ANSYS Workbench 14.0建模仿真技术及实例详解

第1章 绪论

1.1 CAE软件简介

1.1.1 应用状况

1.1.2 CAE重要性

1.2 有限元法简介

1.2.1 有限元法的基本思想

1.2.2 有限元法特点

1.3 ANSYS软件介绍

1.3.1 ANSYS软件的发展

1.3.2 ANSYS软件的主要功能

1.4 ANSYSWorkbench概述

1.4.1 ANSYSWorkbench架构

1.4.2 多物理场分析模式

1.4.3 项目级仿真参数管理

1.4.4 Workbench应用模块

1.4.5 Workbench应用方式

1.4.6 ANSYSWorkbench软件的特点

1.5 ANSYSWorkbench分析的基本过程

1.5.1 前处理

1.5.2 加载并求解

1.5.3 后处理

1.6 系统要求

1.7 Workbench140基本操作界面

1.7.1 启动ANSYSWorkbench

1.7.2 ANSYSWorkbench的主界面

1.8 Workbench项目管理

1.8.1 复制及删除项目

1.8.2 关联项目

1.8.3 项目管理操作案例

1.8.4 设置项属性

1.9 Workbench文件管理

1.9.1 文件目录结构

1.9.2 快速生成压缩文件

1.10 运用ANSYSWorkbench的第一个简单实例

1.10.1 实例介绍

1.10.2 启动ANSYSWorkbench并建立分析项目

1.10.3 导入创建的几何体

1.10.4 添加材料库

1.10.5 添加模型材料属性

1.10.6 划分网格

1.10.7 施加载荷与约束

1.10.8 结果后处理

1.10.9 保存与退出

第2章 DesignModeler建模

2.1 概述

2.2 建模实例

2.2.1 草图实例

2.2.2 三维几何建模实例

2.2.3 高级三维几何建模实例

2.2.4 概念建模实例

2.2.5 参数化建模实例

第3章 ANSYSWorkbench前处理

3.1 概述

3.2 导入外部CAD文件

3.2.1 非关联性导入文件

3.2.2 关联性导入文件

3.2.3 导入定位

3.2.4 创建场域几何体

3.3 材料参数输入控制

3.3.1 进入EngineeringData应用程序

3.3.2 材料库

3.3.3 添加材料

3.3.4 添加材料属性

3.4 Workbench划分网格

3.4.1 网格划分平台

3.4.2 网格参数设置

3.4.3 局部网格控制

3.4.4 几种3 D网格划分方法介绍

3.5 施加载荷和约束

3.5.1 施加载荷

3.5.2 施加约束

3.6 模型求解

3.7 结果后处理

3.7.1 结果显示

3.7.2 变形显示

3.7.3 应力和应变

3.7.4 接触结果

3.7.5 自定义结果显示

3.8 网格划分案例

第4章 结构静力分析实例

4.1 概述

4.2 圆孔应力集中问题

4.2.1 问题描述

4.2.2 启动Workbench建立承拉板模型

4.2.3 模型的网格及边界条件定义

4.2.4 应力计算及结果输出

4.3 固支梁弯曲问题实例

4.3.1 问题阐述

4.3.2 固支梁模型的建立

4.3.3 网格划分及边界条件的定义

4.4 螺栓的连接问题实例

4.4.1 问题阐述

4.4.2 模型的建立或导入

4.5 圆柱体镦粗问题

4.5.1 问题阐述

4.5.2 有镦粗模型的建立及导入

4.5.3 网格划分及边界条件定义

4.6 车床装配体整体受力分析

4.6.1 问题阐述

4.6.2 模型导入及材料定义

第5章 动力学分析实例

5.1 概述

5.2 车轮的模态分析

5.2.1 问题描述

5.2.2 模型导入及材料定义

5.2.3 有限元网格的划分

5.2.4 模态分析属性设定及求解

5.2.5 车轮模态分析结果

5.3 车轮瞬态动力学分析

5.3.1 瞬态动力学分析概述

5.3.2 问题阐述

5.3.3 模型项目共享处理及材料定义

5.3.4 添加动态力载荷

5.3.5 输出设定

第6章 优化设计实例

6.1 概述

6.1.1 定义参数

6.1.2 ANSYS优化方法

6.1.3 DesignExplorer项目

6.1.4 DesignExplorer操作界面

6.2 支架拓扑优化设计

6.2.1 问题描述

6.2.2 项目概图

6.2.3 导入几何模型

6.2.4 前处理

6.2.5 求解结果

6.3 支架参数优化设计

6.3.1 问题描述

6.3.2 启动Workbench并建立分析项目

6.3.3 导入几何体

6.3.4 添加材料库

6.3.5 添加模型材料属性

6.3.6 划分网格

6.3.7 施加约束和载荷

6.3.8 结果后处理

6.3.9 求解结果

6.3.10 观察优化参数

6.3.11 响应曲面

6.3.12 观察新设计点的结果

第7章 疲劳分析实例

7.1 疲劳分析简介

7.2 疲劳分析的基本理论

7.2.1 静疲劳理论

7.2.2 振动疲劳理论

7.2.3 疲劳寿命

7.2.4 疲劳抗力曲线（SN曲线）

7.2.5 恒定振幅载荷

7.2.6 成比例载荷

7.2.7 应力定义

7.3 ANSYSWorkbench疲劳分析的基本组成

7.3.1 疲劳分析的步骤

7.3.2 材料特性

7.3.3 接触区域

7.3.4 载荷与支撑

7.3.5 设定需要的结果

7.4 FatigueTool模块的组成与运用

7.4.1 载荷类型

7.4.2 平均应力影响

7.4.3 强度因子

7.4.4 应力分析

7.4.5 求解疲劳分析

7.4.6 查看疲劳结果

