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第1章 初识ANSYS Workbench1

1.1 ANSYS Workbench 15.0概述1

1.1.1 关于ANSYS Workbench1

1.1.2 多物理场分析模式2

1.1.3 项目级仿真参数管理2

1.1.4 Workbench应用模块3

1.2 Workbench 15.0的基本操作界面3

1.2.1 启动ANSYS Workbench3

1.2.2 ANSYS Workbench主界面5

1.3 Workbench项目管理7

1.3.1 复制及删除项目7

1.3.2 关联项目8

1.3.3 项目管理操作案例8

1.3.4 设置项属性10

1.4 Workbench文件管理10

1.4.1 文件目录结构10

1.4.2 快速生成压缩文件11

1.5 Workbench实例入门11

1.5.1 案例介绍12

1.5.2 启动Workbench并建立分析项目12

1.5.3 导入创建几何体13

1.5.4 添加材料库14

1.5.5 添加模型材料属性16

1.5.6 划分网格17

1.5.7 施加载荷与约束17

1.5.8 结果后处理19

1.5.9 保存与退出21

1.6 本章小结21

第2章 创建Workbench几何模型22

2.1 认识DesignModeler22

2.1.1 进入DesignModeler22

2.1.2 DesignModeler的操作界面24

2.1.3 DesignModeler的鼠标操作26

2.1.4 图形选取与控制26

2.1.5 DM几何体26

2.2 DesignModeler草图模式27

2.2.1 创建新平面27

2.2.2 创建新草图28

2.2.3 草图模式28

2.2.4 草图援引29

2.3 创建3D几何体29

2.3.1 创建3D特征30

2.3.2 激活体和冻结体30

2.3.3 切片特征31

2.3.4 抑制体31

2.3.5 面印记32

2.3.6 填充与包围操作34

2.3.7 创建多体部件体35

2.4 导入外部CAD文件36

2.4.1 非关联性导入文件36

2.4.2 关联性导入文件36

2.4.3 导入定位37

2.4.4 创建场域几何体37

2.5 概念建模37

2.5.1 从点生成线体38

2.5.2 从草图生成线体38

2.5.3 从边生成线体38

2.5.4 定义横截面38

2.5.5 从线生成面体41

2.5.6 从草图生成面体42

2.5.7 从面生成面体42

2.6 创建几何体的实例操作43

2.6.1 进入DM界面43

2.6.2 绘制零件底部圆盘43

2.6.3 创建零件肋柱45

2.6.4 生成线体47

2.6.5 生成面体48

2.6.6 保存文件并退出48

2.7 概念建模实例操作49

2.7.1 从CAD进入DM界面49

2.7.2 创建线体50

2.7.3 生成面体51

2.7.4 创建横截面52

2.7.5 为线体添加横截面53

2.7.6 保存文件并退出53

2.8 本章小结54

第3章 Workbench网格划分55

3.1 网格划分平台55

3.1.1 网格划分特点55

3.1.2 网格划分方法56

3.1.3 网格划分技巧57

3.1.4 网格划分流程58

3.1.5 网格尺寸策略58

3.2 3D几何网格划分59

3.2.1 四面体网格的优缺点59

3.2.2 四面体网格划分时的常用参数59

3.2.3 四面体算法60

3.2.4 四面体膨胀61

3.3 网格参数设置61

3.3.1 缺省参数设置63

3.3.2 尺寸控制64

3.3.3 膨胀控制67

3.3.4 网格信息68

3.4 扫掠网格划分69

3.4.1 扫掠划分方法69

3.4.2 扫掠网格控制70

3.5 多区网格划分71

3.5.1 多区划分方法71

3.5.2 多区网格控制72

3.6 网格划分案例73

3.6.1 自动网格划分案例73

3.6.2 网格划分控制案例77

3.7 本章小结85

第4章 Mechanical基础86

4.1 关于Mechanical86

4.2 Mechanical的基本操作87

4.2.1 启动Mechanical87

4.2.2 Mechanical操作界面87

4.2.3 鼠标控制90

4.3 材料参数输入控制91

4.3.1 进入Engineering Data应用程序91

4.3.2 材料库91

4.3.3 添加材料93

4.3.4 添加材料属性93

4.4 Mechanical前处理操作95

