《ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通》- 正版书

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《ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通》

一、内容简介：

《ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通》以ANSYS 2020版本为依托，对ANSYS Workbench分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行详细介绍，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。本书共13章，第1~4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，其中包括ANSYS Workbench 2020入门、DesignModeler应用程序、Mechanical应用程序和一般网格控制；第5~13章为专题实例，按不同的分析专题讲解各种分析专题的参数设置方法与技巧，其中包括结构静力学分析、模态分析、屈曲分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、非线性分析、热分析和优化设计等内容。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。有限单元法作为数值计算方法是在工程分析领域应用较为广泛的一种计算方法，自20世纪中叶以来，以其独有的计算优势得到了广泛的发展和应用，已出现了不同的有限元算法，并由此产生了一批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。随着计算机技术的飞速发展，各种工程软件也得以广泛应用。ANSYS软件以其多物理场耦合分析功能而成为CAE软件的应用主流，在工程分析应用中得到了较为广泛的应用。ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，它是世界范围内增长最快的CAE软件，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医药、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS的功能强大，操作简单方便，现在它已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年FEA评比中都名列第一。目前，中国大多数科研院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

二、课程目录：

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第1章  ANSYS Workbench 2020入门  1
1.1  ANSYS Workbench概述  2
1.1.1  ANSYS Workbench的特点  2
1.1.2  ANSYS Workbench 2020应用分类  3
1.1.3  ANSYS Workbench 2020系统要求和启动  4
1.1.4  ANSYS Workbench 2020的设计流程  6
1.2  ANSYS Workbench 2020分析的基本过程  6
1.2.1  前处理  7
1.2.2  加载并求解  7
1.2.3  后处理  7
1.3  ANSYS Workbench 2020的图形界面  8
1.3.1  工具箱  8
1.3.2  Workbench选项窗口  10
1.4  Workbench文档管理  10
1.4.1  目录结构  11
1.4.2  显示文件明细  11
1.4.3  打包文件  12
1.5  项目概图  12
1.5.1  系统和单元格  13
1.5.2  单元格的类型  13
1.5.3  了解单元格状态  14
1.5.4  项目概图中的链接  15
1.5.5  创建项目概图实例  15
1.6  材料特性应用程序  17
1.6.1  材料库  18
1.6.2  添加库中的材料  19
1.6.3  添加新材料  19
第2章  DesignModeler应用程序  21
（视频讲解：33分钟）
2.1  DesignModeler简介  22
2.1.1  进入DesignModeler  22
2.1.2  操作界面介绍  24
2.1.3  DesignModeler和CAD类文件交互  27
2.1.4  DesignModeler中几何体的分类  29
2.1.5  帮助文档  29
2.2  DesignModeler的操作  30
2.2.1  图形控制  30
2.2.2  光标模式  30
2.2.3  选择过滤器  30
2.2.4  快捷菜单  32
2.3  绘制草图  34
2.3.1  创建新平面  34
2.3.2  创建新草图  35
2.3.3  工具箱  36
2.3.4  草绘附件  41
2.3.5  草图绘制实例—机缸垫草图  42
2.4  特性建模  47
2.4.1  拉伸  47
2.4.2  旋转  50
2.4.3  扫掠  51
2.4.4  放样  51
2.4.5  抽壳  52
2.4.6  倒圆  53
2.4.7  倒角  54
2.4.8  特征建模实例1—基台  54
2.5  体操作  59
2.5.1  镜像  60
2.5.2  移动  60
2.5.3  缝合  60
2.5.4  阵列特征  61
2.5.5  布尔操作  61
2.5.6  直接创建几何体  62
2.5.7  三维特征实例2—链轮  63
2.6  概念建模  68
2.6.1  概念建模工具  68
