ANSYS Workbench 2024完全自學一本通

第1 篇
第1 章 有限元分析概述  1
1.1 有限元法發(fā)展綜述 2
1.1.1 有限元法的孕育和發(fā)展2
1.1.2 有限元法的基本思想  3
1.1.3 有限元法的發(fā)展趨勢  4
1.2 工程問題的數(shù)學物理方程  6
1.2.1 工程問題的數(shù)學物理方程（控制方程）概述 6
1.2.2 變分函數(shù)9
1.2.3 插值函數(shù)  10
1.2.4 形函數(shù) 10
1.2.5 剛度矩陣  10
1.2.6 連通性 11
1.2.7 邊界條件  11
1.2.8 圓柱坐標系中的問題12
1.2.9 直接方法  12
1.3 有限元法的解題步驟  13
1.4 本章小結13
第2 章 幾何建模  14
2.1 ANSYS Workbench 平臺及模塊  15
2.1.1 ANSYS Workbench 平臺主界面 15
2.1.2 菜單欄 16
2.1.3 工具欄 22
2.1.4 “工具箱”窗格23
2.2 幾何建模概述 27
2.2.1 幾何建模平臺  27
2.2.2 菜單欄 27
2.2.3 工具欄 35
2.2.4 常用命令欄  37
2.2.5 “樹輪廓”窗格37
2.2.6 幾何建模實例——連接扣  39
2.3 本章小結48
第3 章 網(wǎng)格劃分  49
3.1 網(wǎng)格劃分概述 50
3.1.1 網(wǎng)格劃分適用領域50
3.1.2 網(wǎng)格劃分方法  50
3.1.3 網(wǎng)格默認設置  53
3.1.4 網(wǎng)格尺寸設置  53
3.1.5 網(wǎng)格質(zhì)量設置  55
3.1.6 網(wǎng)格膨脹設置  60
3.1.7 網(wǎng)格高級選項設置62
3.1.8 網(wǎng)格統(tǒng)計設置  62
3.2 網(wǎng)格劃分實例 63
3.2.1 實例1——網(wǎng)格尺寸控制 63
3.2.2 實例2——掃掠網(wǎng)格劃分 70
3.2.3 實例3——多區(qū)域網(wǎng)格劃分  73
3.2.4 實例4——CDB 網(wǎng)格導入  77
3.2.5 實例5——BDF 網(wǎng)格導入  81
3.3 本章小結83
第4 章 后處理  84
4.1 后處理概述 85
4.1.1 查看結果  85
4.1.2 顯示結果  88
4.1.3 顯示變形  88
4.1.4 應力和應變  89
4.1.5 接觸結果  90
4.1.6 顯示自定義結果91
4.2 實例分析91
4.2.1 問題描述  92
4.2.2 創(chuàng)建分析項目  92
4.2.3 導入幾何體  92
4.2.4 添加材料庫  93
4.2.5 添加模型材料屬性94
4.2.6 劃分網(wǎng)格  95
4.2.7 施加載荷與約束96
2.2.4 常用命令欄  37
2.2.5 “樹輪廓”窗格37
2.2.6 幾何建模實例——連接扣  39
2.3 本章小結48
第3 章 網(wǎng)格劃分  49
3.1 網(wǎng)格劃分概述 50
3.1.1 網(wǎng)格劃分適用領域50
3.1.2 網(wǎng)格劃分方法  50
3.1.3 網(wǎng)格默認設置  53
3.1.4 網(wǎng)格尺寸設置  53
3.1.5 網(wǎng)格質(zhì)量設置  55
3.1.6 網(wǎng)格膨脹設置  60
3.1.7 網(wǎng)格高級選項設置62
3.1.8 網(wǎng)格統(tǒng)計設置  62
3.2 網(wǎng)格劃分實例 63
3.2.1 實例1——網(wǎng)格尺寸控制 63
3.2.2 實例2——掃掠網(wǎng)格劃分 70
3.2.3 實例3——多區(qū)域網(wǎng)格劃分  73
3.2.4 實例4——CDB 網(wǎng)格導入  77
3.2.5 實例5——BDF 網(wǎng)格導入  81
3.3 本章小結83
第4 章 后處理  84
4.1 后處理概述 85
4.1.1 查看結果  85
4.1.2 顯示結果  88
4.1.3 顯示變形  88
4.1.4 應力和應變  89
4.1.5 接觸結果  90
4.1.6 顯示自定義結果91
4.2 實例分析91
4.2.1 問題描述  92
