ANSYS Workbench 18.0有限元分析从入门到精通

前言
第1章  ANSYS Workbench 18.0基础1
1.1 CAE软件简介2
1.2 有限元法简介3
1.2.1 有限元法的基本思想4
1.2.2 有限元法的特点4
1.3 ANSYS简介5
1.3.1 ANSYS的发展5
1.3.2 ANSYS的功能6
1.4 ANSYS Workbench概述7
1.4.1 ANSYS Workbench18.0 的特点7
1.4.2 ANSYS Workbench18.0应用分类8
1.5 ANSYS Workbench18.0分析的基本过程9
1.5.1 前处理9
1.5.2 加载并求解10
1.5.3 后处理11
1.6 ANSYS Workbench 18.0的设计流程11
1.7 ANSYS Workbench18.0系统要求和启动11
1.7.1 系统要求11
1.7.2 启动12
1.8 ANSYS Workbench 18.0的界面13
第2章  项目管理14
2.1 工具箱15
2.2 项目概图16
2.2.1 系统和模块17
2.2.2 模块的类型17
2.2.3 了解模块状态18
2.2.4 项目概图中的链接19
2.3 ANSYS Workbench18.0选项窗口19
2.4 ANSYS Workbench18.0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 打包文件21
2.5 创建项目概图实例22
第3章  DesignModeler图形用户界面25
3.1 启动DesignModeler26
3.2 图形界面28
3.2.1 操作界面介绍28
3.2.2 Workbench窗口定制30
3.2.3 DesignModeler主菜单31
3.2.4 DesignModeler工具栏32
3.2.5 属性栏窗格32
3.2.6 DesignModeler和CAD类文件交互33
3.3 选择操作34
3.3.1 基本鼠标功能34
3.3.2 选择过滤器35
3.4 视图操作37
3.4.1 图形控制37
3.4.2 光标模式38
3.5 右键弹出菜单38
3.5.1 插入特征39
3.5.2 显示/隐藏目标40
3.5.3 特征/部件抑制40
3.5.4 Go To特征40
3.6 帮助文档42
第4章  草图模式43
4.1 Design Modeler中几何体的分类44
4.2 绘制草图44
4.2.1 长度单位制44
4.2.2 创建新平面45
4.2.3 创建新草图46
4.2.4 草图的隐藏与显示47
4.3 工具箱47
4.3.1 草绘工具箱47
4.3.2 修改工具箱48
4.3.3 标注工具箱50
4.3.4 约束工具箱51
4.3.5 设置工具箱52
4.4 草绘附件53
4.4.1 标尺工具53
4.4.2 正视于工具53
4.4.3 撤消工具54
4.5 草图绘制实例——垫片草图54
第5章  三维特征59
5.1 建模特性60
5.1.1 拉伸60
5.1.2 旋转63
5.1.3 扫掠64
5.1.4放样65
5.1.5 抽壳65
5.2 修改特征66
5.2.1 等半径倒圆66
5.2.2 变半径倒圆67
5.2.3 顶点倒圆67
5.2.4 倒角68
5.3 体操作68
5.3.1 镜像68
5.3.2 移动69
5.3.3 缝合70
5.3.4 简化70
5.3.5 旋转71
5.3.6 切除材料71
5.3.7 印记面71
5.3.8 切片71
5.4 高级体操作72
5.4.1 阵列特征72
5.4.2 布尔操作72
5.4.3 直接创建几何体73
5.5 三维特征实例1——联轴器74
5.5.1 新建模型74
5.5.2 拉伸模型75
5.5.3 拉伸底面76
5.5.4 拉伸大圆孔77
5.5.5 拉伸生成键槽78
5.5.6 拉伸小圆孔79
5.6 三维特征实例2——机盖80
5.6.1 新建模型80
5.6.2 旋转模型81
5.6.3 阵列筋83
5.6.4 创建底面84
第6章  高级三维建模87
6.1 建模工具88
6.1.1 激活和冻结体88
6.1.2 体抑制88
6.1.3 多体零件89
6.2 高级工具89
6.2.1 命名选择89
6.2.2 中面90
6.2.3 包围92
6.2.4 对称特征93
6.2.5 填充93
6.2.6 切片93
6.2.7 面删除95
6.3 高级三维建模实例——铸管95
6.3.1 导入模型95
6.3.2 填充特征97
6.3.3 简化模型97
第7章  概念建模99
7.1 概念建模工具100
7.1.1 从点生成线100
7.1.2 从草图生成线100
7.1.3 从边生成线101
7.1.4 修改线体：分割边101
7.2 横截面102
7.2.1 横截面树形目录102
7.2.2 横截面编辑102
7.3 面操作105
7.3.1 从线建立面105
7.3.2 从草图创建面106
7.3.3 面修补106
7.3.4 边接合106
7.4 概念建模实例——框架结构107
7.4.1 新建模型107
7.4.2 创建草图108
