正版新书]ANSYS Workbench有限元分析完全自学手册施阳和 等 编9

目　录
CONTENTS
第 1篇 基础知识篇
第 1章　ANSYS Workbench2021 R1基础　3
1.1 有限元法简介　 4
1.1.1 有限元法的基本思想　 4
1.1.2 有限元法的特点　 4
1.2 ANSYS简介　 5
1.2.1 ANSYS的发展　 5
1.2.2 ANSYS的功能　 6
1.3 ANSYS Workbench概述　 7
1.3.1 ANSYS Workbench 的特点　 7
1.3.2 ANSYS Workbench的应用　 8
1.4 ANSYS Workbench分析的基本过程　 9
1.4.1 前处理　10
1.4.2 加载并求解　10
1.4.3 后处理　10
1.5 ANSYS Workbench 2021 R1的设计流程　11
1.6 ANSYS Workbench 2021 R1的系统要求和启动　11
1.6.1 系统要求　11
1.6.2 启动　12
1.6.3 设置ANSYS Workbench 2021 R1的中文界面　13
第 2章　项目管理　15
2.1 工具箱　16
2.2 项目原理图　17
2.2.1 系统和模块　17
2.2.2 模块的介绍　18
2.2.3 模块的状态　18
2.2.4 项目原理图中的链接　19
2.3 Workbench选项窗口　20
2.4 Workbench 文档管理　20
2.4.1 目录结构　20
2.4.2 显示文件明细　21
2.4.3 存档文件　21
2.5 创建项目原理图实例　22
第3章　DesignModeler图形用户界面　25
3.1 启动DesignModeler　26
3.2 图形用户界面　27
3.2.1 界面介绍　27
3.2.2 DesignModeler窗格定制　29
3.2.3 DesignModeler主菜单　30
3.2.4 DesignModeler工具栏　31
3.2.5 详细信息视图窗格　31
3.2.6 DesignModeler与CAD类文件交互　31
3.3 选择操作　32
3.3.1 基本鼠标功能　33
3.3.2 选择过滤器　33
3.4 视图操作　35
3.4.1 图形控制　35
3.4.2 鼠标指针状态　36
3.5 右键快捷菜单　36
3.5.1 插入特征　36
3.5.2 隐藏/显示目标　37
3.5.3 部件或体抑制　38
3.5.4 转到特征　38
3.6 帮助文档　39
第4章　草图模式　40
4.1 DesignModeler中几何体的分类　41
4.2 绘制草图　41
4.2.1 长度单位　41
4.2.2 创建新平面　41
4.2.3 创建新草图　42
4.2.4 草图的隐藏与显示　43
4.3 工具箱　43
4.3.1 绘制工具箱　44
4.3.2 修改工具箱　44
4.3.3 维度工具箱　46
4.3.4 约束工具箱　47
4.3.5 设置工具箱　48
4.4 附属工具　49
4.4.1 标尺工具　49
4.4.2 正视于工具　49
4.4.3 撤销工具　49
4.5 实例—垫片草图　49
第5章　三维特征　54
5.1 建模特性　55
5.1.1 挤出　55
5.1.2 旋转　58
5.1.3 扫掠　58
5.1.4 蒙皮/放样　59
5.1.5 薄/表面　59
5.2 修改特征　60
5.2.1 固定半径混合　60
5.2.2 变量半径混合　61
5.2.3 顶点倒圆　61
5.2.4 倒角　61
5.3 几何体操作　62
5.3.1 缝补　62
5.3.2 简化　63
5.3.3 切割材料　63
5.3.4 压印面　63
5.4 几何体转换　64
5.4.1 移动　64
5.4.2 平移　65
5.4.3 旋转　65
5.4.4 镜像　65
5.4.5 比例　65
5.5 高级体操作　66
5.5.1 阵列特征　66
5.5.2 布尔操作　67
5.5.3 直接创建几何体　67
5.6 实例1——联轴器　68
5.6.1 新建模型　68
5.6.2 挤出模型　69
5.6.3 挤出底面　70
5.6.4 挤出大圆孔　71
5.6.5 挤出生成键槽　72
5.6.6 挤出小圆孔　73
5.7 实例2——机盖　74
5.7.1 新建模型　74
5.7.2 旋转模型　74
5.7.3 阵列筋　76
5.7.4 创建底面　78
第6章　高级三维建模　81
6.1 建模工具　82
6.1.1 冻结和解冻　82
6.1.2 抑制几何体　82
6.1.3 多体零件　83
6.2 高级工具　83
6.2.1 命名的选择　83
6.2.2 中间表面　84
6.2.3 外壳　86
6.2.4 对称特征　86
6.2.5 填充　87
6.2.6 切片　88
6.2.7 面删除　89
6.3 实例——铸管　90
6.3.1 导入模型　90
6.3.2 填充特征　91
6.3.3 简化模型　91
第7章　概念建模　93
7.1 概念建模工具　94
7.1.1 来自点的线　94
7.1.2 草图线　94
7.1.3 分割边　95
7.1.4 边线　95
7.2 横截面　96
7.2.1 横截面树形目录　96
7.2.2 横截面编辑　96
7.3 面操作　99
7.3.1 边表面　99
7.3.2 草图表面　99
7.3.3 面修补　100
7.3.4 边接头　100
7.4 实例——框架结构　101
7.4.1 新建模型　101