4.2.2 創(chuàng)建分析項目  92
4.2.3 導入幾何體  92
4.2.4 添加材料庫  93
4.2.5 添加模型材料屬性94
4.2.6 劃分網(wǎng)格  95
4.2.7 施加載荷與約束96
5.4.6 劃分網(wǎng)格 128
5.4.7 施加載荷與約束  129
5.4.8 結果后處理 130
5.4.9 保存與退出 132
5.4.10 讀者演練  132
5.5 本章小結  132
第6 章 模態(tài)分析 133
6.1 結構動力學分析概述 134
6.1.1 結構動力學分析  134
6.1.2 結構動力學分析的阻尼  134
6.2 模態(tài)分析概述135
6.2.1 模態(tài)分析簡介 135
6.2.2 模態(tài)分析基礎 136
6.2.3 預應力模態(tài)分析  136
6.3 實例1——方板模態(tài)分析136
6.3.1 問題描述 136
6.3.2 創(chuàng)建分析項目 137
6.3.3 創(chuàng)建幾何體 137
6.3.4 添加材料庫 137
6.3.5 添加模型材料屬性  139
6.3.6 劃分網(wǎng)格 140
6.3.7 施加載荷與約束  140
6.3.8 結果后處理 141
6.3.9 保存與退出 144
6.4 實例2——方板在有預壓力下的模態(tài)分析  144
6.4.1 問題描述 144
6.4.2 創(chuàng)建分析項目 144
6.4.3 創(chuàng)建幾何體 145
6.4.4 添加材料庫 145
6.4.5 添加模型材料屬性  147
6.4.6 劃分網(wǎng)格 148
6.4.7 施加載荷與約束  148
6.4.8 進行模態(tài)分析 150
6.4.9 結果后處理 150
6.4.10 保存與退出  152
6.5 實例3——方板在有預拉力下的模態(tài)分析  152
6.5.1 問題描述 152
6.5.2 修改外載荷數(shù)據(jù)  152
6.5.3 進行模態(tài)分析 153
6.5.4 結果后處理 153
6.5.5 保存與退出 154
6.5.6 結論155
6.6 實例4——方板在有阻尼下的模態(tài)分析  155
6.6.1 問題描述 155
6.6.2 進行模態(tài)分析 155
6.6.3 結果后處理 156
6.6.4 保存與退出 157
6.7 本章小結  157
第7 章 諧響應分析  158
7.1 諧響應分析概述 159
7.1.1 諧響應分析簡介  159
7.1.2 諧響應分析的載荷與輸出159
7.1.3 諧響應分析通用方程  160
7.2 實例1——梁單元諧響應分析160
7.2.1 問題描述 160
7.2.2 創(chuàng)建分析項目 160
7.2.3 創(chuàng)建模態(tài)分析項目  161
7.2.4 材料選擇 162
7.2.5 施加載荷與約束  162
7.2.6 模態(tài)求解 164
7.2.7 結果后處理（1）164
7.2.8 創(chuàng)建諧響應分析項目  166
7.2.9 施加載荷與約束  166
7.2.10 諧響應計算  168
7.2.11 結果后處理（2）  168
7.2.12 保存與退出  171
7.3 實例2——實體諧響應分析171
7.3.1 問題描述 171
7.3.2 創(chuàng)建分析項目 171
7.3.3 材料選擇 172
7.3.4 施加載荷與約束  173
7.3.5 模態(tài)求解 174
7.3.6 結果后處理（1）174
7.3.7 進行諧響應分析  176
7.3.8 諧響應計算 177
7.3.9 結果后處理（2）177
7.3.10 保存與退出  179
7.4 實例3——含阻尼的諧響應分析  179
7.5 本章小結  181
第8 章 響應譜分析  182
8.1 響應譜分析概述 183
8.1.1 頻譜的定義 183
8.1.2 響應譜分析的基本概念  184
8.2 實例1——梁單元響應譜分析185
8.2.1 問題描述 186
8.2.2 創(chuàng)建分析項目 186
8.2.3 導入幾何體 187
8.2.4 進行靜力學分析  187
8.2.5 添加材料庫 187
8.2.6 接觸設置 187