7.4.3 创建线体109
7.4.4 创建横截面110
7.4.5 创建梁之间的面111
7.4.6 生成多体零件112
第8章  一般网格控制113
8.1 网格划分概述114
8.1.1 ANSYS网格划分应用程序概述114
8.1.2 网格划分步骤114
8.1.3 分析类型114
8.2 全局网格控制116
8.2.1 相关性和关联中心116
8.2.2 全局单元尺寸117
8.2.3 初始尺寸种子117
8.2.4 平滑和过渡118
8.2.5 跨度中心角119
8.2.6 高级尺寸功能120
8.3 局部网格控制121
8.3.1 局部尺寸122
8.3.2 接触尺寸125
8.3.3 细化125
8.3.4 映射面划分126
8.3.5 匹配控制127
8.3.6 收缩控制128
8.3.7 膨胀128
8.4 网格工具129
8.4.1 生成网格129
8.4.2 截面位面130
8.4.3 命名选项131
8.5 网格划分方法131
8.5.1 自动划分方法131
8.5.2 四面体132
8.5.3 扫掠133
8.5.4 多区域134
8.6 网格划分实例1——两管容器网格划分136
8.6.1 定义几何136
8.6.2 初始网格137
8.6.3 命名选项138
8.6.4 膨胀139
8.6.5 截面位面139
8.7 网格划分实例2——四通管网格划分140
8.7.1 定义几何140
8.7.2 Mechanical默认与CFD网格141
8.7.3 截面位面142
8.7.4 使用面尺寸144
8.7.5 局部网格划分146
第9章  Mechanical简介149
9.1 启动Mechanical150
9.2 Mechanical 界面150
9.2.1 Mechanical菜单栏151
9.2.2 工具栏151
9.2.3 树形目录152
9.2.4 属性窗格153
9.2.5 绘图区域154
9.2.6 应用向导154
9.3 基本分析步骤155
9.4 一个简单的分析实例——铝合金弯管头156
9.4.1 问题描述156
9.4.2 项目概图156
9.4.3 前处理158
9.4.4 求解161
9.4.5 结果161
9.4.6 报告162
第10章  静力结构分析164
10.1 几何模型165
10.1.1 质量点165
10.1.2 材料特性166
10.2 分析设置166
10.3 载荷和约束167
10.3.1 加速度和重力加速度168
10.3.2 集中力和压力168
10.3.3 约束169
10.4 求解模型170
10.5 后处理170
10.6 静力结构分析1——连杆基体强度校核173
10.6.1 问题描述173
10.6.2 前处理175
10.6.3 求解178
10.6.4 结果178
10.7 静力结构分析2——联轴器变形和应力校核180
10.7.1 问题描述180
10.7.2 项目概图180
10.7.3 前处理181
10.7.4 求解183
10.7.5 结果183
10.7.6 报告184
10.8 静力结构学分析3——基座基体强度校核185
10.8.1 问题描述185
10.8.2 建立分析项目186
10.8.3 前处理188
10.8.4 求解191
10.8.5 结果192
第11章  模态分析193
11.1 模态分析方法194
11.2 模态系统分析步骤194
11.2.1 几何体和质点194
11.2.2 接触区域194
11.2.3 分析类型195
11.2.4 载荷和约束196
11.2.5 求解196
11.2.6 检查结果196
11.3 模态分析实例1——机盖壳体强度校核196
11.3.1 问题描述196
11.3.2 项目概图197
11.3.3 前处理198
11.3.4 求解200
11.3.5 结果200
11.4 模态分析实例2——长铆钉预应力202
11.4.1 问题描述202
11.4.2 项目概图202
11.4.3 前处理204
11.4.4 求解206
11.4.5 结果206
11.5 模态分析实例3——机翼209
11.5.1 问题描述209
11.5.2 项目概图209
11.5.3 前处理210
11.5.4 求解214
11.5.5 模态分析215
第12章  响应谱分析218
12.1 响应谱分析简介219
12.1.1 响应谱分析过程219
12.1.2 在ANSYS Workbench 18.0中进行响应谱分析220
12.2 响应谱分析实例——三层框架结构地震响应分析221
12.2.1 问题描述221
12.2.2 项目概图221
12.2.3 前处理223
12.2.4 模态分析求解225
12.2.5 响应谱分析设置并求解227
12.2.6 查看分析结果229
第13章  谐响应分析231
13.1 谐响应分析简介232
13.2 谐响应分析步骤232
13.2.1 建立谐响应分析项232
13.2.2 加载谐响应载荷233
13.2.3 求解方法233
13.2.4 后处理中查看结果234
13.3 谐响应分析实例——固定梁234
13.3.1 问题描述234
13.3.2 项目概图235
