ANSYS Workbench有限元分析及仿真.pdf

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书籍描述

内容简介
ANSYS Workbench是ANSYS公司开发的协同仿真环境。ANSYS Workbench 14.5提供了与ANSYS系统求解器的强大交互功能的方法,目前ANSYS Workbench已经在我国的汽车、航空、航天、电子、通用机械、铁道等领域得到了广泛应用。
本书以ANSYS Workbench 14.5为基础,详细讲解相关分析的基础理论及操作方法。本书内容有:ANSYS Workbench 14.5基础、几何建模、网格划分、线性静力学结构分析、结构非线性分析、模态分析、谐响应分析、随机振动分析、线性屈曲分析、瞬态动力学分析、工程热力学分析、优化设计。本书附带光盘中配备了书中全部案例的素材文件,并对每个案例配有视频文件进行讲解,以帮助读者学习。

作者简介
武敏,于浙江大学机械工程学系获得工学硕士学位,研究方向为有限元分析、机电一体化与工业自动化。作为课题组主要成员负责了国家自然科学基金《振动抑制与轨迹规划》课题,企业委托项目《自动化设备开发与烘干机温度场分析》。已获得多项国家专利授权,发表了多篇高质量论文。

目录
目 录

第1章 ANSYS Workbench基础 1
1.1 ANSYS Workbench概述 1
1.2 Workbench基本操作 2
1.2.1 启动与退出 2
1.2.2 基本操作 3
1.3 操作界面 4
1.4 Workbench文件管理 8
1.4.1 项目文件管理 8
1.4.2 ANSYS Workbench文件格式 9
1.5 ANSYS帮助文档 10
1.6 本章小结 11
第2章 几何建模基础 12
2.1 几何建模基础 12
2.1.1 几何建模环境 12
2.1.2 几何建模基本操作 17
2.1.3 CAD与Workbench连接 18
2.2 草图绘制 21
2.2.1 创建新平面 21
2.2.2 草图绘制 22
2.2.3 草图援引 23
2.2.4 草图投影 23
2.3 3D几何体建模 24
2.3.1 体和零件 24
2.3.2 3D建模基本操作 25
2.4 概念建模 27
2.4.1 概念建模基本操作 27
2.4.2 概念建模实例 28
2.5 实例1:曲柄连杆 31
2.6 实例2:CAD文件修复 43
2.7 实例3:带参数化底板模型 47
2.8 本章小结 52
第3章 网格划分 53
3.1 ANSYS Workbench网格划分概述 53
3.2 Mesh平台全局网格控制 55
3.2.1 缺省项设置 55
3.2.2 整体单元尺寸 56
3.2.3 膨胀层设置 58
3.2.4 装配网格划分 60
3.2.5 Patch Conforming划分 60
3.2.6 高级选项 60
3.2.7 损伤设置 62
3.2.8 统计项 62
3.3 Mesh平台局部网格控制 65
3.3.1 网格划分方法 66
3.3.2 网格组 67
3.3.3 局部单元尺寸 67
3.3.4 接触尺寸控制 68
3.3.5 单元细化 68
3.3.6 映射面网格划分 69
3.3.7 匹配控制 69
3.3.8 收缩控制 69
3.3.9 膨胀控制 70
3.3.10 尖角控制 70
3.3.11 间隙工具 70
3.4 ICEM CFD 平台网格划分简介 71
3.4.1 ICEM CFD界面 71
3.4.2 ICEM CFD网格划分实例 72
3.5 实例1:2D肘管网格划分 78
3.6 实例2:3D曲轴网格划分 84
3.7 实例3:活塞网格划分 88
3.8 本章小结 95
第4章 线性静力学结构分析 96
4.1 线性静力学结构分析力学基础 96
4.2 Workbench线性静力学结构分析概述 96
4.3 工程数据中定义材料 98
4.3.1 材料库 99
4.3.2 添加材料属性 100
4.4 线性静力学结构分析前处理 100
4.4.1 几何体 101
4.4.2 构造几何 102
4.4.3 坐标系统 104
4.4.4 连接关系 106
4.4.5 网格划分 108
4.5 线性静力学结构分析模型求解 108
4.5.1 分析设置 109
