ANSYS Workbench 19.0基礎(chǔ)入門與工程實踐

第 1章 初識ANSYS Workbench 19．0　1
1．1 模塊簡介　2
1．1．1 軟件啟動　2
1．1．2 外部模型接口　3
1．1．3 通用功能　4
1．1．4 拓撲優(yōu)化　7
1．1．5 網(wǎng)格劃分　7
1．1．6 動力學(xué)分析　7
1．1．7 接觸功能　7
1．2 文件管理　8
1．2．1 文件類型　9
1．2．2 文件歸檔　10
1．3 項目新建　10
1．3．1 新建方法　10
1．3．2 項目保存　11
1．4 分析流程　12
1．5 實例操作　12
1．5．1 實例描述　12
1．5．2 幾何建?！?3
1．5．3 材料屬性設(shè)置　13
1．5．4 網(wǎng)格劃分　14
1．5．5 載荷及約束設(shè)置　14
1．5．6 模型求解　15
1．5．7 結(jié)果后處理　16
1．6 本章小結(jié)　17
第 2章 材料庫介紹　18
2．1 認識材料庫　19
2．2 材料庫的操作　19
2．2．1 材料屬性編輯　19
2．2．2 新建材料編輯　21
2．3 常用材料庫數(shù)據(jù)　23
2．3．1 線性靜力學(xué)分析　23
2．3．2 動力學(xué)分析　24
2．3．3 塑性變形分析　25
2．3．4 超彈性材料分析　25
2．3．5 熱力學(xué)分析　25
2．3．6 顯式動力學(xué)分析　26
2．4 本章小結(jié)　26
第3章 幾何建?！?7
3．1 認識DesignModeler　28
3．2 DM常用操作指南　28
3．2．1 開啟界面　28
3．2．2 草圖繪制　29
3．2．3 草圖修改　32
3．2．4 特征建模　33
3．2．5 模型參數(shù)化　34
3．2．6 外部幾何模型導(dǎo)入　37
3．2．7 高級操作　39
3．3 認識SpaceClaim　41
3．4 SCDM常用操作指南　41
3．4．1 開啟界面　41
3．4．2 幾何建?！?2
3．4．3 模型編輯　46
3．5 建模應(yīng)用舉例　48
3．5．1 DM建模實例　48
3．5．2 SCDM建模實例　53
3．6 本章小結(jié)　56
第4章 網(wǎng)格劃分　57
4．1 認識網(wǎng)格劃分功能　58
4．2 常用網(wǎng)格類型　58
4．3 網(wǎng)格劃分技術(shù)　59
4．3．1 掃掠法　59
4．3．2 四面體劃分法　62
4．3．3 自動劃分法　63
4．3．4 六面體主體法　63
4．3．5 多區(qū)域法　64
4．3．6 笛卡兒法　64
4．4 網(wǎng)格控制技術(shù)　65
4．4．1 全局網(wǎng)格控制　65
4．4．2 局部網(wǎng)格控制　66
4．4．3 網(wǎng)格質(zhì)量檢查　69
4．5 ICEM CFD 19．0網(wǎng)格劃分簡介　72
4．6 TurboGrid 19．0網(wǎng)格劃分簡介　74
4．7 本章小結(jié)　74
第5章 結(jié)果后處理　75
5．1 認識后處理的功能　76
5．2 后處理的常用操作　76
5．2．1 結(jié)果查看　76
5．2．2 顯示方式　77
5．2．3 位移縮放　79
5．2．4 結(jié)果檢測　80
5．2．5 圖形表格創(chuàng)建　81
5．2．6 收斂性　84
5．2．7 圖表輸出　85
5．2．8 動畫輸出　86
5．3 本章小結(jié)　86
第6章 靜力學(xué)分析　87
6．1 基本理論介紹　88
6．2 線性靜力學(xué)分析實例——支架靜力分析　88
6．2．1 問題描述　88
6．2．2 分析模型建?！?9
6．2．3 材料屬性設(shè)置　90
6．2．4 網(wǎng)格劃分　91
6．2．5 載荷及約束設(shè)置　91
6．2．6 模型求解　93
6．2．7 結(jié)果后處理　94
6．3 線性靜力學(xué)分析實例——口型梁靜力分析　94
6．3．1 問題描述　95
6．3．2 分析模型建模　95
6．3．3 材料屬性設(shè)置　97
