ANSYS Workbench 14.5有限元分析从入门到精通
出版时间：2014年版
内容简介
《ANSYS Workbench 14.5有限元分析从入门到精通》以ANSYS的最新版本ANSYS 14.5为依据，对ANSYS Workbench分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了ANSYS Workbench的具体工程应用方法。本书前9章为操作基础，详细介绍了ANSYS Workbench分析全流程的基本步骤和方法：第1章为ANSYS Workbench 14.5的基础；第2章为ANSYS Workbench项目管理；第3章为DesignModeler图形用户界面；第4章为草图模式；第5章为三维特征；第6章为高级三维建模；第7章为概念建模；第8章为一般网格控制；第9章为Mechanical简介。后6章为专题实例，按不同的分析专题讲解了各种分析专题的参数设置方法与技巧：第10章为静力学分析；第11章为模态分析；第12章为响应谱分析；第13章为谐响应分析；第14章为随机振动分析；第15章为线性屈曲分析；第16章为结构非线性分析；第17章为热分析；第18章为优化设计。本书适用于ANSYS软件的初中级用户，以及有初步使用经验的技术人员；本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习ANSYS软件的培训教材，也可作为从事结构分析相关行业的工程技术人员使用ANSYS软件的参考书。
目录
前言
第1章 ANSYS Workbench 14.5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 Workbench 的特点 7
1.4.2 ANSYS Workbench 应用分类 8
1.5 ANSYS Workbench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 10
1.6 ANSYS Workbench 14.5的设计流程 11
1.7 ANSYS Workbench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 14.5的界面 13
第2章 ANSYS Workbench 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 18
2.3 Workbench选项窗口 19
2.4 Workbench 文档管理 20
2.4.1 目录结构 20
2.4.2 显示文件明细 20
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DesignModeler 26
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 29
3.2.3 DesignModeler主菜单 30
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 32
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 34
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 DesignModeler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 48
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 52
4.3.5 设置工具箱 53
4.4 草绘附件 53
4.4.1 标尺工具 53
4.4.2 正视于工具 54
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 66
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 68
5.2.4 倒角 68
5.3 体操作 68
5.3.1 镜像 69
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 72
5.4 高级体操作 72
5.4.1 阵列特征 72
5.4.2 布尔操作 73
5.4.3 直接创建几何体 74
5.5 三维特征实例1——联轴器 75
5.5.1 新建模型 75
5.5.2 拉伸模型 75
5.5.3 拉伸底面 76
5.5.4 拉伸大圆孔 78
5.5.5 拉伸生成键槽 79
5.5.6 拉伸小圆孔 80
5.6 三维特征实例2——机盖 81
5.6.1 新建模型 81
5.6.2 旋转模型 81
5.6.3 阵列筋 83
5.6.4 创建底面 85
第6章 高级三维建模 88
6.1 建模工具 89
6.1.1 激活和冻结体 89
6.1.2 体抑制 89
6.1.3 多体零件 90
6.2 高级工具 90
6.2.1 命名选择 90
6.2.2 中面 91
6.2.3 包围 93
6.2.4 对称特征 94
