ANSYS Workbench 17.0 有限元分析 从入门到精通 实战案例版PDF电子书下载

第1章 ANSYS Workbench 17.0基础 1

1.1 CAE软件简介 1

1.2 有限元法简介 3

1.2.1 有限元法的基本思想 3

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 5

1.4 ANSYSWorkbench概述 6

1.4 1ANSYS Workbench的特点 7

1.4.2 ANSYS Workbench应用分类 7

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 17.0的设计流程 10

1.7 ANSYS Workbench 17.0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 Workbench 17.0的界面 12

第2章 项目管理 14

2.1 工具箱 14

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 ANSYS Workbench 17.0选项窗口 19

2.4 ANSYS Workbench 17.0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 21

第3章 DesignModeler图形用户界面 24

3.1 启动DesignModeler 24

3.2 图形界面 26

3.2.1 操作界面介绍 27

3.2.2 ANSYS Workbench 17.0窗口定制 28

3.2.3 DesignModeler主菜单 29

3.2.4 DesignModeler工具栏 31

3.2.5 属性窗格 31

3.2.6 DesignModeler和CAD类文件交互 31

3.3 选择操作 33

3.3.1 基本鼠标功能 33

3.3.2 选择过滤器 33

3.4 视图操作 35

3.4.1 图形控制 36

3.4.2 光标模式 37

3.5 右键弹出菜单 37

3.5.1 插入特征 38

3.5.2 显示／隐藏目标 38

3.5.3 特征／部件抑制 39

3.5.4 Go To特征 39

3.6 帮助文档 40

第4章 草图模式 42

4.1 DesignModeler中几何体的分类 42

4.2 绘制草图 43

4.2.1 长度单位制 43

4.2.2 创建新平面 44

4.2.3 创建新草图 44

4.2.4 草图的隐藏与显示 45

4.3 工具箱 46

4.3.1 草绘工具箱 46

4.3.2 修改工具箱 46

4.3.3 标注工具箱 49

4.3.4 约束工具箱 50

4.3.5 设置工具箱 51

4.4 草图绘制实例1——垫片草图 52

4.5 草绘附件 55

4.5.1 标尺工具 55

4.5.2 正视于工具 56

4.5.3 撤销工具 56

4.6 草图绘制实例2——机缸垫草图 56

第5章 三维特征 61

5.1 建模特性 61

5.1.1 拉伸 62

5.1.2 旋转 65

5.1.3 扫掠 66

5.1.4 放样 66

5.1.5 抽壳 67

5.2 修改特征 68

5.2.1 等半径倒圆 68

5.2.2 变半径倒圆 69

5.2.3 顶点倒圆 69

5.2.4 倒角 69

5.3 体操作 70

5.3.1 镜像 70

5.3.2 移动 71

5.3.3 缝合 71

5.3.4 简化 71

5.3.5 旋转 72

5.3.6 切除材料 72

5.3.7 印记面 72

5.3.8 切片 73

5.4 特征建模实例——基台 73

5.5 高级体操作 78

5.5.1 阵列特征 78

5.5.2 布尔操作 78

5.5.3 直接创建几何体 79

5.6 三维特征实例1——联轴器 80

5.6.1 新建模型 80

5.6.2 拉伸模型 81

5.6.3 拉伸底面 82

5.6.4 拉伸大圆孔 83

5.6.5 拉伸生成键槽 84

5.6.6 拉伸小圆孔 85

5.7 三维特征实例2——机盖 86

5.7.1 新建模型 86

5.7.2 旋转模型 86

5.7.3 阵列筋 88

5.7.4 创建底面 90

第6章 高级三维建模 93

6.1 建模工具 93

6.1.1 激活和冻结体 93

6.1.2 体抑制 94

6.1.3 多体零件 94

6.2 高级工具 95

6.2.1 命名选择 95

6.2.2 中面 96

6.2.3 包围 97

6.2.4 对称 98

6.2.5 填充 99

6.2.6 切片 99

6.2.7 面删除 100

6.3 高级三维建模实例——铸管 101

6.3.1 导入模型 101

6.3.2 填充特征 102

6.3.3 简化模型 102

第7章 概念建模 104

7.1 概念建模工具 104

7.1.1 从点生成线 105

7.1.2 从草图生成线 105

7.1.3 从边生成线 106

7.1.4 分割线体 106

7.2 横截面 107

7.2.1 横截面树形目录 107

7.2.2 横截面编辑 107

7.3 面操作 110

7.3.1 从线建立面 110

7.3.2 从草图创建面 111

7.3.3 面修补 111

7.3.4 边接合 111

7.4 概念建模实例——框架结构 112

7.4.1 新建模型 112

7.4.2 创建草图 113

7.4.3 创建线体 114

7.4.4 创建横截面 115

7.4.5 创建梁之间的面 115

7.4.6 生成多体零件 116

第8章 一般网格控制 118

8.1 网格划分概述 118

