CAD/CAM/CAE 工程应用丛书 ANSYS Workbench 16.0理论解析与工程应用实例2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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第1篇1

第1章 有限元基本理论1

1.1 有限元法发展综述1

1.1.1 有限元法的孕育过程及诞生和发展2

1.1.2 有限元法的基本思想2

1.1.3 有限元的应用及其发展趋势4

1.2 有限元分析基本理论6

1.2.1 有限元分析的基本概念和计算步骤6

1.2.2 基于最小势能原理的有限元法13

1.2.3 杆系结构的非线性分析理论17

1.2.4 稳定计算理论25

1.3 工程问题中的有限元理论28

1.3.1 工程问题的数学物理方程28

1.3.2 变分函数31

1.3.3 插值函数32

1.3.4 形函数32

1.3.5 刚度矩阵32

1.3.6 连通性33

1.3.7 边界条件33

1.3.8 圆柱坐标系中的问题34

1.3.9 直接方法34

1.4 桁架与梁的有限元方法35

1.4.1 桁架的定义35

1.4.2 桁架的有限元公式36

1.4.3 梁的定义40

1.4.4 梁的有限元公式41

1.4.5 载荷矩阵43

1.5 板的有限元方法44

1.5.1 矩形单元44

1.5.2 自然坐标46

1.5.3 线性三角形单元47

1.6 应用实例47

1.6.1 实例1：求解悬索的位移47

1.6.2 实例2：求温度分布问题49

1.7 本章小结50

第2章 几何建模51

2.1 ANSYS 16.0平台及模块51

2.1.1 Workbench平台界面52

2.1.2 菜单栏52

2.1.3 工具栏65

2.1.4 工具箱65

2.2 DesignModeler16.0几何建模69

2.2.1 DesignModeler几何建模平台69

2.2.2 菜单栏70

2.2.3 工具栏80

2.2.4 常用命令栏81

2.2.5 Tree Outline（模型树）81

2.2.6 DesignModeler几何建模实例——连接板84

2.2.7 ANSYS SpaceClaim同步几何建模实例——连接板89

2.3 本章小结93

第3章 网格划分94

3.1 ANSYS Meshing 16.0网格划分94

3.1.1 Meshing网格划分适用领域94

3.1.2 Meshing网格划分方法95

3.1.3 Meshing网格默认设置97

3.1.4 Meshing网格尺寸设置98

3.1.5 Meshing网格膨胀层设置101

3.1.6 Meshing网格PatchConforming选项103

3.1.7 Meshing网格高级选项103

3.1.8 Meshing网格损伤设置104

3.1.9 Meshing网格评估统计104

3.2 ANSYS Meshing 16.0网格划分实例110

3.2.1 应用实例1——网格尺寸控制110

3.2.2 应用实例2——扫掠网格划分117

3.2.3 应用实例3——多区域网格划分121

3.2.4 应用实例4——CDB网格导入125

3.3 小结130

第4章 后处理131

4.1 ANSYS Workbench 16.0后处理131

4.1.1 查看结果131

4.1.2 结果显示134

4.1.3 变形显示135

4.1.4 应力和应变135

4.1.5 接触结果136

4.1.6 自定义结果显示137

4.2 案例分析138

4.2.1 问题描述138

4.2.2 启动Workbench并建立分析项目138

4.2.3 导入创建几何体139

4.2.4 添加材料库140

4.2.5 添加模型材料属性141

4.2.6 划分网格142

4.2.7 施加载荷与约束143

4.2.8 结果后处理144

4.2.9 保存与退出148

4.3 本章小结148

第2篇149

第5章 结构静力学分析149

5.1 静力分析简介149

5.1.1 线性静力分析149

5.1.2 线性静力分析流程150

5.1.3 线性静力分析基础150

5.2 静力分析实例1——实体静力分析151

5.2.1 问题描述151

5.2.2 启动Workbench并建立分析项目151

5.2.3 导入创建几何体152

5.2.4 添加材料库153

5.2.5 添加模型材料属性154

5.2.6 划分网格155

5.2.7 施加载荷与约束155

5.2.8 结果后处理157

5.2.9 保存与退出159

5.3 静力分析实例2——子模型静力分析159

5.3.1 问题描述159

5.3.2 启动Workbench并建立分析项目159

