ANSYS 13.0 Workbench数值模拟技术PDF电子书下载

第1章ANSYS 13.0 Workbench平台的使用 1

1.1有限元分析与ANSYS 13.0软件 1

1.2 ANSYS 13.0 Workbench数值模拟的一般过程 2

1.2.1 ANSYS 13.0 Workbench界面 3

1.2.2设计分析流程 6

1.2.3使用分析系统 8

1.2.4使用Workbench功能 20

1.2.5参数化设计及仿真优化 21

1.2.6自定义数值模拟分析流程 22

1.3 ANSYS 13.0 Workbench窗口管理 23

1.3.1 Workbench窗口管理功能 23

1.3.2 Workbench窗口紧凑模式 23

1.4 ANSYS 13.0 Workbench菜单功能及使用 23

1.5 ANSYS 13.0 Workbench文件结构 26

1.6本章小结 27

第2章DesignModeler 几何建模技术及操作案例 28

2.1 DesignModeler几何建模技术概述 28

2.1.1几何建模方法及工作流程 28

2.1.2 DesignModeler简介 29

2.1.3控制鼠标操作 29

2.1.4 DesignModeler用户界面 29

2.1.5选择过滤器及操作案例 31

2.2平面与草图 34

2.2.1平面与草图及操作案例 34

2.2.2草图绘制及操作案例 36

2.2.3草图标注及操作案例 37

2.2.4草图约束 38

2.2.5草图编辑及操作案例 39

2.2.6草图援引及操作案例 42

2.2.7草图投影及操作案例 43

2.2.8草图技巧 44

2.3 3D模型 44

2.3.1重要的DM概念 44

2.3.2生成3D特征 46

2.3.3命名选择及操作案例 47

2.3.4拉伸特征及操作案例 48

2.3.5旋转特征及操作案例 52

2.3.6扫掠特征及操作案例 53

2.3.7蒙皮特征及操作案例 55

2.3.8抽壳特征及操作案例 56

2.3.9倒圆特征 57

2.3.10倒角特征 58

2.3.11阵列特征 58

2.3.12体操作特征 59

2.3.13布尔操作 60

2.3.14面删除特征 60

2.3.15边删除特征 61

2.3.16切片特征 61

2.3.17点特征 61

2.3.18 3D建模操作案例——排气装置 62

2.3.19概念建模 67

2.3.20创建线体 68

2.3.21 3D曲线 69

2.3.22创建面体 69

2.4几何模型清理及修补 70

2.4.1分析工具 71

2.4.2修补工具 71

2.4.3中面提取工具 72

2.4.4接合工具 72

2.4.5包围工具及操作案例 72

2.4.6面分割工具 72

2.4.7对称工具 73

2.4.8填充工具及操作案例 73

2.4.9表面延伸工具及操作案例 74

2.4.10表面补片工具及操作案例 76

2.4.11合并工具及操作案例 76

2.4.12连接工具 77

2.4.13投影工具及操作案例 77

2.4.14 CAD模型清理及修补操作案例 78

2.4.15 CAD模型简化操作案例 83

2.5 CAD连接及参数化 87

2.5.1 CAD连接 87

2.5.2 DM中的参数及参数管理器 89

2.6本章小结 90

第3章ANSYS 13.0 Workbench网格划分及操作案例 91

3.1 ANSYS 13.0 Workbench网格划分概述 91

3.2 ANSYS 13.0 Workbench网格划分 91

3.2.1网格划分过程 92

3.2.2设置物理场及网格划分方法 92

3.2.3整体网格控制 98

3.2.4局部网格控制 105

3.2.5虚拟拓扑 108

3.2.6连接关系与几何构型 109

3.2.7预览和生成网格 110

3.2.8检查网格质量 111

3.3网格划分控制案例——转动曲柄装配体 114

3.4多体零件共享拓扑及匹配网格划分案例 120

3.5装配体薄层扫掠网格划分案例 122

3.6本章小结 124

第4章ANSYS 13.0 Workbench结构静力分析及案例解析 125

4.1结构静力分析方法 125

4.2结构静力分析工作界面 125

4.3工程数据中定义材料属性 127

4.4几何模型 128

4.5构造几何 130

4.6坐标系 131

4.7连接关系 133

4.7.1接触 133

4.7.2关节连接及关节装配与配置案例 136

4.7.3弹簧连接 144

4.7.4梁连接 145

4.7.5端点释放 146

4.8模型网格划分 146