6．3．4 網(wǎng)格劃分　97
6．3．5 載荷及約束設(shè)置　98
6．3．6 模型求解　99
6．3．7 結(jié)果后處理　100
6．4 線性靜力學(xué)分析實例——殼單元分析實例　101
6．4．1 問題描述　101
6．4．2 幾何建?！?01
6．4．3 材料屬性設(shè)置　102
6．4．4 網(wǎng)格劃分　102
6．4．5 載荷及約束設(shè)置　103
6．4．6 模型求解　103
6．4．7 結(jié)果后處理　103
6．4．8 實體模型計算結(jié)果對比　104
6．5 本章小結(jié)　106
第7章 接觸分析　107
7．1 接觸分析簡介　108
7．1．1 點-點接觸模型　108
7．1．2 點-面接觸模型　108
7．1．3 面-面接觸模型　109
7．2 接觸類型介紹　109
7．3 接觸分析實例——法蘭盤連接　110
7．3．1 問題描述　110
7．3．2 幾何建模　110
7．3．3 材料屬性設(shè)置　111
7．3．4 接觸設(shè)置　111
7．3．5 網(wǎng)格劃分　112
7．3．6 載荷及約束設(shè)置　112
7．3．7 模型求解　113
7．3．8 結(jié)果后處理　113
7．4 接觸分析實例——螺栓連接　114
7．4．1 問題描述　114
7．4．2 幾何建?！?14
7．4．3 材料屬性設(shè)置　117
7．4．4 接觸設(shè)置　118
7．4．5 網(wǎng)格劃分　119
7．4．6 載荷及約束設(shè)置　119
7．4．7 模型求解　121
7．4．8 結(jié)果后處理　121
7．5 本章小結(jié)　123
第8章 模態(tài)分析　124
8．1 認識模態(tài)分析　125
8．2 自由模態(tài)分析實例——機床床身計算　126
8．2．1 問題描述　126
8．2．2 幾何建?！?26
8．2．3 材料屬性設(shè)置　127
8．2．4 網(wǎng)格劃分　128
8．2．5 模態(tài)求解設(shè)置　128
8．2．6 結(jié)果后處理　129
8．3 自由模態(tài)分析實例——變速箱箱體計算　130
8．3．1 問題描述　130
8．3．2 幾何建模　130
8．3．3 材料屬性設(shè)置　131
8．3．4 網(wǎng)格劃分　131
8．3．5 模態(tài)求解設(shè)置　132
8．3．6 結(jié)果后處理　132
8．4 預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析實例——方板結(jié)構(gòu)預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析　133
8．4．1 問題描述　133
8．4．2 幾何建?！?33
8．4．3 材料屬性設(shè)置　134
8．4．4 網(wǎng)格劃分　134
8．4．5 載荷及約束設(shè)置　135
8．4．6 模型求解　135
8．4．7 結(jié)果后處理　135
8．5 本章小結(jié)　136
第9章 諧響應(yīng)分析　137
9．1 諧響應(yīng)分析簡介　138
9．2 諧響應(yīng)分析求解方法　138
9．2．1 完整法　139
9．2．2 模態(tài)疊加法　139
9．3 諧響應(yīng)分析實例——支撐面板諧響應(yīng)分析　139
9．3．1 問題描述　139
9．3．2 幾何建模　139
9．3．3 材料屬性設(shè)置　140
9．3．4 網(wǎng)格劃分　141
9．3．5 邊界及諧波載荷設(shè)置　141
9．3．6 求解設(shè)置　141
9．3．7 模型求解　142
9．3．8 結(jié)果后處理　142
9．4 諧響應(yīng)分析實例——電器控制柜諧響應(yīng)分析　144
9．4．1 問題描述　144
9．4．2 幾何建?！?44
9．4．3 材料屬性設(shè)置　145
9．4．4 網(wǎng)格劃分　146
9．4．5 分析設(shè)置　146