8.2.7 完成網(wǎng)格劃分 189
8.2.8 施加約束 189
8.2.9 進行模態(tài)分析 191
8.2.10 結果后處理（1）  191
8.2.11 進行響應譜分析192
8.2.12 添加加速度頻譜193
8.2.13 結果后處理（2）  194
8.2.14 其他設置  195
8.2.15 保存與退出  196
8.3 實例2——建筑物響應譜分析196
8.3.1 問題描述 197
8.3.2 創(chuàng)建分析項目 197
8.3.3 導入幾何體 198
8.3.4 進行靜力學分析  198
8.3.5 添加材料庫 199
8.3.6 劃分網(wǎng)格 199
8.3.7 施加曲面約束 199
8.3.8 施加固定約束 200
8.3.9 進行模態(tài)分析 201
8.3.10 結果后處理（1）  201
8.3.11 進行響應譜分析202
8.3.12 添加加速度頻譜203
8.3.13 結果后處理（2）  205
8.3.14 保存與退出  207
8.4 本章小結  207
第9 章 隨機振動分析  208
9.1 隨機振動分析概述 209
9.2 實例1——梁單元隨機振動分析  210
9.2.1 問題描述 210
9.2.2 創(chuàng)建分析項目 210
9.2.3 導入幾何體 211
9.2.4 進行靜力學分析  211
9.2.5 添加材料庫 212
9.2.6 接觸設置 212
9.2.7 完成網(wǎng)格劃分 213
9.2.8 施加約束 213
9.2.9 進行模態(tài)分析 215
9.2.10 結果后處理（1）  215
9.2.11 進行隨機振動分析217
9.2.12 添加加速度頻譜217
9.2.13 結果后處理（2）  218
9.2.14 保存與退出  219
9.3 實例2——建筑物隨機振動分析  220
9.3.1 問題描述 220
9.3.2 創(chuàng)建分析項目 220
9.3.3 導入幾何體 220
9.3.4 進行靜力學分析  221
9.3.5 添加材料庫 221
9.3.6 劃分網(wǎng)格 221
9.3.7 施加曲面約束 222
9.3.8 施加固定約束 222
9.3.9 進行模態(tài)分析 224
9.3.10 結果后處理（1）  224
9.3.11 進行隨機振動分析225
9.3.12 添加加速度頻譜226
9.3.13 結果后處理（2）  228
9.3.14 保存與退出  229
9.4 本章小結  229
第10 章 瞬態(tài)動力學分析230
10.1 瞬態(tài)動力學分析概述231
10.2 實例1——鋼結構地震分析  231
10.2.1 問題描述  231
10.2.2 創(chuàng)建分析項目232
10.2.3 創(chuàng)建幾何體  233
10.2.4 進行瞬態(tài)動力學分析233
10.2.5 添加材料庫  234
10.2.6 劃分網(wǎng)格  234
10.2.7 施加約束  235
10.2.8 結果后處理  237
10.2.9 保存與退出  239
10.3 實例2——震動分析 239
10.3.1 問題描述  239
10.3.2 創(chuàng)建分析項目239
10.3.3 導入幾何體  240
10.3.4 進行模態(tài)分析240
10.3.5 劃分網(wǎng)格  241
10.3.6 施加約束  242
10.3.7 結果后處理（1）  243
10.3.8 進行瞬態(tài)動力學分析244
10.3.9 添加動態(tài)力載荷245
10.3.10 結果后處理（2）247
10.3.11 保存與退出 248
10.4 本章小結 248
第3 篇
第11 章 接觸分析249
11.1 接觸分析概述  250
11.2 實例——鋁合金板孔受力分析 251
11.2.1 問題描述  252
11.2.2 創(chuàng)建分析項目252
11.2.3 創(chuàng)建幾何體  252
11.2.4 添加材料庫  254
11.2.5 添加模型材料屬性255
11.2.6 創(chuàng)建接觸  255
11.2.7 劃分網(wǎng)格  255
11.2.8 施加載荷與約束257
11.2.9 結果后處理  258
11.2.10 保存與退出 259