2.6.2  定义横截面  70
2.6.3  面操作  72
2.6.4  概念建模实例—框架  74
第3章  Mechanical应用程序  79
（视频讲解：6分钟）
3.1  Mechanical概述  80
3.2  Mechanical界面  80
3.2.1  Mechanical标签栏  81
3.2.2  工具栏  82
3.2.3  树形目录  84
3.2.4  属性窗格  84
3.2.5  绘图区域  85
3.3  基本分析步骤  85
3.4  一个简单的分析实例  86
3.4.1  问题描述  87
3.4.2  项目概图  87
3.4.3  前处理  88
3.4.4  求解  90
3.4.5  结果  91
3.4.6  报告  93
第4章  一般网格控制  95
（视频讲解：6分钟）
4.1  网格划分平台  96
4.1.1  网格划分概述  96
4.1.2  网格划分流程  96
4.1.3  分析类型  96
4.2  网格划分方法  98
4.2.1  自动划分方法  98
4.2.2  四面体网格划分方法  98
4.2.3  扫掠网格划分方法  101
4.2.4  多区域网格划分方法  101
4.3  全局网格控制  103
4.3.1  相关性和关联中心  103
4.3.2  全局单元尺寸  104
4.3.3  初始尺寸种子  104
4.3.4  平滑和过渡  104
4.3.5  跨度中心角  105
4.3.6  高级尺寸功能  106
4.4  局部网格控制  108
4.4.1  局部尺寸  108
4.4.2  接触尺寸  111
4.4.3  细化  111
4.4.4  映射面划分  112
4.4.5  匹配控制  113
4.4.6  收缩控制  114
4.4.7  膨胀  114
4.5  网格工具  115
4.5.1  生成网格  115
4.5.2  截面位面  116
4.5.3  命名选项  118
4.6  网格划分实例—三通管网格划分  118
4.6.1  定义几何  119
4.6.2  Mechanical默认与CFD网格  120
4.6.3  截面位面  120
4.6.4  使用面尺寸  121
4.6.5  局部网格划分  122
第5章  结构静力学分析  125
（视频讲解：21分钟）
5.1  几何模型  126
5.1.1  质量点  126
5.1.2  材料特性  126
5.2  分析设置  127
5.3  载荷和约束  128
5.3.1  加速度和重力加速度  128
5.3.2  集中力和压力  129
5.3.3  约束  130
5.4  求解模型  131
5.5  后处理  131
5.6  静力结构分析实例1—联轴器变形和应力校核  134
5.6.1  问题描述  134
5.6.2  项目概图  134
5.6.3  创建模型  136
5.6.4  前处理  141
5.6.5  求解  143
5.6.6  结果  143
5.6.7  报告  144
5.7  静力结构分析实例2—托架基体强度校核  145
5.7.1  问题描述  145
5.7.2  建立分析项目  145
5.7.3  前处理  147
5.7.4  求解  150
5.7.5  结果  150
第6章  模态分析  152
（视频讲解：13分钟）
6.1  模态分析方法  153
6.2  模态系统分析步骤  153
6.2.1  几何体和质点  153
6.2.2  接触区域  154
6.2.3  分析类型  154
6.2.4  载荷和约束  155
6.2.5  求解  155
6.2.6  检查结果  155
6.3  模态分析实例1—机盖架壳体强度校核  155
6.3.1  问题描述  155
6.3.2  项目概图  155
6.3.3  前处理  157
6.3.4  求解  159
6.3.5  结果  159
6.4  模态分析实例2—轴装配体  160
6.4.1  问题描述  161
6.4.2  项目概图  161
6.4.3  前处理  163
6.4.4  求解  164
6.4.5  结果  164
6.5  模态分析实例3—机翼  166
6.5.1  问题描述  166
6.5.2  项目概图  167
6.5.3  前处理  169
6.5.4  求解  171
6.5.5  模态分析  172
第7章  屈曲分析  175
（视频讲解：10分钟）
7.1  屈曲概述  176
7.2  屈曲分析步骤  176
7.2.1  几何体和材料属性  177
7.2.2  接触区域  177
7.2.3  载荷与约束  177
7.2.4  设置屈曲  177
7.2.5  求解模型  178
7.2.6  检查结果  179
7.3  线性屈曲分析实例1—空圆管  179
7.3.1  问题描述  179
7.3.2  项目概图  180
7.3.3  创建草图  181
7.3.4  Mechanical前处理  183
7.3.5  求解  183
7.3.6  结果  185
7.4  线性屈曲分析实例2—支撑架  187
7.4.1  问题描述  187
7.4.2  项目概图  187
7.4.3  Mechanical前处理  188
7.4.4  求解  190
7.4.5  结果  191
第8章  谐响应分析  192
（视频讲解：7分钟）
8.1  谐响应分析简介  193
8.2  谐响应分析步骤  193
8.2.1  建立谐响应分析项  193
8.2.2  加载谐响应载荷  194
8.2.3  求解方法  194
8.2.4  后处理中查看结果  195
8.3  谐响应分析实例—固定梁  195
8.3.1  问题描述  195
8.3.2  项目概图  196
8.3.3  前处理  198
8.3.4  模态分析求解  198
8.3.5  谐响应分析预处理  201