7.4.2 创建草图　101
7.4.3 创建线体　103
7.4.4 创建横截面　103
7.4.5 创建梁之间的面　104
7.4.6 生成多体零件　104
第8章　一般网格控制　106
8.1 网格划分概述　107
8.1.1 ANSYS网格划分应用程序概述　107
8.1.2 网格划分步骤　107
8.1.3 分析类型　107
8.2 全局网格控制　109
8.2.1 全局单元尺寸　109
8.2.2 全局尺寸调整　109
8.2.3 质量　111
8.2.4 高级尺寸功能　112
8.3 局部网格控制　113
8.3.1 尺寸调整　113
8.3.2 接触尺寸　116
8.3.3 加密　117
8.3.4 面网格剖分　118
8.3.5 匹配控制　119
8.3.6 收缩　120
8.3.7 膨胀　120
8.4 网格工具　121
8.4.1 生成网格　121
8.4.2 截面　122
8.4.3 创建命名选择　123
8.5 网格划分方法　123
8.5.1 自动划分方法　124
8.5.2 四面体　124
8.5.3 扫掠　126
8.5.4 多区域　126
8.6 实例1——两管容器网格划分　128
8.6.1 定义几何结构　128
8.6.2 初始化网格　129
8.6.3 命名选择　130
8.6.4 膨胀　131
8.6.5 截面　132
8.7 实例2——四通管网格划分　132
8.7.1 定义几何结构　133
8.7.2 CFD网格　134
8.7.3 截面　134
8.7.4 使用面尺寸　136
8.7.5 局部网格划分　137
第9章　Mechanical简介　140
9.1 启动Mechanical　141
9.2 Mechanical图形用户界面　141
9.2.1 Mechanical功能区　142
9.2.2 图形工具栏　143
9.2.3 树形目录　143
9.2.4 详细信息窗格　143
9.2.5 视图区域　144
9.2.6 应用向导　145
9.3 基本分析步骤　145
9.4 实例——非标铝合金弯管头　146
9.4.1 问题描述　146
9.4.2 项目原理图　147
9.4.3 前处理　148
9.4.4 求解　151
9.4.5 结果　151
第 2篇 专题实例篇
第 10章　静力结构分析　155
10.1 几何模型　156
10.1.1 质点　156
10.1.2 材料特性　157
10.2 分析设置　157
10.3 载荷和约束　158
10.3.1 加速度　159
10.3.2 集中力　159
10.3.3 约束　160
10.4 求解模型　161
10.5 后处理　162
10.6 实例1——连杆基体强度校核　164
10.6.1 问题描述　164
10.6.2 项目原理图　165
10.6.3 前处理　165
10.6.4 求解　169
10.6.5 结果　169
10.7 实例2——联轴器变形和应力校核　171
10.7.1 问题描述　171
10.7.2 项目原理图　171
10.7.3 前处理　172
10.7.4 求解　174
10.7.5 结果　175
10.8 实例3——基座基体强度校核　176
10.8.1 问题描述　176
10.8.2 项目原理图　176
10.8.3 前处理　178
10.8.4 求解　181
10.8.5 结果　181
第 11章　模态分析　183
11.1 模态分析方法　184
11.2 模态分析步骤　184
11.2.1 几何体和质点　184
11.2.2 接触区域　184
11.2.3 分析类型　185
11.2.4 载荷和约束　186
11.2.5 求解　186
11.2.6 检查结果　186
11.3 实例1——机盖壳体强度校核　186
11.3.1 问题描述　186
11.3.2 项目原理图　186
11.3.3 前处理　188
11.3.4 求解　189
11.3.5 结果　190
11.4 实例2——长铆钉预应力　191
11.4.1 问题描述　192
11.4.2 项目原理图　192
11.4.3 前处理　193
11.4.4 求解　195
11.4.5 结果　195
11.5 实例3——机翼　197
11.5.1 问题描述　198
11.5.2 项目原理图　198
11.5.3 前处理　199
11.5.4 求解　201
11.5.5 结果　202
第 12章　响应谱分析　205
12.1 响应谱分析简介　206
12.1.1 响应谱分析步骤　206
12.1.2 在ANSYS Workbench2021 R1中进行响应谱分析　207
12.2 实例——两跨三层框架结构地震响应分析　208
12.2.1 问题描述　208
12.2.2 项目原理图　209
12.2.3 前处理　210
12.2.4 模态分析求解　212
12.2.5 响应谱分析设置并求解　214
12.2.6 查看分析结果　215
第 13章　谐响应分析　217
13.1 谐响应分析简介　218
13.2 谐响应分析步骤　218
13.2.1 建立谐响应分析　218
13.2.2 加载谐响应载荷　219
13.2.3 求解方法　219
13.2.4 查看结果　219
13.3 实例——固定梁　220
13.3.1 问题描述　220
13.3.2 项目原理图　220
13.3.3 前处理　223
13.3.4 模态分析求解　223
13.3.5 谐响应分析预处理　225
13.3.6 谐响应分析设置并求解　226