11.3 本章小結 259
第12 章 顯式動力學分析260
12.1 顯式動力學分析概述261
12.2 實例1——鋼球撞擊金屬網(wǎng)分析262
12.2.1 問題描述  262
12.2.2 創(chuàng)建分析項目A262
12.2.3 啟動Workbench LS-DYNA 軟件，創(chuàng)建分析項目B  263
12.2.4 材料選擇  263
12.2.5 材料賦予  264
12.2.6 分析前處理  265
12.2.7 施加載荷  265
12.2.8 結果后處理  267
12.2.9 保存與退出  270
12.3 實例2——金屬塊穿透鋼板分析270
12.3.1 問題描述  270
12.3.2 創(chuàng)建分析項目270
12.3.3 導入幾何體  271
12.3.4 添加材料庫  271
12.3.5 添加材料  272
12.3.6 顯式動力學分析前處理  273
12.3.7 施加約束  274
12.3.8 結果后處理  276
12.3.9 啟動Autodyn 軟件277
12.3.10 保存與退出 279
12.4 本章小結 279
第13 章 線性屈曲分析 280
13.1 線性屈曲分析概述  281
13.1.1 線性屈曲分析簡介281
13.1.2 線性屈曲分析方程281
13.2 實例1——鋼管線性屈曲分析  281
13.2.1 問題描述  282
13.2.2 創(chuàng)建分析項目282
13.2.3 創(chuàng)建幾何體  282
13.2.4 設置材料  284
13.2.5 添加模型材料屬性284
13.2.6 劃分網(wǎng)格  284
13.2.7 施加載荷與約束（1）  286
13.2.8 結果后處理  287
13.2.9 進行線性屈曲分析289
13.2.10 施加載荷與約束（2）  289
13.2.11 結果后處理 290
13.2.12 保存與退出 293
13.3 實例2——金屬容器線性屈曲分析293
13.3.1 問題描述  293
13.3.2 創(chuàng)建分析項目293
13.3.3 創(chuàng)建幾何體  294
13.3.4 設置材料  296
13.3.5 添加模型材料屬性296
13.3.6 劃分網(wǎng)格  296
13.3.7 施加載荷與約束（1）  297
13.3.8 結果后處理  299
13.3.9 進行線性屈曲分析300
13.3.10 施加載荷與約束（2）  300
13.3.11 結果后處理 301
13.3.12 保存與退出 303
13.4 實例3——梁結構線性屈曲分析303
13.4.1 問題描述  304
13.4.2 創(chuàng)建分析項目304
13.4.3 導入幾何體  304
13.4.4 進行靜力學分析305
13.4.5 添加材料庫  305
13.4.6 接觸設置  305
13.4.7 劃分網(wǎng)格  306
13.4.8 施加約束與結果后處理  307
13.4.9 進行線性屈曲分析308
13.4.10 結果后處理 309
13.4.11 保存與退出 311
13.5 本章小結 312
第14 章 疲勞分析313
14.1 疲勞分析概述  314
14.2 疲勞分析方法  315
14.2.1 疲勞程序  315
14.2.2 應力-壽命曲線316
14.2.3 疲勞材料特性317
14.3 實例1——座椅疲勞分析  317
14.3.1 問題描述  317
14.3.2 創(chuàng)建分析項目318
14.3.3 導入幾何體  318
14.3.4 添加材料庫  319
14.3.5 添加模型材料屬性320
14.3.6 劃分網(wǎng)格  321
14.3.7 施加載荷與約束321
14.3.8 結果后處理  323
14.3.9 保存文件  325
14.3.10 添加疲勞分析命令  325
14.3.11 保存與退出 327
14.4 實例2——板模型疲勞分析  328
14.4.1 問題描述  329
14.4.2 創(chuàng)建分析項目329
14.4.3 導入幾何體  329
14.4.4 添加材料庫  330
14.4.5 添加模型材料屬性330
14.4.6 劃分網(wǎng)格  330
14.4.7 施加載荷與約束331