6.2.5 填充 94
6.2.6 切片 94
6.2.7 面删除 96
6.3 高级三维建模实例——铸管 96
6.3.1 导入模型 96
6.3.2 填充特征 97
6.3.3 简化模型 98
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 107
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 129
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 132
8.5.1 自动划分方法 132
8.5.2 四面体 132
8.5.3 扫掠 135
8.5.4 多区域 135
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 137
8.6.2 初始网格 138
8.6.3 命名选项 139
8.6.4 膨胀 139
8.6.5 截面位面 140
8.7 网格划分实例2——四通管网格划分 140
8.7.1 定义几何 141
8.7.2 Mechanical默认与CFD网格 142
8.7.3 截面位面 143
8.7.4 使用面尺寸 145
8.7.5 局部网格划分 147
第9章 Mechanical简介 149
9.1 启动Mechanical 150
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 153
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 157
9.4.3 前处理 158
9.4.4 求解 161
9.4.5 结果 161
9.4.6 报告 163
第10章 静力结构分析 165
10.1 几何模型 166
10.1.1 质量点 166
10.1.2 材料特性 167
10.2 分析设置 167
10.3 载荷和约束 168
10.3.1 加速度和重力加速度 169
10.3.2 集中力和压力 169
10.3.3 约束 170
10.4 求解模型 171
10.5 后处理 171
10.6 静力结构分析1——连杆基体强度校核 174
10.6.1 问题描述 174
10.6.2 前处理 176
10.6.3 求解 180
10.6.4 结果 180
10.7 静力结构分析2——联轴器变形和应力校核 181
10.7.1 问题描述 181
10.7.2 项目概图 181
10.7.3 前处理 183
10.7.4 求解 185
10.7.5 结果 185
10.7.6 报告 186
10.8 静力结构学分析3——基座基体强度校核 187
10.8.1 问题描述 187
10.8.2 建立分析项目 187
10.8.3 前处理 189
10.8.4 求解 193
10.8.5 结果 193
第11章 模态分析 195
11.1 模态分析方法 196
11.2 模态系统分析步骤 196
11.2.1 几何体和质点 196
11.2.2 接触区域 196
11.2.3 分析类型 197
11.2.4 载荷和约束 198
11.2.5 求解 198
11.2.6 检查结果 198
11.3 模态分析实例1——机盖壳体强度校核 199
11.3.1 问题描述 199
11.3.2 项目概图 199
11.3.3 前处理 200
11.3.4 求解 203
11.3.5 结果 203
11.4 模态分析实例2——长铆钉预应力 205
11.4.1 问题描述 205
11.4.2 项目概图 205
11.4.3 前处理 207
11.4.4 求解 209
11.4.5 结果 209
11.5 模态分析实例3——机翼 212
11.5.1 问题描述 212
11.5.2 项目概图 212
11.5.3 前处理 213
11.5.4 求解 217
11.5.5 模态分析 218
第12章 响应谱分析 221
12.1 响应谱分析简介 222
12.1.1 响应谱分析过程 222
12.1.2 在Workbench 14.5中进行响应谱分析 223
12.2 响应谱分析实例——三层框架结构地震响应分析 224
12.2.1 问题描述 224
12.2.2 项目概图 225
12.2.3 前处理 227
12.2.4 模态分析求解 228
12.2.5响应谱分析设置并求解 230
12.2.6 查看分析结果 231
第13章 谐响应分析 234
13.1 谐响应分析简介 235
13.2 谐响应分析步骤 235
13.2.1 建立谐响应分析项 235
13.2.2 加载谐响应载荷 236
13.2.3 求解方法 237
13.2.4 后处理中查看结果 237
13.3 谐响应分析实例——固定梁 237
13.3.1 问题描述 237
13.3.2 项目概图 238
13.3.3 前处理 240
13.3.4模态分析求解 241
13.3.5 谐响应分析预处理 244
13.3.6 谐响应分析设置并求解 245
13.3.7 谐响应分析后处理 246
第14章 随机振动分析 249
14.1 随机振动分析简介 250