8.3.6  谐响应分析设置并求解  202
8.3.7  谐响应分析后处理  203
第9章  响应谱分析  206
（视频讲解：5分钟）
9.1  响应谱分析简介  207
9.1.1  响应谱分析过程  207
9.1.2  在Workbench 2020中进行响应谱分析  208
9.2  响应谱分析实例—三层框架结构地震响应分析  209
9.2.1  问题描述  209
9.2.2  项目概图  210
9.2.3  前处理  212
9.2.4  模态分析求解  213
9.2.5  响应谱分析设置并求解  215
9.2.6  查看分析结果  217
第10章  随机振动分析  219
（视频讲解：6分钟）
10.1  随机振动分析简介  220
10.1.1  随机振动分析过程  220
10.1.2  Workbench 2020中进行随机振动分析  220
10.2  振动分析实例—桥梁模型随机振动分析  221
10.2.1  问题描述  221
10.2.2  项目概图  222
10.2.3  前处理  224
10.2.4  模态分析求解  226
10.2.5  随机振动分析设置并求解  228
10.2.6  查看分析结果  230
第11章  非线性分析  232
（视频讲解：70分钟）
11.1  非线性分析概论  233
11.1.1  非线性行为的原因  233
11.1.2  非线性分析的基本信息  234
11.2  结构非线性一般过程  236
11.2.1  建立模型  236
11.2.2  分析设置  236
11.2.3  查看结果  238
11.3  接触非线性结构  239
11.3.1  接触基本概念  239
11.3.2  接触类型  239
11.3.3  刚度及渗透  240
11.3.4  Pinball区域  240
11.3.5  对称/非对称行为  242
11.3.6  接触结果  243
11.4  结构非线性实例1—刚性接触  243
11.4.1  问题描述  243
11.4.2  项目概图  243
11.4.3  绘制草图  244
11.4.4  创建面体  245
11.4.5  更改模型类型  245
11.4.6  修改几何体属性  246
11.4.7  添加接触  248
11.4.8  划分网格  250
11.4.9  分析设置  252
11.4.10  求解  254
11.4.11  查看求解结果  255
11.5  结构非线性实例2—O型圈  257
11.5.1  问题描述  257
11.5.2  项目概图  257
11.5.3  绘制草图  258
11.5.4  创建面体  259
11.5.5  添加材料  260
11.5.6  修改几何体属性  262
11.5.7  添加接触  264
11.5.8  划分网格  266
11.5.9  分析设置  267
11.5.10  求解  270
11.5.11  查看求解结果  270
11.6  结构非线性实例3—橡胶密封件  272
11.6.1  问题描述  272
11.6.2  项目概图  272
11.6.3  添加材料  273
11.6.4  定义模型  274
11.6.5  添加接触  281
11.6.6  分析设置  284
11.6.7  求解  287
11.6.8  查看求解结果  288
第12章  热分析  290
（视频讲解：18分钟）
12.1  热分析基础  291
12.2  热传递的方式  291
12.3  热分析流程  292
12.3.1  几何模型  293
12.3.2  材料属性  293
12.3.3  实体接触  294
12.3.4  导热率  295
12.3.5  施加热载荷  295
12.3.6  热边界条件  296
12.3.7  求解选项  296
12.3.8  结果和后处理  297
12.4  热分析实例1—传动装配体基座  299
12.4.1  问题描述  299
12.4.2  项目概图  299
12.4.3  前处理  301
12.4.4  求解  304
12.4.5  结果  304
12.5  热分析实例2—变速箱上箱盖  306
12.5.1  问题描述  307
12.5.2  项目概图  307
12.5.3  前处理  308
12.5.4  求解  312
12.5.5  结果  312
12.6  热分析实例3—齿轮泵基座  314
12.6.1  问题描述  314
12.6.2  项目概图  314
12.6.3  前处理  315
12.6.4  求解  319
12.6.5  结果  319
第13章  优化设计  321
（视频讲解：8分钟）
13.1  优化设计概论  322
13.1.1  ANSYS优化方法  322
13.1.2  Design Exploration优化特点  322
13.1.3  Design Exploration优化类型  323
13.1.4  参数定义  323
13.2  优化设计界面  323
13.2.1  用户界面  323
13.2.2  Design Exploration数据参数界面  324
13.2.3  读入APDL文件  325
13.3  Design Exploration优化设计使用基础  325
13.3.1  参数的设置  325
13.3.2  目标驱动优化  327
13.3.3  响应曲面  328
13.3.4  六西格玛设计  329
13.4  优化设计实例—连杆六西格玛优化设计  331
13.4.1  问题描述  331
13.4.2  项目概图  331
13.4.3  Mechanical前处理  332
13.4.4  设置求解  334
13.4.5  六西格玛设计  336

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