9．4．6 模型求解　148
9．4．7 結(jié)果后處理　148
9．5 本章小結(jié)　150
第 10章 瞬態(tài)分析　151
10．1 瞬態(tài)分析簡介　152
10．1．1 直接法　152
10．1．2 迭代法　152
10．2 瞬態(tài)分析實例——某回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析　152
10．2．1 問題描述　153
10．2．2 幾何建模　153
10．2．3 材料屬性設(shè)置　154
10．2．4 網(wǎng)格劃分　155
10．2．5 載荷及約束設(shè)置　155
10．2．6 求解設(shè)置　156
10．2．7 結(jié)果后處理　157
10．3 瞬態(tài)分析實例——單自由度滑塊運動分析　158
10．3．1 問題描述　158
10．3．2 幾何建?！?58
10．3．3 材料屬性設(shè)置　158
10．3．4 創(chuàng)建運動約束　158
10．3．5 網(wǎng)格劃分　160
10．3．6 載荷設(shè)置　160
10．3．7 求解設(shè)置　161
10．3．8 結(jié)果后處理　162
10．4 本章小結(jié)　163
第 11章 響應(yīng)譜分析　164
11．1 響應(yīng)譜分析簡介　165
11．1．1 單點響應(yīng)譜　165
11．1．2 多點響應(yīng)譜　166
11．2 響應(yīng)譜分析實例——某橋架結(jié)構(gòu)響應(yīng)譜分析　166
11．2．1 問題描述　166
11．2．2 幾何建?！?67
11．2．3 材料屬性設(shè)置　167
11．2．4 網(wǎng)格劃分　168
11．2．5 模態(tài)求解設(shè)置　168
11．2．6 載荷譜加載　169
11．2．7 響應(yīng)譜求解設(shè)置　170
11．2．8 結(jié)果后處理　170
11．3 響應(yīng)譜分析實例——某駕駛室響應(yīng)譜分析　171
11．3．1 問題描述　171
11．3．2 幾何建模　171
11．3．3 材料屬性設(shè)置　172
11．3．4 網(wǎng)格劃分　172
11．3．5 模態(tài)求解設(shè)置　173
11．3．6 載荷譜加載　173
11．3．7 響應(yīng)譜求解設(shè)置　174
11．3．8 結(jié)果后處理　174
11．4 本章小結(jié)　175
第 12章 隨機振動分析　176
12．1 隨機振動分析簡介　177
12．2 隨機振動分析實例——某轉(zhuǎn)軸隨機振動分析　177
12．2．1 問題描述　178
12．2．2 幾何建?！?78
12．2．3 材料屬性設(shè)置　178
12．2．4 網(wǎng)格劃分　179
12．2．5 模態(tài)求解設(shè)置　179
12．2．6 PSD載荷譜施加　180
12．2．7 求解計算　181
12．2．8 結(jié)果后處理　182
12．3 隨機振動分析實例——某直升機機載設(shè)備隨機振動分析　183
12．3．1 問題描述　183
12．3．2 幾何建?！?83
12．3．3 材料屬性設(shè)置　184
12．3．4 網(wǎng)格劃分　184
12．3．5 模態(tài)求解設(shè)置　184
12．3．6 PSD載荷譜施加　185
12．3．7 求解計算　186
12．3．8 結(jié)果后處理　186
12．4 本章小結(jié)　187
第 13章 顯式動力學(xué)分析　188
13．1 顯式動力學(xué)簡介　189
13．2 顯式動力學(xué)實例——子彈射擊簡單模擬　190
13．2．1 問題描述　190
13．2．2 幾何建?！?90
13．2．3 材料屬性設(shè)置　190
13．2．4 接觸設(shè)置　191
13．2．5 網(wǎng)格劃分　191
13．2．6 邊界及載荷施加　192
13．2．7 求解設(shè)置　193