4.4.1 几何分支95

4.4.2 接触与点焊96

4.4.3 坐标系98

4.4.4 分析设置99

4.5 施加载荷和约束100

4.5.1 施加载荷101

4.5.2 施加约束103

4.6 模型求解104

4.7 结果后处理106

4.7.1 结果显示106

4.7.2 变形显示107

4.7.3 应力和应变107

4.7.4 接触结果109

4.7.5 自定义结果显示109

4.8 本章小结110

第5章 线性静态结构分析111

5.1 线性静态结构分析概述111

5.2 线性静态结构的分析流程112

5.2.1 几何模型112

5.2.2 材料特性113

5.2.3 定义接触区域113

5.2.4 划分网格113

5.2.5 施加载荷和边界条件113

5.2.6 模型求解控制114

5.2.7 结果后处理114

5.3 风力发电机叶片静态结构分析114

5.3.1 问题描述114

5.3.2 启动Workbench并建立分析项目115

5.3.3 导入几何体116

5.3.4 添加材料库116

5.3.5 添加模型材料属性120

5.3.6 划分网格122

5.3.7 施加载荷与约束124

5.3.8 结果后处理（设置求解项）125

5.3.9 求解并显示求解结果126

5.3.10 更改材料观察分析结果128

5.3.11 保存与退出131

5.4 本章小结132

第6章 模态分析133

6.1 模态分析概述133

6.2 Workbench模态分析流程134

6.2.1 几何体和质点135

6.2.2 接触区域136

6.2.3 分析类型136

6.2.4 载荷和约束137

6.2.5 求解模型137

6.3 飞机机翼模态分析138

6.3.1 问题描述138

6.3.2 启动Workbench并建立分析项目138

6.3.3 导入几何体139

6.3.4 添加材料库140

6.3.5 修改模型材料属性142

6.3.6 划分网格143

6.3.7 施加固定约束144

6.3.8 结果后处理（设置求解项）145

6.3.9 求解并显示求解结果146

6.3.10 保存与退出147

6.4 风力发电机叶片预应力模态分析148

6.4.1 打开结构静态分析148

6.4.2 创建预应力模态分析项目149

6.4.3 结果后处理150

6.4.4 求解并显示求解结果151

6.4.5 保存与退出153

6.5 本章小结154

第7章 谐响应分析155

7.1 谐响应分析概述155

7.2 谐响应分析流程156

7.2.1 施加简谐载荷157

7.2.2 求解方法158

7.2.3 查看结果158

7.3 连接转轴的谐响应分析159

7.3.1 问题描述159

7.3.2 Workbench基础操作159

7.3.3 创建多体部件体及抑制体160

7.3.4 网格参数设置162

7.3.5 施加载荷与约束164

7.3.6 设置求解选项166

7.3.7 求解并显示求解结果167

7.3.8 保存与退出170

7.4 本章小结170

第8章 响应谱分析171

8.1 谱分析概述171

8.2 响应谱分析流程171

8.3 地震位移下的响应谱分析173

8.3.1 问题描述173

8.3.2 启动Workbench进入DM界面173

8.3.3 创建模型175

8.3.4 添加材料181

8.3.5 为体添加材料182

8.3.6 划分网格183

8.3.7 施加固定约束185

8.3.8 提取模态参数设置186

8.3.9 查看模态分析结果187

8.3.10 添加响应谱位移189

8.3.11 提取响应谱分析结果190

8.3.12 查看分析结果191

8.3.13 保存与退出191

8.4 本章小结192

第9章 随机振动分析193

9.1 随机振动分析概述193

9.2 随机振动分析流程194

9.3 梁板结构的随机振动分析195

9.3.1 问题描述195

9.3.2 启动Workbench并建立分析项目196

9.3.3 修改模型197

9.3.4 生成多体部件体200

9.3.5 划分网格201

9.3.6 施加固定约束204

9.3.7 提取模态参数设置204

9.3.8 查看模态分析结果205

9.3.9 添加功率谱位移207

9.3.10 提取随机振动的分析结果208

9.3.11 查看随机振动的分析结果209

9.3.12 保存与退出211

9.4 本章小结211

第10章 瞬态动力学分析212

10.1 瞬态动力学分析概述212

10.2 瞬态动力学分析流程212

10.2.1 几何模型214

10.2.2 时间步长214