8.1.1 ANSYS网格划分应用程序概述 118

8.1.2 网格划分步骤 119

8.1.3 分析类型 119

8.2 全局网格控制 120

8.2.1 相关性和关联中心 121

8.2.2 全局单元尺寸 121

8.2.3 初始尺寸种子 122

8.2.4 平滑和过渡 122

8.2.5 跨度中心角 123

8.2.6 高级尺寸功能 124

8.3 局部网格控制 126

8.3.1 局部尺寸 126

8.3.2 接触尺寸 130

8.3.3 细化 130

8.3.4 映射面划分 130

8.3.5 匹配控制 131

8.3.6 收缩控制 132

8.3.7 膨胀 133

8.4 网格工具 133

8.4.1 生成网格 133

8.4.2 截面位面 134

8.4.3 命名选项 136

8.5 网格划分方法 136

8.5.1 自动划分方法 136

8.5.2 四面体 137

8.5.3 扫掠 139

8.5.4 多区域 140

8.6 网格划分实例1——两管容器网格划分 141

8.6.1 定义几何 141

8.6.2 初始网格 142

8.6.3 命名选项 143

8.6.4 膨胀 144

8.6.5 截面位面 144

8.7 网格划分实例2——四通管网格划分 145

8.7.1 定义几何 145

8.7.2 Mechanical默认与CFD网格 146

8.7.3 截面位面 147

8.7.4 使用面尺寸 149

8.7.5 局部网格划分 151

第9章 Mechanical简介 154

9.1 启动Mechanical 154

9.2 Mechanical界面 155

9.2.1 Mechanical菜单栏 155

9.2.2 工具栏 157

9.2.3 树形目录 158

9.2.4 属性窗格 158

9.2.5 绘图区域 159

9.2.6 应用向导 159

9.3 基本分析步骤 160

9.4 简单分析实例——铝合金弯管头 161

9.4.1 问题描述 161

9.4.2 项目概图 161

9.4.3 前处理 163

9.4.4 求解 166

9.4.5 结果 166

9.4.6 报告 167

第10章 静力结构分析 169

10.1 几何模型 169

10.1.1 质量点 170

10.1.2 材料特性 170

10.2 分析设置 171

10.3 载荷和约束 172

10.3.1 加速度和重力加速度 172

10.3.2 集中力和压力 173

10.3.3 约束 174

10.4 求解模型 175

10.5 后处理 175

10.6 静力结构分析1——连杆基体强度校核 178

10.6.1 问题描述 178

10.6.2 前处理 180

10.6.3 求解 183

10.6.4 结果 184

10.7 静力结构分析2——联轴器变形和应力校核 185

10.7.1 问题描述 186

10.7.2 项目概图 186

10.7.3 前处理 187

10.7.4 求解 190

10.7.5 结果 190

10.7.6 报告 191

10.8 静力结构学分析3——基座基体强度校核 192

10.8.1 问题描述 192

10.8.2 建立分析项目 192

10.8.3 前处理 194

10.8.4 求解 198

10.8.5 结果 198

10.9 静力结构学分析4——托架基体强度校核 199

10.9.1 问题描述 199

10.9.2 建立分析项目 200

10.9.3 前处理 201

10.9.4 求解 206

10.9.5 结果 206

第11章 模态分析 208

11.1 模态分析方法 208

11.2 模态分析步骤 209

11.2.1 几何体和质点 209

11.2.2 接触区域 209

11.2.3 分析类型 209

11.2.4 载荷和约束 211

11.2.5 求解 211

11.2.6 检查结果 211

11.3 模态分析实例1——机盖壳体强度校核 211

11.3.1 问题描述 211

11.3.2 项目概图 211

11.3.3 前处理 213

11.3.4 求解 215

11.3.5 结果 215

11.4 模态分析实例2——长铆钉预应力 217

11.4.1 问题描述 217

11.4.2 项目概图 217

11.4.3 前处理 218

11.4.4 求解 221

11.4.5 结果 221

11.5 模态分析实例3——机翼 223

11.5.1 问题描述 223

11.5.2 项目概图 223

11.5.3 前处理 225

11.5.4 求解 228

11.5.5 模态分析 229

11.6 模态分析实例4——轴装配体 231

11.6.1 问题描述 231

11.6.2 项目概图 231

11.6.3 前处理 233

11.6.4 求解 235

11.6.5 结果 235

第12章 随机振动分析 238

12.1 随机振动分析简介 238

12.1.1 随机振动分析过程 239

12.1.2 在ANSYS Workbench 17.0中进行随机振动分析 239

12.2 随机振动分析实例——桥梁模型随机振动分析 240

12.2.1 问题描述 240

12.2.2 项目概图 241

12.2.3 前处理 242

12.2.4 模态分析求解 245

12.2.5 随机振动分析设置并求解 247

12.2.6 查看分析结果 249

第13章 屈曲分析 250

13.1 屈曲概述 250

13.2 屈曲分析步骤 251

13.2.1 几何体和材料属性 251

13.2.2 接触区域 251

13.2.3 载荷与约束 252

13.2.4 设置屈曲 252