13.3.7 谐响应分析后处理　227
第 14章　随机振动分析　230
14.1 随机振动分析简介　231
14.1.1 随机振动分析步骤　231
14.1.2 在ANSYS Workbench2021 R1中进行随机振动分析　231
14.2 实例——桥梁模型随机振动分析　232
14.2.1 问题描述　232
14.2.2 项目原理图　233
14.2.3 前处理　234
14.2.4 模态分析求解　237
14.2.5 随机振动分析设置并求解　239
14.2.6 查看分析结果　240
第 15章　线性屈曲分析　242
15.1 线性屈曲概述　243
15.2 线性屈曲分析步骤　243
15.2.1 几何体和材料属性　244
15.2.2 接触区域　244
15.2.3 载荷与约束　244
15.2.4 设置屈曲　244
15.2.5 求解模型　244
15.2.6 检查结果　245
15.3 实例1——空心管　246
15.3.1 问题描述　246
15.3.2 项目原理图　247
15.3.3 创建草图　248
15.3.4 前处理　249
15.3.5 求解　250
15.3.6 结果　251
15.4 实例2——升降架　252
15.4.1 问题描述　252
15.4.2 项目原理图　252
15.4.3 前处理　253
15.4.4 求解　255
15.4.5 结果　256
第 16章　结构非线性分析　257
16.1 结构非线性分析概论　258
16.1.1 引起结构非线性的原因　258
16.1.2 结构非线性分析的基本信息　259
16.2 结构非线性分析的一般过程　261
16.2.1 建立模型　261
16.2.2 分析设置　262
16.2.3 查看结果　264
16.3 接触非线性结构　264
16.3.1 接触基本概念　264
16.3.2 接触类型　265
16.3.3 刚度及渗透　265
16.3.4 搜索区域　266
16.3.5 对称/非对称接触行为　266
16.3.6 接触结果　268
16.4 实例1——刚性接触　268
16.4.1 问题描述　268
16.4.2 项目原理图　269
16.4.3 绘制草图　269
16.4.4 创建面体　270
16.4.5 更改模型分析类型　271
16.4.6 修改几何体属性　271
16.4.7 添加接触　272
16.4.8 划分网格　274
16.4.9 分析设置　275
16.4.10 求解　277
16.4.11 查看求解结果　279
16.4.12 接触结果后处理　280
16.5 实例2——“O”形密封圈　282
16.5.1 问题描述　282
16.5.2 项目原理图　282
16.5.3 绘制草图　283
16.5.4 创建面体　285
16.5.5 添加材料　285
16.5.6 修改几何体属性　287
16.5.7 添加接触　289
16.5.8 划分网格　290
16.5.9 分析设置　292
16.5.10 求解　293
16.5.11 查看求解结果　294
第 17章　热分析　296
17.1 热分析模型　297
17.1.1 几何模型　297
17.1.2 材料属性　297
17.2 装配体　297
17.2.1 实体接触　297
17.2.2 导热率　298
17.2.3 点焊　299
17.3 热环境功能区　299
17.3.1 热载荷　299
17.3.2 热边界条件　299
17.4 求解选项　300
17.5 结果和后处理　301
17.5.1 温度　301
17.5.2 热通量　302
17.6 实例1——变速器上箱盖　302
17.6.1 问题描述　303
17.6.2 项目原理图　303
17.6.3 前处理　303
17.6.4 求解　307
17.6.5 结果　307
17.7 实例2——齿轮泵基座　308
17.7.1 问题描述　309
17.7.2 项目原理图　309
17.7.3 前处理　310
17.7.4 求解　313
17.7.5 结果　314
第 18章　优化设计　315
18.1 优化设计概论　316
18.1.1 ANSYS优化方法　316
18.1.2 定义参数　316
18.2 优化工具　317
18.2.1 拓扑优化设计　317
18.2.2 设计探索优化　318
18.3 实例——板材拓扑优化设计　319
18.3.1 问题描述　319
18.3.2 项目原理图　319
18.3.3 创建模型 　321
18.3.4 前处理　322
18.3.5 求解　325
18.3.6 结果　326

【1】施阳和，工学博士，副教授。2008年6月获华中科技大学机械制造专业博士学位，2002年12月被聘为华东交通大学机电工程学院副教授。对微机械设计与制造等均有深入研究，发表论文20多篇，出版教材3部。
【2】槐创锋，工学博士，副教授。2009年6月获北京交通大学机械设计及理论专业博士学位，2014年1月被聘为华东交通大学机电工程学院副教授。对智能制造、机械设计等均有深入研究，发表论文30多篇，出版教材5部。
【3】黄志刚，工学硕士，副教授。2007年6月获甘肃工业大学机械制造专业硕士学位，2015年1月被聘为华东交通大学机电工程学院副教授。对机械设计与制造等均有深入研究，发表论文10多篇，出版教材3部。

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