5.3.3 导入创建几何体160

5.3.4 添加材料库161

5.3.5 添加模型材料属性163

5.3.6 划分网格164

5.3.7 施加载荷与约束164

5.3.8 结果后处理166

5.3.9 子模型分析167

5.3.10 保存并退出171

5.4 本章小结171

第6章 模态分析172

6.1 结构动力学分析简介172

6.1.1 结构动力学分析172

6.1.2 结构动力学分析的阻尼173

6.2 模态分析简介173

6.2.1 模态分析173

6.2.2 模态分析基础174

6.2.3 预应力模态分析175

6.3 模态分析实例1——模态分析175

6.3.1 问题描述175

6.3.2 启动Workbench并建立分析项目175

6.3.3 创建几何体176

6.3.4 添加材料库176

6.3.5 添加模型材料属性178

6.3.6 划分网格178

6.3.7 施加载荷与约束179

6.3.8 结果后处理180

6.3.9 保存与退出183

6.4 模态分析实例2——有预应力模态分析183

6.4.1 问题描述183

6.4.2 启动Workbench并建立分析项目184

6.4.3 创建几何体184

6.4.4 添加材料库185

6.4.5 添加模型材料属性186

6.4.6 划分网格187

6.4.7 施加载荷与约束187

6.4.8 模态分析189

6.4.9 后处理189

6.4.10 保存与退出191

6.5 本章小结191

第7章 谐响应分析192

7.1 谐响应分析基础192

7.1.1 谐响应分析简介192

7.1.2 谐响应分析的载荷与输出193

7.1.3 谐响应分析通用方程193

7.2 谐响应分析实例1——梁单元谐响应分析193

7.2.1 问题描述193

7.2.2 启动Workbench并建立分析项目194

7.2.3 创建模态分析项目195

7.2.4 材料选择195

7.2.5 施加载荷与约束195

7.2.6 模态求解197

7.2.7 后处理198

7.2.8 创建谐响应分析项目200

7.2.9 施加载荷与约束200

7.2.10 谐响应计算202

7.2.11 结果后处理202

7.2.12 保存与退出204

7.3 谐响应分析实例2——谐响应分析204

7.3.1 问题描述204

7.3.2 启动Workbench并建立分析项目205

7.3.3 材料选择206

7.3.4 施加载荷与约束206

7.3.5 模态求解208

7.3.6 后处理208

7.3.7 谐响应分析210

7.3.8 谐响应计算211

7.3.9 结果后处理211

7.3.10 保存与退出213

7.4 谐响应分析实例3——含阻尼谐响应分析214

7.5 本章小结215

第8章 响应谱分析216

8.1 响应谱分析简介216

8.1.1 频谱的定义216

8.1.2 响应谱分析的基本概念217

8.2 响应谱分析实例——简单梁响应谱分析219

8.2.1 问题描述219

8.2.2 启动Workbench并建立分析项目220

8.2.3 导入几何体模型220

8.2.4 静态力学分析221

8.2.5 添加材料库221

8.2.6 网格划分222

8.2.7 施加约束222

8.2.8 模态分析224

8.2.9 结果后处理224

8.2.10 响应谱分析226

8.2.11 添加加速度谱226

8.2.12 后处理227

8.2.13 其他设置229

8.2.14 保存与退出230

8.3 本章小结230

第9章 随机振动分析231

9.1 随机振动分析简介231

9.2 随机振动分析实例——简单梁随机振动分析232

9.2.1 问题描述232

9.2.2 启动Workbench并建立分析项目233

9.2.3 导入几何体模型233

9.2.4 静态力学分析234

9.2.5 添加材料库235

9.2.6 网格划分235

9.2.7 施加约束236

9.2.8 模态分析238

9.2.9 结果后处理238

9.2.10 随机振动分析239

9.2.11 添加加速度谱239

9.2.12 后处理240

9.2.13 保存与退出242

9.3 本章小结242

第10章 瞬态动力学分析243

10.1 瞬态动力学分析简介243

10.1.1 瞬态动力学分析简介243

10.1.2 瞬态动力学分析基本公式243

10.2 瞬态动力学分析实例1——建筑物地震分析244

10.2.1 问题描述244

10.2.2 启动Workbench并建立分析项目245

10.2.3 创建几何体模型245

10.2.4 瞬态动力学分析246

10.2.5 添加材料库246