10.2.3 运动副214

10.2.4 弹簧215

10.2.5 阻尼215

10.2.6 载荷和约束215

10.2.7 后处理中查看结果215

10.3 汽车主轴的瞬态动力学分析216

10.3.1 问题描述216

10.3.2 Workbench基础操作216

10.3.3 为体添加材料特性217

10.3.4 创建坐标系218

10.3.5 划分网格218

10.3.6 施加载荷与约束219

10.3.7 设置求解选项221

10.3.8 求解并显示求解结果224

10.3.9 保存与退出228

10.4 本章小结228

第11章 显式动力学分析229

11.1 显式动力学分析概述229

11.1.1 显式算法与隐式算法的区别229

11.1.2 ANSYS中的显式动力学模块230

11.2 显式动力学分析流程230

11.3 质量块冲击薄板的显式动力学分析231

11.3.1 问题描述231

11.3.2 启动Workbench并建立分析项目232

11.3.3 建立几何模型232

11.3.4 添加材料特性236

11.3.5 添加模型材料属性238

11.3.6 划分网格240

11.3.7 施加载荷与约束242

11.3.8 提取显式动力学分析结果243

11.3.9 求解并显示求解结果245

11.3.10 保存与退出248

11.4 本章小结248

第12章 热分析249

12.1 传热概述249

12.1.1 传热方式249

12.1.2 热分析类型250

12.1.3 非线性热分析251

12.1.4 边界条件或初始条件251

12.2 热分析流程251

12.2.1 几何模型252

12.2.2 实体接触252

12.2.3 导热率253

12.2.4 施加载荷254

12.2.5 热边界条件254

12.2.6 热应力分析255

12.2.7 结果后处理255

12.3 散热器的热分析256

12.3.1 问题描述256

12.3.2 启动Workbench并建立分析项目256

12.3.3 导入几何体257

12.3.4 添加材料库258

12.3.5 添加模型材料属性260

12.3.6 划分网格261

12.3.7 施加载荷与约束262

12.3.8 结果后处理（设置求解项）264

12.3.9 求解并显示求解结果265

12.3.10 热应变分析266

12.3.11 保存文件268

12.3.12 更改材料进行求解269

12.3.13 保存并退出270

12.4 本章小结271

第13章 线性屈曲分析272

13.1 线性屈曲分析概述272

13.1.1 关于欧拉屈曲272

13.1.2 线性屈曲的计算273

13.1.3 线性屈曲分析的特点274

13.2 线性屈曲的分析过程274

13.2.1 几何体和材料属性275

13.2.2 接触区域275

13.2.3 载荷与约束275

13.2.4 屈曲设置276

13.2.5 模型求解276

13.2.6 结果检查277

13.3 桁架结构的抗屈曲分析278

13.3.1 问题描述278

13.3.2 Workbench基础操作278

13.3.3 创建多体部件体280

13.3.4 网格参数设置281

13.3.5 施加载荷与约束282

13.3.6 设置求解选项283

13.3.7 求解并显示求解结果284

13.3.8 保存与退出287

13.4 本章小结288

第14章 结构非线性分析289

14.1 结构非线性分析概述289

14.2 结构非线性分析流程291

14.2.1 超弹性材料292

14.2.2 塑性材料295

14.3 销轴的结构非线性分析300

14.3.1 问题描述300

14.3.2 启动Workbench并建立分析项目301

14.3.3 创建几何体302

14.3.4 添加模型材料属性307

14.3.5 划分网格311

14.3.6 求解载荷步数的设置313

14.3.7 施加载荷与约束314

14.3.8 结果后处理（设置求解项）316

14.3.9 求解并显示求解结果318

14.3.10 保存与退出324

14.4 本章小结324

第15章 接触问题分析325

15.1 接触问题分析概述325

15.1.1 罚函数法和增强拉格朗日法325

15.1.2 拉格朗日乘数法326

15.1.3 多点约束法326

15.2 接触问题分析流程327

15.2.1 接触刚度与渗透328

15.2.2 接触类型328

15.2.3 对称／非对称行为329

15.2.4 施加摩擦接触330

15.2.5 检查接触结果330