13．2．8 結(jié)果后處理　193
13．3 顯式動力學(xué)實例——跌落分析　194
13．3．1 問題描述　194
13．3．2 幾何建模　195
13．3．3 材料屬性設(shè)置　195
13．3．4 接觸設(shè)置　197
13．3．5 網(wǎng)格劃分　197
13．3．6 邊界及載荷施加　197
13．3．7 求解設(shè)置　198
13．3．8 結(jié)果后處理　198
13．4 本章小結(jié)　199
第 14章 剛體動力學(xué)分析　200
14．1 剛體動力學(xué)簡介　201
14．1．1 拉格朗日法　201
14．1．2 笛卡兒法　201
14．2 剛體動力學(xué)實例——壓力機分析　202
14．2．1 問題描述　202
14．2．2 幾何建?！?02
14．2．3 材料屬性設(shè)置　202
14．2．4 運動副設(shè)置　203
14．2．5 載荷及驅(qū)動設(shè)置　206
14．2．6 模型求解設(shè)置　207
14．2．7 結(jié)果后處理　207
14．3 剛體動力學(xué)實例——齒輪嚙合分析　208
14．3．1 問題描述　208
14．3．2 幾何建?！?08
14．3．3 材料屬性設(shè)置　209
14．3．4 運動副及接觸創(chuàng)建　209
14．3．5 網(wǎng)格劃分　210
14．3．6 載荷及驅(qū)動設(shè)置　211
14．3．7 模型求解設(shè)置　211
14．3．8 結(jié)果后處理　212
14．4 本章小結(jié)　212
第 15章 剛?cè)狁詈戏治觥?13
15．1 剛?cè)狁詈戏治龊喗椤?14
15．2 剛?cè)狁詈戏治鰧嵗瑝K機構(gòu)分析　214
15．2．1 問題描述　215
15．2．2 幾何建?！?15
15．2．3 材料屬性設(shè)置　215
15．2．4 運動副設(shè)置　216
15．2．5 網(wǎng)格劃分　217
15．2．6 載荷及驅(qū)動設(shè)置　218
15．2．7 模型求解設(shè)置　218
15．2．8 結(jié)果后處理　219
15．3 剛?cè)狁詈戏治鰧嵗诰驒C斗桿分析　219
15．3．1 問題描述　219
15．3．2 幾何建模　220
15．3．3 材料屬性設(shè)置　220
15．3．4 運動副設(shè)置　221
15．3．5 載荷及驅(qū)動設(shè)置　223
15．3．6 網(wǎng)格劃分　224
15．3．7 模型求解設(shè)置　225
15．3．8 結(jié)果后處理　225
15．4 本章小結(jié)　226
第 16章 線性屈曲分析　227
16．1 線性屈曲分析簡介　228
16．2 線性屈曲分析實例——變截面壓桿屈曲分析　229
16．2．1 問題描述　229
16．2．2 幾何建?！?29
16．2．3 材料屬性設(shè)置　231
16．2．4 網(wǎng)格劃分　231
16．2．5 載荷及約束設(shè)置　231
16．2．6 靜力學(xué)求解　232
16．2．7 屈曲分析　232
16．2．8 結(jié)果后處理　233
16．3 線性屈曲分析實例——真空管道屈曲分析　233
16．3．1 問題描述　233
16．3．2 幾何建模　234
16．3．3 材料屬性設(shè)置　234
16．3．4 網(wǎng)格劃分　235
16．3．5 載荷及約束設(shè)置　235
16．3．6 靜力學(xué)求解　237
16．3．7 屈曲分析　237
16．3．8 結(jié)果后處理　237
16．4 本章小結(jié)　237
第 17章 疲勞分析　238
17．1 疲勞分析簡介　239
17．2 疲勞分析實例——某叉車貨叉疲勞壽命分析　241
17．2．1 問題描述　241
17．2．2 幾何建?！?41
17．2．3 材料屬性設(shè)置　241
17．2．4 網(wǎng)格劃分　242
17．2．5 載荷及約束設(shè)置　242
17．2．6 靜力求解　243
17．2．7 疲勞求解　243