14.4.8 結果后處理  333
14.4.9 保存文件  333
14.4.10 添加疲勞分析命令  333
14.4.11 保存與退出 335
14.5 本章小結 335
第15 章 壓電分析336
15.1 壓電材料的基本知識337
15.1.1 壓電材料的概念337
15.1.2 壓電材料的主要特性337
15.1.3 壓電材料的分類338
15.1.4 壓電材料的應用340
15.1.5 壓電復合材料的有限元分析方法  342
15.1.6 基本耦合公式342
15.1.7 壓電材料的主要參數(shù)342
15.2 壓電分析模塊的安裝345
15.3 實例1——正壓電分析  347
15.3.1 問題描述  347
15.3.2 創(chuàng)建分析項目347
15.3.3 導入幾何體  348
15.3.4 添加材料庫  348
15.3.5 創(chuàng)建靜態(tài)分析項目348
15.3.6 網(wǎng)格與屬性  349
15.3.7 施加載荷與約束350
15.3.8 結果后處理  351
15.3.9 保存與退出  352
15.4 實例2——逆壓電分析  352
15.4.1 問題描述  353
15.4.2 創(chuàng)建分析項目353
15.4.3 導入幾何體  353
15.4.4 添加材料庫  354
15.4.5 創(chuàng)建靜態(tài)分析項目354
15.4.6 網(wǎng)格與屬性  354
15.4.7 施加載荷與約束356
15.4.8 結果后處理  357
15.4.9 保存與退出  359
15.5 本章小結 359
第4 篇
第16 章 穩(wěn)態(tài)熱力學分析360
16.1 穩(wěn)態(tài)熱力學分析概述361
16.1.1 熱力學分析目的361
16.1.2 穩(wěn)態(tài)熱力學分析方程361
16.1.3 基本熱傳遞方式361
16.2 實例1——熱傳導分析  362
16.2.1 問題描述  362
16.2.2 創(chuàng)建分析項目A362
16.2.3 導入幾何體  363
16.2.4 創(chuàng)建分析項目B363
16.2.5 添加材料庫  364
16.2.6 添加模型材料屬性365
16.2.7 劃分網(wǎng)格  366
16.2.8 施加載荷與約束367
16.2.9 結果后處理  368
16.2.10 保存與退出 370
16.3 實例2——熱對流分析  370
16.3.1 問題描述  370
16.3.2 創(chuàng)建分析項目A370
16.3.3 導入幾何體  370
16.3.4 創(chuàng)建分析項目B371
16.3.5 添加材料庫  372
16.3.6 添加模型材料屬性373
16.3.7 劃分網(wǎng)格  374
16.3.8 施加載荷與約束374
16.3.9 結果后處理  376
16.3.10 保存與退出 377
16.3.11 讀者演練 377
16.4 實例3——熱輻射分析  378
16.4.1 實例介紹  378
16.4.2 創(chuàng)建分析項目378
16.4.3 添加模型材料屬性378
16.4.4 創(chuàng)建幾何體  379
16.4.5 劃分網(wǎng)格  379
16.4.6 定義載荷  381
16.4.7 結果后處理  383
16.4.8 保存并退出  384
16.5 本章小結 384
第17 章 瞬態(tài)熱力學分析385
17.1 瞬態(tài)熱力學分析簡介386
17.2 實例1——散熱片瞬態(tài)熱力學分析386
17.2.1 問題描述  386
17.2.2 創(chuàng)建分析項目386
17.2.3 創(chuàng)建瞬態(tài)熱分析項目387
17.2.4 施加載荷與約束387
17.2.5 結果后處理  387
17.2.6 保存與退出  388
17.3 實例2——高溫鋼塊瞬態(tài)熱力學分析  388
17.3.1 問題描述  388
17.3.2 創(chuàng)建分析項目389
17.3.3 定義材料  389
17.3.4 施加載荷與約束390
17.3.5 結果后處理  392
17.3.6 保存與退出  393
17.4 本章小結 393