14.1.1 随机振动分析过程 250
14.1.2 在Workbench 14.5中进行随机振动分析 250
14.2 随机振动分析实例——桥梁模型随机振动分析 250
14.2.1 问题描述 252
14.2.2 项目概图 252
14.2.3 前处理 254
14.2.4 模态分析求解 257
14.2.5随机振动分析设置并求解 259
14.2.6 查看分析结果 261
第15章 线性 屈曲分析 263
15.1 屈曲概述 264
15.2 屈曲分析步骤 264
15.2.1 几何体和材料属性 265
15.2.2 接触区域 265
15.2.3 载荷与约束 265
15.2.4 设置屈曲 265
15.2.5 求解模型 266
15.2.6 检查结果 267
15.3 线性屈曲分析实例1——空心管 267
15.3.1 问题描述 267
15.3.2 项目概图 268
15.3.3 创建草图 269
15.3.4 Mechanical前处理 271
15.3.5 求解 272
15.3.6 结果 273
15.4 线性屈曲分析实例2——升降架 274
15.4.1 问题描述 274
15.4.2 项目概图 275
15.4.3 Mechanical前处理 276
15.4.4 求解 278
15.4.5 结果 278
第16章 结构非线性分析 279
16.1 非线性分析概论 280
16.1.1 非线性行为的原因 280
16.1.2 非线性分析的基本信息 281
16.2 结构非线性的一般过程 283
16.2.1 建立模型 283
16.2.2 分析设置 284
16.2.3 查看结果 286
16.3 接触非线性结构 287
16.3.1 接触基本概念 287
16.3.2 接触类型 287
16.3.3 刚度及渗透 287
16.3.4 Pinball 区域 288
16.3.5 对称/非对称行为 290
16.3.6 接触结果 291
16.4 结构非线性实例1——刚性接触 292
16.4.1 问题描述 292
16.4.2 项目概图 292
16.4.3 绘制草图 293
16.4.4 创建面体 293
16.4.5 更改模型类型 294
16.4.6 修改几何体属性 295
16.4.7 添加接触 296
16.4.8 划分网格 296
16.4.9 分析设置 299
16.4.10 求解 302
16.4.11 查看求解结果 303
16.4.12 接触结果后处理 305
16.5 结构非线性实例2——O形圈 307
16.5.1 问题描述 307
16.5.2 项目概图 308
16.5.3 绘制草图 308
16.5.4 创建面体 310
16.5.5 添加材料 311
16.5.6 修改几何体属性 313
16.5.7 添加接触 314
16.5.8 划分网格 317
16.5.9 分析设置 318
16.5.10 求解 320
16.5.11 查看求解结果 321
第17章 热分析 324
17.1 热分析模型 325
17.1.1 几何模型 325
17.1.2 材料属性 325
17.2 装配体 325
17.2.1 实体接触 325
17.2.2 导热率 326
17.2.3 点焊 327
17.3 热环境工具栏 327
17.3.1 热载荷 327
17.3.2 热边界条件 328
17.4 求解选项 329
17.5 结果和后处理 330
17.5.1 温度 330
17.5.2 热通量 331
17.5.3 响应热流速 331
17.6 热分析实例1——变速器上箱盖 331
17.6.1 问题描述 332
17.6.2 项目概图 332
17.6.3 前处理 333
17.6.4 求解 337
17.6.5 结果 338
17.7 热分析实例2——齿轮泵基座 340
17.7.1 问题描述 340
17.7.2 项目概图 341
17.7.3 前处理 342
17.7.4 求解 346
17.7.5 结果 347
第18章 优化设计 349
18.1 优化设计概论 350
18.1.1 ANSYS优化方法 350
18.1.2 定义参数 350
18.1.3 Design Explorer 优化类型 351
18.2 优化设计界面 351
18.2.1 Design Explorer用户界面 351
18.2.2 Design Explorer 数据参数界面 351
18.2.3 读入APDL文件 351
18.3 优化设计实例1——板材拓扑优化设计 352
18.3.1 问题描述 353
18.3.2 项目概图 354
18.3.3 创建模型 355
18.3.4 前处理 356
18.3.5 求解 360
18.3.6 结果 360
18.4 优化设计实例2——连杆六西格玛优化设计 362
18.4.1 问题描述 362
18.4.2 项目概图 362
18.4.3 Mechanical前处理 363
18.4.4 设置求解 366
18.4.5 六西格玛设计 368
附录A ANSYS Workbench 中菜单栏命令 375
附录B 有限元知识结构 378
附录C ANSYS Workbench 帮助文件说明 378