15.3 轴承内外套的接触分析330

15.3.1 问题描述331

15.3.2 启动Workbench并建立分析项目331

15.3.3 创建几何体332

15.3.4 添加模型材料属性341

15.3.5 设置接触选项342

15.3.6 划分网格343

15.3.7 施加载荷与约束345

15.3.8 结果后处理（设置求解项）347

15.3.9 求解并显示求解结果348

15.3.10 保存与退出350

15.4 本章小结350

第16章 Workbench优化设计351

16.1 Design Exploration概述351

16.1.1 参数定义351

16.1.2 设定优化方法351

16.1.3 Design Exploration选项352

16.1.4 Design Exploration特点352

16.1.5 Design Exploration操作界面353

16.2 Design Exploration优化设计基础354

16.2.1 参数设置354

16.2.2 目标驱动优化355

16.2.3 响应曲面358

16.2.4 实验设计359

16.2.5 六希格玛分析362

16.3 连接板的优化设计363

16.3.1 问题描述363

16.3.2 启动Workbench并建立分析项目363

16.3.3 导入几何体364

16.3.4 添加材料库366

16.3.5 添加模型材料属性368

16.3.6 划分网格369

16.3.7 施加约束与载荷370

16.3.8 结果后处理（设置求解项）372

16.3.9 求解并显示求解结果373

16.3.10 观察优化参数374

16.3.11 响应曲面377

16.3.12 观察新设计点的结果381

16.3.13 保存与退出381

16.4 本章小结382

第17章 流体动力学分析383

17.1 流体动力学基础383

17.1.1 质量守恒方程383

17.1.2 动量守恒方程383

17.1.3 能量守恒方程384

17.1.4 湍流模型384

17.2 流体动力学的分析流程385

17.3 基于Fluent的导弹流体动力学分析386

17.3.1 案例介绍386

17.3.2 启动Workbench并建立分析项目386

17.3.3 导入几何体388

17.3.4 划分网格389

17.3.5 网格检查与处理392

17.3.6 设置物理模型和材料394

17.3.7 设置操作环境和边界条件395

17.3.8 设置求解方法和控制参数396

17.3.9 设置监视窗口和初始化397

17.3.10 求解和退出401

17.3.11 计算结果的后处理401

17.3.12 保存与退出407

17.4 本章小结407

第18章 电磁场分析408

18.1 电磁场基本理论408

18.1.1 麦克斯韦方程组408

18.1.2 电磁场微分方程409

18.1.3 ANSYS Workbench平台电磁分析410

18.1.4 ANSYSMaxwell软件电磁分析411

18.2 导体磁场计算412

18.2.1 启动Maxwell 15.0并建立分析项目412

18.2.2 建立几何模型413

18.2.3 设置求解域413

18.2.4 定义材料属性414

18.2.5 边界条件与激励415

18.2.6 求解计算415

18.2.7 图表显示417

18.2.8 加载Maxwell工程文件418

18.2.9 保存与退出419

18.3 电感计算419

18.3.1 启动Workbench并建立分析项目419

18.3.2 建立几何模型420

18.3.3 建立求解器及求解域420

18.3.4 添加材料421

18.3.5 网格划分422

18.3.6 求解计算423

18.3.7 保存与退出424

18.4 本章小结425

第19章 多物理场耦合分析426

19.1 多物理场耦合分析概述426

19.2 电磁热耦合分析427

19.2.1 问题描述427

19.2.2 软件启动与保存428

19.2.3 建立电磁分析429

19.2.4 建立几何模型430

19.2.5 设置求解域432

19.2.6 赋予材料属性433

19.2.7 添加激励434

19.2.8 添加分析步434

19.2.9 模型检查与计算435

19.2.10 后处理435

19.2.11 创建数据共享436

19.2.12 设定材料438

19.2.13 划分网格439

19.2.14 添加边界条件与映射激励440

19.2.15 求解计算441

19.2.16 后处理442

19.3 本章小结442