10.2.6 划分网格246

10.2.7 施加约束247

10.2.8 结果后处理250

10.2.9 保存与退出253

10.3 瞬态动力学分析实例2——振动分析253

10.3.1 问题描述253

10.3.2 启动Workbench并建立分析项目253

10.3.3 创建几何体模型253

10.3.4 模态分析254

10.3.5 模态分析前处理255

10.3.6 施加约束256

10.3.7 结果后处理257

10.3.8 瞬态动力学分析258

10.3.9 添加动态力载荷259

10.3.10 后处理262

10.3.11 保存与退出264

10.4 本章小结264

第11章 线性屈曲分析265

11.1 线性屈曲分析简介265

11.1.1 屈曲分析265

11.1.2 线性屈曲分析265

11.2 项目案例1——钢管屈曲分析266

11.2.1 问题描述266

11.2.2 启动Workbench并建立分析项目266

11.2.3 创建几何体266

11.2.4 设置材料268

11.2.5 添加模型材料属性268

11.2.6 划分网格269

11.2.7 施加载荷与约束270

11.2.8 结果后处理272

11.2.9 线性屈曲分析274

11.2.10 施加载荷与约束274

11.2.11 结果后处理275

11.2.12 保存与退出277

11.3 本章小结277

第3篇278

第12章 显式动力学分析278

12.1 显式动力学分析简介278

12.2 显式动力学分析实例——钢球撞击金属网分析279

12.2.1 问题描述280

12.2.2 启动Workbench并建立分析项目280

12.2.3 启动Explicit Dynamics（LS-DYNA Export）建立项目281

12.2.4 材料选择与赋予281

12.2.5 建立项目分析282

12.2.6 分析前处理283

12.2.7 施加载荷283

12.2.8 启动LS-DYNA程序286

12.2.9 Autodyn计算287

12.2.10 问题解读289

12.3 显式动力学分析实例——金属块穿透钢板分析290

12.3.1 问题描述290

12.3.2 启动Workbench并建立分析项目290

12.3.3 绘制几何模型290

12.3.4 添加材料方法291

12.3.5 添加材料293

12.3.6 显式动力学分析前处理294

12.3.7 施加约束295

12.3.8 结果后处理297

12.3.9 启动AUTODYN软件298

12.3.10 LS-DYNA计算300

12.3.11 保存与退出301

12.4 本章小结301

第13章 复合材料分析302

13.1 复合材料概论302

13.2 层合板的失效判断准则303

13.3 复合材料层合板强度的有限单元法306

13.4 ANSYS ACP模块功能概述307

13.5 复合材料静力学分析实例——复合板受力分析310

13.5.1 问题描述310

13.5.2 启动Workbench软件310

13.5.3 静力分析项目311

13.5.4 定义复合材料数据312

13.5.5 数据更新314

13.5.6 ACP复合材料定义315

13.5.7 有限元计算322

13.5.8 后处理323

13.5.9 ACP专业后处理工具324

13.5.10 保存与退出326

13.6 本章小结326

第14章 疲劳分析327

14.1 疲劳分析简介327

14.2 疲劳分析方法329

14.2.1 疲劳程序329

14.2.2 应力寿命曲线330

14.2.3 疲劳材料特性330

14.3 疲劳分析实例1——前桥疲劳分析331

14.3.1 问题描述331

14.3.2 启动Workbench并建立分析项目332

14.3.3 导入创建几何体332

14.3.4 添加材料库333

14.3.5 添加模型材料属性334

14.3.6 划分网格335

14.3.7 施加载荷与约束336

14.3.8 结果后处理338

14.3.9 保存工程文件340

14.3.10 添加疲劳分析选项340

14.3.11 保存与退出342

14.4 疲劳分析实例2——实体疲劳分析343

14.4.1 问题描述344

14.4.2 启动Workbench并建立分析项目344

14.4.3 导入创建几何体344

14.4.4 添加材料库345

14.4.5 添加模型材料属性345

14.4.6 划分网格345

14.4.7 施加载荷与约束346

14.4.8 结果后处理347

14.4.9 保存文件348

14.4.10 启动nCode程序348

14.4.11 疲劳分析350

14.4.12 保存与退出352