17．2．8 結(jié)果后處理　244
17．3 疲勞分析實例——發(fā)動機連桿疲勞強度分析　245
17．3．1 問題描述　245
17．3．2 幾何建?！?45
17．3．3 材料屬性設(shè)置　245
17．3．4 網(wǎng)格劃分　246
17．3．5 載荷及約束設(shè)置　247
17．3．6 靜力求解　248
17．3．7 疲勞求解　248
17．3．8 結(jié)果后處理　249
17．4 本章小結(jié)　250
第 18章 子模型分析　251
18．1 子模型分析簡介　252
18．2 子模型分析實例——直角支撐結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析　253
18．2．1 問題描述　253
18．2．2 幾何建?！?53
18．2．3 材料屬性設(shè)置　255
18．2．4 整體模型網(wǎng)格劃分　255
18．2．5 整體模型邊界及載荷設(shè)置　256
18．2．6 子模型網(wǎng)格劃分　256
18．2．7 子模型邊界設(shè)置　256
18．2．8 子模型結(jié)果后處理　257
18．2．9 子模型邊界驗證　258
18．3 子模型分析實例——凹槽板子模型分析　259
18．3．1 問題描述　259
18．3．2 幾何建?！?60
18．3．3 材料屬性設(shè)置　261
18．3．4 整體模型網(wǎng)格劃分　261
18．3．5 整體模型邊界及載荷設(shè)置　262
18．3．6 整體模型求解　262
18．3．7 子模型網(wǎng)格劃分　262
18．3．8 子模型邊界設(shè)置　263
18．3．9 子模型結(jié)果后處理　263
18．3．10 子模型邊界驗證　264
18．4 本章小結(jié)　264
第 19章 熱分析　265
19．1 熱分析簡介　266
19．2 熱分析實例——水杯穩(wěn)態(tài)熱分析　267
19．2．1 問題描述　267
19．2．2 幾何建?！?67
19．2．3 材料屬性設(shè)置　269
19．2．4 網(wǎng)格劃分　269
19．2．5 載荷及約束設(shè)置　270
19．2．6 模型求解　270
19．2．7 結(jié)果后處理　270
19．3 熱分析實例——散熱片瞬態(tài)熱分析　271
19．3．1 問題描述　271
19．3．2 幾何建模　272
19．3．3 材料屬性設(shè)置　273
19．3．4 網(wǎng)格劃分　274
19．3．5 載荷及約束設(shè)置　274
19．3．6 模型求解　275
19．3．7 結(jié)果后處理　275
19．4 本章小結(jié)　276
第 20章 熱-力耦合分析　277
20．1 熱-力耦合分析簡介　278
20．2 熱-力耦合分析實例——固支梁熱應(yīng)力分析　279
20．2．1 問題描述　279
20．2．2 幾何建?！?80
20．2．3 材料屬性設(shè)置　280
20．2．4 網(wǎng)格劃分　280
20．2．5 瞬態(tài)傳熱分析　281
20．2．6 熱應(yīng)力分析　281
20．2．7 結(jié)果后處理　281
20．3 熱-力耦合分析實例——活塞熱機耦合分析　282
20．3．1 問題描述　282
20．3．2 幾何建?！?83
20．3．3 材料屬性設(shè)置　283
20．3．4 網(wǎng)格劃分　285
20．3．5 穩(wěn)態(tài)傳熱分析　285
20．3．6 熱-力耦合分析　286
20．3．7 結(jié)果后處理　289
20．4 本章小結(jié)　289
第 21章 電磁場分析　290
21．1 電磁場分析簡介　291
21．2 電磁場分析實例——條形磁性體磁場分析　293
21．2．1 問題描述　293
21．2．2 幾何建模　293
21．2．3 材料屬性設(shè)置　295
21．2．4 創(chuàng)建變量　296
21．2．5 網(wǎng)格劃分　296
21．2．6 載荷及邊界設(shè)置　297