第18 章 計算流體動力學分析 394
18.1 計算流體動力學概述395
18.1.1 CFD 簡介  395
18.1.2 CFD 基礎  398
18.2 實例1——CFX 流場分析 405
18.2.1 問題描述  406
18.2.2 創(chuàng)建分析項目406
18.2.3 導入幾何體  406
18.2.4 前處理設置  407
18.2.5 初始化及求解控制412
18.2.6 流體計算  414
18.2.7 結果后處理  415
18.3 實例2——Fluent 流場分析  417
18.3.1 問題描述  418
18.3.2 啟動平臺與保存文件418
18.3.3 導入幾何體  418
18.3.4 網(wǎng)格劃分  419
18.3.5 進入Fluent 平臺420
18.3.6 選擇材料  423
18.3.7 設置幾何體屬性423
18.3.8 設置流體邊界條件424
18.3.9 設置求解器  425
18.3.10 結果后處理 427
18.3.11 Post 后處理 428
18.4 實例3——Icepak 流場分析  431
18.4.1 問題描述  434
18.4.2 啟動平臺與保存文件434
18.4.3 導入幾何體  434
18.4.4 添加Icepak 模塊435
18.4.5 設置熱源  438
18.4.6 求解分析  439
18.4.7 Post 后處理  441
18.4.8 靜力學分析  443
18.5 本章小結 445
第19 章 電場分析446
19.1 電磁場基本理論  447
19.1.1 麥克斯韋方程組447
19.1.2 一般形式的電磁場偏微分方程  448
19.1.3 電磁場中的常見邊界條件 449
19.1.4 ANSYS Workbench 平臺電磁場分析450
19.1.5 Ansoft 系列軟件電磁場分析 450
19.2 實例1——平行極板電容器的電容值計算 451
19.2.1 創(chuàng)建分析項目451
19.2.2 創(chuàng)建幾何體  452
19.2.3 創(chuàng)建求解器  453
19.2.4 添加材料  453
19.2.5 網(wǎng)格劃分  453
19.2.6 求解計算  454
19.2.7 手動計算電容值455
19.2.8 保存與退出  456
19.3 實例2——并聯(lián)電容器的電容值計算  456
19.3.1 創(chuàng)建分析項目456
19.3.2 創(chuàng)建幾何體  457
19.3.3 創(chuàng)建求解器  458
19.3.4 添加材料  459
19.3.5 網(wǎng)格劃分  459
19.3.6 求解計算  461
19.3.7 手動計算電容值461
19.3.8 保存與退出  462
19.4 本章小結 462
第20 章 磁場分析463
20.1 電磁場基本理論  464
20.2 靜態(tài)磁場分析實例1——導體磁場計算 464
20.2.1 創(chuàng)建分析項目465
20.2.2 創(chuàng)建幾何體  465
20.2.3 創(chuàng)建求解器  466
20.2.4 添加材料  466
20.2.5 邊界條件與激勵467
20.2.6 求解計算  468
20.2.7 圖表顯示  470
20.2.8 保存與退出  471
20.3 靜態(tài)磁場分析實例2——電感計算471
20.3.1 創(chuàng)建分析項目471
20.3.2 創(chuàng)建幾何體  472
20.3.3 創(chuàng)建求解器  472
20.3.4 添加材料  473
20.3.5 網(wǎng)格劃分  474
20.3.6 求解計算  475
20.3.7 計算互感系數(shù)476
20.3.8 保存與退出  477
20.4 渦流磁場分析實例——金屬塊渦流損耗477
20.4.1 創(chuàng)建分析項目477
20.4.2 導入幾何體  478
20.4.3 創(chuàng)建求解器  478
20.4.4 添加材料  479
20.4.5 邊界條件設定479
20.4.6 求解計算  480
20.4.7 計算渦流損耗482
20.4.8 損耗計算應用483
20.4.9 保存與退出  483
20.5 本章小結 484