析 479
19.2.1 问题描述 480
19.2.2 软件启动与保存 480
19.2.3 建立电磁分析与数据读取 481
19.2.4 求解器与求解域的设置 482
19.2.5 赋予材料属性 484
19.2.6 添加激励 484
19.2.7 网格划分与分析步创建 485
19.2.8 模型检查与计算 487
19.2.9 后处理 487
19.2.10 创建力学分析和数据共享 488
19.2.11 材料设定 490
19.2.12 网格划分 492
19.2.13 添加边界条件与映射激励 493
19.2.14 求解计算 494
19.2.15 后处理 495
19.2.16 保存与退出 496
19.3 项目分析2―螺线管电磁结构耦合分析 496
19.3.1 问题描述 497
19.3.2 软件启动与保存 497
19.3.3 导入几何数据文件 498
19.3.4 建立电磁分析与数据读取 500
19.3.5 求解器与求解域的设置 502
19.3.6 赋予材料属性 503
19.3.7 添加激励 504
19.3.8 模型检查与计算 505
19.3.9 后处理 505
19.3.10 创建力学分析和数据共享 506
19.3.11 材料设定 507
19.3.12 网格划分 508
19.3.13 添加边界条件与映射激励 509
19.3.14 求解计算 510
19.3.15 后处理 511
19.3.16 保存与退出 511
19.4 本章小结 511