14.5 本章小结352

第15章 压电分析353

15.1 压电材料基本知识353

15.1.1 压电材料的概念353

15.1.2 压电材料的主要特性354

15.1.3 压电复合材料的有限元分析方法354

15.1.4 基本耦合公式354

15.1.5 压电材料的主要参数355

15.2 压电分析模块的安装356

15.3 压电分析实例——压电传感器分析358

15.3.1 问题描述358

15.3.2 启动Workbench并建立分析项目359

15.3.3 导入创建几何体359

15.3.4 添加材料库362

15.3.5 网格与属性362

15.3.6 施加载荷与约束363

15.3.7 结果后处理364

15.3.8 模态分析365

15.3.9 保存与退出368

15.4 小结368

第4篇369

第16章 热学分析369

16.1 热力学分析简介369

16.1.1 热力学分析目的369

16.1.2 热力学分析369

16.1.3 基本传热方式370

16.2 稳态热学分析实例1——热传递分析370

16.2.1 问题描述371

16.2.2 启动Workbench并建立分析项目371

16.2.3 导入几何体模型371

16.2.4 创建分析项目372

16.2.5 添加材料库372

16.2.6 添加模型材料属性373

16.2.7 划分网格374

16.2.8 施加载荷与约束374

16.2.9 结果后处理376

16.2.10 保存与退出377

16.3 稳态热学分析实例2——热对流分析378

16.3.1 问题描述378

16.3.2 启动Workbench并建立分析项目378

16.3.3 导入几何体模型378

16.3.4 创建分析项目379

16.3.5 添加材料库380

16.3.6 添加模型材料属性381

16.3.7 划分网格382

16.3.8 施加载荷与约束382

16.3.9 结果后处理383

16.3.10 保存与退出385

16.3.11 读者演练385

16.4 稳态热学分析实例3——热辐射分析385

16.4.1 案例介绍385

16.4.2 启动Workbench并建立分析项目385

16.4.3 定义材料参数386

16.4.4 导入模型386

16.4.5 划分网格386

16.4.6 定义荷载388

16.4.7 求解以后处理389

16.4.8 保存并退出390

16.5 本章小结390

第17章 流体动力学分析391

17.1 流体动力学分析简介391

17.1.1 流体动力学分析391

17.1.2 CFD基础394

17.2 流体动力学实例—CFX旋转机械流场分析401

17.2.1 问题描述401

17.2.2 启动Workbench并建立分析项目402

17.2.3 BladeGen中设置402

17.2.4 TurboGrid中设置405

17.2.5 CFX中设置408

17.3 本章小结418

第18章 电磁场分析419

18.1 电磁场基本理论419

18.1.1 麦克斯韦方程419

18.1.2 一般形式的电磁场微分方程420

18.1.3 电磁场中常见边界条件421

18.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析421

18.1.5 Ansoft软件电磁分析422

18.2 瞬态磁场分析实例——金属屏蔽分析423

18.2.1 启动Workbench并建立分析项目423

18.2.2 建立求解器424

18.2.3 建立几何模型424

18.2.4 添加材料426

18.2.5 边界条件设定427

18.2.6 网格划分429

18.2.7 求解计算430

18.2.8 图表显示432

18.2.9 3D图表显示433

18.2.10 修改材料属性434

18.2.11 保存与退出436

18.3 本章小结436

第5篇437

第19章 结构优化分析437

19.1 优化分析简介437

19.1.1 优化设计概述437

19.1.2 Workbench结构优化分析438

19.2 优化分析实例——响应曲面优化分析438

19.2.1 问题描述438

19.2.2 启动Workbench并建立分析项目439

19.2.3 导入几何模型439

19.2.4 结果后处理445

19.3 本章小结452

第6篇453

第20章 ANSYSAIM分析过程453

20.1 ANSYS AIM分析环境简介453

20.2 ANSYS AIM分析实例——板件弯曲分析454

20.2.1 问题描述454

20.2.2 启动Workbench并建立分析项目454

20.3 本章小结461

参考文献462