4.5.2 载荷和约束 110
4.6 线性静力学结构分析结果及后处理 114
4.6.1 变形 115
4.6.2 应力和应变 115
4.6.3 能量 118
4.6.4 线性化应力 118
4.6.5 工具 119
4.6.6 图形显示 121
4.7 实例1:高压排气组件应力分析 121
4.8 实例2:变截面三角桁架受力分析 130
4.9 实例3:压力盖二维结构分析 138
4.10 本章小结 145
第5章 结构非线性分析 146
5.1 结构非线性概述 146
5.1.1 非线性分类 147
5.1.2 非线性求解基本概念 147
5.2 Workbench结构非线性分析 149
5.2.1 建立非线性模型 149
5.2.2 分析设置 150
5.3 接触 152
5.3.1 接触算法 153
5.3.2 弹球区域 154
5.3.3 接触行为 155
5.4 塑性变形 156
5.4.1 三个塑性准则 156
5.4.2 材料数据输入 158
5.5 超弹性 158
5.6 实例1:弹簧片小变形与大变形 159
5.7 实例2:装配接触 165
5.8 实例3:蝶形弹簧弹塑性变形 173
5.9 本章小结 183
第6章 模态分析 184
6.1 模态分析基础 184
6.2 模态分析流程 184
6.3 预应力模态分析 186
6.4 实例1:带孔平板模态分析 186
6.5 实例2:拉杆预应力模态分析 191
6.6 实例3:桥梁模态分析 196
6.7 本章小结 201
第7章 谐响应分析 202
7.1 谐响应分析概述 202
7.1.1 谐响应运动方程 202
7.1.2 谐响应求解方法 203
7.2 谐响应分析流程 204
7.2.1 谐响应分析设置 204
7.2.2 查看结果 206
7.3 实例1:两端固定梁的谐响应分析 207
7.4 实例2:吉他弦谐响应分析 213
7.5 本章小结 221
第8章 随机振动分析 222
8.1 随机振动分析概述 222
8.2 随机振动分析流程 223
8.2.1 随机振动分析设置 224
8.2.2 施加载荷和约束 224
8.2.3 查看结果 225
8.3 实例:加强梁随机振动分析 225
8.4 本章小结 232
第9章 线性屈曲分析 233
9.1 线性屈曲分析概述 233
9.2 线性屈曲分析流程 234
9.3 实例1:钢管线性屈曲分析 235
9.4 实例2:易拉罐线性屈曲分析 240
9.5 本章小结 246
第10章 瞬态动力学分析 247
10.1 瞬态动力学分析概述 247
10.2 瞬态动力学分析流程 248
10.2.1 定义零件行为 248
10.2.2 定义初始状态 249
10.3 实例1:曲柄摇杆机构瞬态
动力学分析 250
10.4 实例2:钢梁瞬态动力学分析 256
10.5 实例3:脚轮冲击的瞬态动力学分析 263
10.6 本章小结 269
第11章 工程热力学分析 270
11.1 热分析概述 270
11.1.1 热传导 270
11.1.2 热对流 271
11.1.3 热辐射 272
11.1.4 稳态热分析 272
11.1.5 瞬态热分析 273
11.2 热分析流程 273
11.2.1 定义工程数据 274
11.2.2 定义零件行为 274
11.2.3 定义连接 274
11.2.4 分析设置 275
11.2.5 施加载荷和约束 276
11.3 实例1:杆稳态热分析 277
11.4 实例2:晶体管稳态热分析 286
11.5 实例3:晶体管瞬态热分析 291
11.6 本章小结 300
第12章 Design Exploration优化设计 301
12.1 优化设计概述 301
12.1.1 Design Exploration优化项目 301
12.1.2 定义参数 302
12.2 响应曲面 302
12.3 目标驱动优化 303
12.4 参数相关性 303
12.5 六西格玛分析 303
12.6 实例1:起重机吊钩六西格玛分析 304
12.7 实例2:起重机吊钩响应曲面
优化分析 313
12.8 本章小结 323
参考文献 324

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