13.3.3 前处理237
13.3.4 模态分析求解238
13.3.5 谐响应分析预处理240
13.3.6 谐响应分析设置并求解240
13.3.7 谐响应分析后处理242
第14章  随机振动分析245
14.1 随机振动分析简介246
14.1.1 随机振动分析过程246
14.1.2 在ANSYS Workbench 18.0中进行随机振动分析246
14.2 随机振动分析实例——桥梁模型随机振动分析246
14.2.1 问题描述248
14.2.2 项目概图248
14.2.3 前处理250
14.2.4 模态分析求解253
14.2.5 随机振动分析设置并求解255
14.2.6 查看分析结果256
第15章  线性屈曲分析258
15.1 屈曲概述259
15.2 屈曲分析步骤259
15.2.1 几何体和材料属性260
15.2.2 接触区域260
15.2.3 载荷与约束260
15.2.4 设置屈曲260
15.2.5 求解模型261
15.2.6 检查结果262
15.3 线性屈曲分析实例1——空心管262
15.3.1 问题描述262
15.3.2 项目概图263
15.3.3 创建草图264
15.3.4 Mechanical前处理266
15.3.5 求解266
15.3.6 结果268
15.4 线性屈曲分析实例2——升降架269
15.4.1 问题描述269
15.4.2 项目概图269
15.4.3 Mechanical前处理270
15.4.4 求解272
15.4.5 结果273
第16章  结构非线性分析274
16.1 非线性分析概论275
16.1.1 非线性行为的原因275
16.1.2 非线性分析的基本信息276
16.2 结构非线性的一般过程278
16.2.1 建立模型278
16.2.2 分析设置279
16.2.3 查看结果281
16.3 接触非线性结构281
16.3.1 接触基本概念282
16.3.2 接触类型282
16.3.3 刚度及渗透282
16.3.4 Pinball 区域283
16.3.5 对称/非对称行为284
16.3.6 接触结果286
16.4 结构非线性实例1——刚性接触286
16.4.1 问题描述287
16.4.2 项目概图287
16.4.3 绘制草图288
16.4.4 创建面体288
16.4.5 更改模型类型289
16.4.6 修改几何体属性290
16.4.7 添加接触291
16.4.8 划分网格291
16.4.9 分析设置294
16.4.10 求解297
16.4.11 查看求解结果297
16.4.12 接触结果后处理300
16.5 结构非线性实例2——O形圈302
16.5.1 问题描述302
16.5.2 项目概图303
16.5.3 绘制草图304
16.5.4 创建面体304
16.5.5 添加材料306
16.5.6 修改几何体属性308
16.5.7 添加接触309
16.5.8 划分网格311
16.5.9 分析设置313
16.5.10 求解315
16.5.11 查看求解结果315
第17章  热分析318
17.1 热分析模型319
17.1.1 几何模型319
17.1.2 材料属性319
17.2 装配体319
17.2.1 实体接触319
17.2.2 热导率321
17.2.3 点焊321
17.3 热环境工具栏321
17.3.1 热载荷322
17.3.2 热边界条件322
17.4 求解选项323
17.5 结果和后处理324
17.5.1 温度324
17.5.2 热通量325
17.5.3 响应热流速325
17.6 热分析实例1——变速器上箱盖325
17.6.1 问题描述326
17.6.2 项目概图326
17.6.3 前处理327
17.6.4 求解331
17.6.5 结果331
17.7 热分析实例2——齿轮泵基座334
17.7.1 问题描述334
17.7.2 项目概图334
17.7.3 前处理336
17.7.4 求解339
17.7.5 结果340
第18章  优化设计342
18.1 优化设计概论343
18.1.1 ANSYS优化方法343
18.1.2 定义参数343
18.1.3 Design Explorer 优化类型344
18.2 优化设计界面344
18.2.1 Design Explorer用户界面344
18.2.2 Design Explorer 数据参数界面344
18.2.3 读入APDL文件344
18.3 优化设计实例——连杆六西格玛优化设计346
18.3.1 问题描述346
18.3.2 项目概图346
18.4.3 Mechanical前处理347
18.3.4 设置求解350
18.3.5 六西格玛设计352
附录A  ANSYS Workbench18.0菜单栏命令359
A-1 Workbench中菜单栏359
A-2 DesignModeler中菜单栏360
A-3 Mechanical中菜单栏361
附录B  有限元知识架构362
附录C  ANSYS Workbench18.0帮助文件说明362