21．2．7 結(jié)果后處理　297
21．3 電磁場分析實例——通電線圈磁場分布　298
21．3．1 問題描述　298
21．3．2 幾何建?！?99
21．3．3 材料屬性設(shè)置　300
21．3．4 創(chuàng)建變量　300
21．3．5 網(wǎng)格劃分　301
21．3．6 電流輸入及邊界設(shè)置　301
21．3．7 結(jié)果后處理　302
21．4 本章小結(jié)　304
第 22章 優(yōu)化設(shè)計　305
22．1 優(yōu)化設(shè)計簡介　306
22．1．1 優(yōu)化設(shè)計的基本概念　306
22．1．2 優(yōu)化設(shè)計的一般表達式　306
22．1．3 優(yōu)化設(shè)計分類　306
22．1．4 其他概念　307
22．2 優(yōu)化設(shè)計實例——某定位基座拓撲優(yōu)化設(shè)計　307
22．2．1 問題描述　308
22．2．2 幾何建模　308
22．2．3 材料屬性設(shè)置　308
22．2．4 網(wǎng)格劃分　309
22．2．5 載荷及約束設(shè)置　309
22．2．6 模型求解　310
22．2．7 結(jié)果后處理　310
22．2．8 結(jié)果驗算　310
22．3 優(yōu)化設(shè)計實例——固定支架優(yōu)化設(shè)計　311
22．3．1 問題描述　311
22．3．2 幾何建?！?12
22．3．3 材料屬性設(shè)置　313
22．3．4 網(wǎng)格劃分　314
22．3．5 靜力學(xué)分析　314
22．3．6 拓撲優(yōu)化　315
22．3．7 尺寸優(yōu)化　316
22．3．8 結(jié)果后處理　320
22．4 本章小結(jié)　321
第 23章 流體力學(xué)分析　322
23．1 流體力學(xué)簡介　323
23．1．1 流體靜力學(xué)　323
23．1．2 流體動力學(xué)　323
23．1．3 WB 19．0流體仿真簡介　324
23．2 流體力學(xué)分析實例——簡易汽車流場分析　324
23．2．1 問題描述　325
23．2．2 幾何建模　325
23．2．3 網(wǎng)格劃分　326
23．2．4 邊界組設(shè)置　327
23．2．5 CFX求解設(shè)置　328
23．2．6 模型求解　329
23．2．7 結(jié)果后處理　329
23．3 流體力學(xué)分析實例——高速列車流場分析　331
23．3．1 問題描述　332
23．3．2 幾何建?！?32
23．3．3 網(wǎng)格劃分　332
23．3．4 邊界組設(shè)置　333
23．3．5 Fluent求解設(shè)置　334
23．3．6 結(jié)果后處理　336
23．4 本章小結(jié)　337
第 24章 流固耦合分析　338
24．1 流固耦合簡介　339
24．1．1 流體控制方程　339
24．1．2 固體控制方程　339
24．1．3 流固耦合方程　339
24．1．4 流固耦合仿真流程　340
24．2 流固耦合分析實例——收縮噴管流固耦合分析　340
24．2．1 問題描述　341
24．2．2 幾何建模　341
24．2．3 流體網(wǎng)格劃分　341
24．2．4 流體求解設(shè)置　342
24．2．5 流體結(jié)果后處理　344
24．2．6 結(jié)構(gòu)場求解設(shè)置　344
24．2．7 結(jié)構(gòu)場結(jié)果后處理　346
24．3 流固耦合分析實例——排氣管道流固耦合分析　347
24．3．1 問題描述　347
24．3．2 幾何建?！?47
24．3．3 流體網(wǎng)格劃分　347
24．3．4 流體求解設(shè)置　348
24．3．5 流體結(jié)果后處理　351
24．3．6 結(jié)構(gòu)場求解設(shè)置　352
24．3．7 結(jié)構(gòu)場結(jié)果后處理　353
24．4 本章小結(jié)　353
參考文獻　354