7.5 不稳定振幅的疲劳分析

7.5.1 不规律载荷的历程和循环（HistoryandCycles）

7.5.2 不定振幅程序

7.5.3 定义相关

7.5.4 查看疲劳结果

7.6 非比例载荷的疲劳分析

7.6.1 建立两个载荷环境（twoLoadingEnvironments）

7.6.2 从模型分支条下增加一个求解组合（SolutionCombination）

7.6.3 求解组合（SolutionCombination）添加FatigueTool

7.6.4 （定义）所需的其他结果并求解

7.7 实例：单向加筋板模型的疲劳分析

7.7.1 问题描述

7.7.2 启动Workbench并建立分析项目

7.7.3 导入创建的几何体

7.7.4 添加材料库

7.7.5 添加模型材料属性

7.7.6 划分网格

7.7.7 施加载荷与约束

7.7.8 结果后处理（设置求解项）

7.7.9 求解并显示求解结果

7.7.10 保存和退出

第8章 热分析实例

8.1 传热概述

8.1.1 传热方式

8.1.2 热分析类型

8.1.3 非线性热分析

8.1.4 边界条件或初始条件

8.2 热分析流程

8.2.1 几何模型

8.2.2 实体接触

8.2.3 导热率

8.2.4 施加载荷

8.2.5 热边界条件

8.2.6 热应力分析

8.2.7 结果后处理

8.3 热分析实例1--齿轮泵基座

8.3.1 问题描述

8.3.2 项目概图

8.3.3 前处理

8.3.4 结果后处理

8.4 热分析实例2--汽缸盖

8.4.1 问题描述

8.4.2 项目概图

8.4.3 前处理

8.4.4 结果后处理

8.4.5 热应变分析

第9章 电磁场分析实例

9.1 多物理场耦合分析简介

9.2 案例--四分裂导线电磁结构耦合分析

9.2.1 问题描述

9.2.2 建立电磁分析与数据读取

9.2.3 求解器与求解域的设置

9.2.4 赋予材料属性

9.2.5 添加激励

9.2.6 网格化分与分析步创建

9.2.7 模型检查与计算

9.2.8 创建力学分析和数据共享

9.2.9 材料设定

9.2.10 网格化分

9.2.11 添加边界条件与映射激励

9.2.12 后处理

第10章 计算流体动力学分析

10.1 计算流体动力学概述

10.1.1 什么是计算流体动力学

10.1.2 计算流体动力学特点

10.1.3 计算流体动力学的应用领域

10.2 常用的CFD商用软件

10.2.1 FLUENT

10.2.2 CFX

10.3 流体动力学控制方程

10.3.1 质量守恒方程

10.3.2 动量守恒方程

10.3.3 能量守恒方程

10.4 CFD中的三维湍流模型

10.4.1 湍流流动的特性

10.4.2 标准ｋε两方程模型

10.5 流体动力学分析流程

10.6 基于Fluent的机翼机体流体动力学分析

10.6.1 案例介绍

10.6.2 启动Workbench并建立分析项目

10.6.3 导入几何体

10.6.4 划分网格

10.6.5 网格检查与处理

10.6.6 设置物理模型和材料

10.6.7 设置操作环境和边界条件

10.6.8 设置求解方法和控制参数

10.6.9 设置监视窗口和初始化

10.6.10 求解和退出

10.6.11 计算结果的后处理

10.6.12 保存与退出

10.7 基于Fluent的消防栓水枪头流体动力学分析

10.7.1 案例介绍

10.7.2 启动Workbench并建立分析项目（Fluent）

10.7.3 导入几何体

10.7.4 划分网格

10.7.5 网格检查与处理

10.7.6 设置物理模型和材料

10.7.7 设置操作环境和边界条件

10.7.8 设置求解方法和控制参数

10.7.9 设置监视窗口和初始化

10.7.10 求解和退出

10.7.11 计算结果的后处理

10.7.12 保存和退出

10.8 基于CFX的消防栓水枪头流体动力学分析

10.8.1 建立分析项目

10.8.2 划分网格

10.8.3 设置分析类型

10.8.4 设置流体区域参数

10.8.5 设置边界条件

10.8.6 设置求解器

10.8.7 设置输出控制

10.8.8 运行求解器

10.8.9 计算结果的后处理

10.8.10 保存和退出

参考文献

《ANSYS Workbench 14.0建模仿真技术及实例详解》从实用角度出发，通过大量的实例分析，向读者详细讲解了ANSYSWorkbench140建模仿真技术及应用方法。主要内容包括：ANSYSWorkbench基础知识、DesignModeller建模、ANSYSWorkbench前处理、结构静力分析实例、动力学分析实例、优化设计实例、疲劳分析实例、热分析实例、电磁场分析实例、计算流体动力学分析等。
　　《ANSYS Workbench 14.0建模仿真技术及实例详解》每一章的编写都根据软件实际应用的步骤，由浅入深、图文并茂地介绍其具体的使用方法和操作技巧，并引入实例详解其操作过程，旨在使读者熟练掌握每个模块的操作步骤，最终能够独立完成较为复杂的ANSYSWorkbench建模与仿真工作。
　　《ANSYS Workbench 14.0建模仿真技术及实例详解》可供从事产品设计、仿真与优化的工程技术人员和广大CAE爱好者学习参考，也可作为机械、化工、能源、电子通信、工程力学、航空航天等专业的高年级本科生、研究生和教师的参考书、教学用书和实验指导书。

《ANSYS Workbench 14.0建模仿真技术及实例详解》从实际应用角度出发，通过大量的原创性实例分析，向读者详细讲解了ANSYSWorkbench14．0建模仿真技术及应用方法。本书内容丰富，覆盖面广，可为读者提供良好的应用参考。