13.2.5 求解模型 253

13.2.6 检查结果 253

13.3 线性屈曲分析实例1——升降架 253

13.3.1 问题描述 254

13.3.2 项目概图 254

13.3.3 Mechanical前处理 255

13.3.4 求解 257

13.3.5 结果 258

13.4 线性屈曲分析实例2——空心管 258

13.4.1 问题描述 259

13.4.2 项目概图 259

13.4.3 创建草图 261

13.4.4 Mechanical前处理 262

13.4.5 求解 263

13.4.6 结果 264

第14章 谐响应分析 266

14.1 谐响应分析简介 266

14.2 谐响应分析步骤 267

14.2.1 建立谐响应分析项 267

14.2.2 加载谐响应载荷 267

14.2.3 求解方法 268

14.2.4 后处理中查看结果 268

14.3 谐响应分析实例——固定梁 269

14.3.1 问题描述 269

14.3.2 项目概图 269

14.3.3 前处理 272

14.3.4 模态分析求解 273

14.3.5 谐响应分析预处理 275

14.3.6 谐响应分析设置并求解 276

14.3.7 谐响应分析后处理 277

第15章 响应谱分析 280

15.1 响应谱分析简介 280

15.1.1 响应谱分析过程 281

15.1.2 在ANSYS Workbench 17.0中进行响应谱分析 281

15.2 响应谱分析实例——三层框架结构地震响应分析 283

15.2.1 问题描述 283

15.2.2 项目概图 283

15.2.3 前处理 286

15.2.4 模态分析求解 287

15.2.5 响应谱分析设置并求解 289

15.2.6 查看分析结果 291

第16章 结构非线性分析 292

16.1 非线性分析概论 292

16.1.1 非线性行为的原因 293

16.1.2 非线性分析的基本信息 293

16.2 结构非线性一般过程 296

16.2.1 建立模型 296

16.2.2 分析设置 296

16.2.3 查看结果 298

16.3 接触非线性结构 299

16.3.1 接触基本概念 299

16.3.2 接触类型 299

16.3.3 刚度及渗透 299

16.3.4 Pinball区域 300

16.3.5 对称／非对称行为 302

16.3.6 接触结果 303

16.4 结构非线性分析实例1——刚性接触 303

16.4.1 问题描述 304

16.4.2 项目概图 304

16.4.3 绘制草图 304

16.4.4 创建面体 305

16.4.5 更改模型类型 306

16.4.6 修改几何体属性 307

16.4.7 添加接触 308

16.4.8 划分网格 310

16.4.9 分析设置 311

16.4.10 求解 313

16.4.11 查看求解结果 314

16.4.12 接触结果后处理 316

16.5 结构非线性分析实例2——O形圈 317

16.5.1 问题描述 318

16.5.2 项目概图 318

16.5.3 绘制草图 319

16.5.4 创建面体 319

16.5.5 添加材料 320

16.5.6 修改几何体属性 322

16.5.7 添加接触 324

16.5.8 划分网格 326

16.5.9 分析设置 327

16.5.10 求解 329

16.5.11 查看求解结果 331

16.6 结构非线性分析实例3——档杆防尘套 332

16.6.1 问题描述 332

16.6.2 项目概图 333

16.6.3 添加材料 333

16.6.4 定义模型 335

16.6.5 添加接触 341

16.6.6 分析设置 344

16.6.7 求解 347

16.6.8 查看求解结果 349

第17章 热分析 350

17.1 热分析模型 350

17.1.1 几何模型 351

17.1.2 材料属性 351

17.2 装配体 351

17.2.1 实体接触 352

17.2.2 导热率 352

17.2.3 点焊 353

17.3 热环境工具栏 353

17.3.1 热载荷 353

17.3.2 热边界条件 354

17.4 求解选项 354

17.5 结果和后处理 355

17.5.1 温度 355

17.5.2 热通量 355

17.5.3 响应热流速 356

17.6 热分析实例1——传动装配体基座 356

17.6.1 问题描述 356

17.6.2 项目概图 357

17.6.3 前处理 358

17.6.4 求解 362

17.6.5 结果 362

17.7 热分析实例2——齿轮泵基座 364

17.7.1 问题描述 364

17.7.2 项目概图 364

17.7.3 前处理 365

17.7.4 求解 369

17.7.5 结果 369

第18章 优化设计 371

18.1 优化设计概论 371

18.1.1 ANSYS优化方法 372

18.1.2 定义参数 372

18.1.3 Design Exploration优化类型 372

18.2 优化设计界面 373

18.2.1 Design Exploration用户界面 373

18.2.2 Design Exploration数据参数界面 373

18.2.3 读入APDL文件 374

18.3 优化设计实例——连杆六西格玛优化设计 374

18.3.1 问题描述 374

18.3.2 项目概图 374

18.3.3 Mechanical前处理 375

18.3.4 设置求解 378

18.3.5 六西格玛设计 379