4.9分析设置 146

4.10载荷与约束 148

4.11求解选项 156

4.12结果后处理 157

4.12.1变形 158

4.12.2应力和应变 158

4.12.3能量 160

4.12.4线性化应力 161

4.12.5工具 162

4.12.6结果探测 164

4.12.7图形显示 166

4.12.8求解组合 167

4.12.9求解收敛 168

4.13结构线性静力分析案例——悬臂梁端部受载 168

4.13.1一维数值模拟 169

4.13.2 3D数值模拟 172

4.13.3结果分析与解读 178

4.14结构线性静力分析案例——机车轮轴强度校核 179

4.14.1数值模拟过程 179

4.14.2结果分析与解读 184

4.15 结构线性静力分析案例——压力容器筒体封头连接的强度分析及应力评定 184

4.15.1数值模拟过程 184

4.15.2结果分析与解读 188

4.16结构线性静力分析案例——冷却器缓冲罐组合载荷数值模拟 188

4.16.1数值模拟过程 190

4.16.2结果分析与解读 196

4.17本章小结 199

第5章ANSYS 13.0 Workbench结构非线性及案例解析 200

5.1结构非线性概述 200

5.1.1非线性行为 200

5.1.2非线性分类 200

5.1.3使用线性求解器求解非线性问题 201

5.1.4处理非线性有限元问题 202

5.2结构非线性分析方法 202

5.2.1建立非线性分析模型 202

5.2.2分析设置 204

5.2.3步长控制 204

5.2.4求解控制 205

5.2.5非线性控制【Nonlinear Controls】 205

5.2.6评估非线性结果 207

5.3结构几何非线性静力分析案例——受压圆板大变形 207

5.3.1数值模拟过程 207

5.3.2结果分析与解读 208

5.4结构非线性静力分析案例——超弹材料厚壁圆筒受内压 209

5.4.1数值模拟过程 209

5.4.2结果分析与解读 212

5.5结构接触非线性静力分析案例——液压夹紧装置 213

5.5.1数值模拟过程 213

5.5.2结果分析与解读 218

5.6本章小结 218

第6章ANSYS 13.0 Workbench屈曲分析及案例解析 219

6.1 ANSYS 13.0 Workench线性屈曲分析 219

6.1.1线性屈曲分析概述 219

6.1.2线性屈曲分析方法 219

6.2分析案例——压管线性失稳 221

6.2.1数值模拟过程 221

6.2.2结果分析与解读 222

6.3分析案例——外压容器的失稳问题 223

6.3.1线性屈曲分析的数值模拟过程 223

6.3.2非线性屈曲分析的数值模拟过程 225

6.3.3结果分析与解读 229

6.4分析案例——压力容器的局部失稳问题 229

6.4.1极限载荷分析的数值模拟过程 230

6.4.2结果分析与解读 233

6.5本章小结 233

第7章ANSYS 13.0 Workbench结构动力分析基础 234

7.1动力学分析基础 234

7.1.1动力学特性及分析目的 234

7.1.2 ANSYS 13.0 Workbench中动力分析类型 235

7.1.3求解器算法 236

7.1.4质量矩阵 236

7.1.5阻尼 236

7.2本章小结 242

第8章ANSYS 13.0 Workbench模态分析及案例解析 243

8.1模态分析概念及应用 243

8.2模态分析过程 243

8.3模态分析案例——单自由度无阻尼自由振动系统模型 244

8.3.1数值模拟过程 245

8.3.2结果分析及解读 247

8.4预应力模态分析案例——刹车尖叫问题 247

8.4.1分析方法 248

8.4.2 Workbench中采用完全非线性扰动模态法分析刹车尖叫问题 253

8.5本章小结 264

第9章ANSYS 13.0 Workbench谐响应分析及案例解析 265

9.1谐响应分析基础 265

9.1.1谐响应分析概念 265

9.1.2谐响应分析的目的及应用 265

9.1.3谐响应分析运动方程 265

9.1.4谐响应分析要点 266

9.1.5谐响应分析过程 266

9.2谐响应分析案例——双层建筑在横向载荷作用下的谐响应 269

9.2.1数值模拟过程 269

9.2.2结果分析与解读 272

9.3谐响应分析案例——设备支架频率响应问题 272

9.3.1数值模拟过程 273

9.3.2结果分析与解读 278

9.4本章小结 282

第10章ANSYS 13.0 Workbench响应谱分析及案例解析 283

10.1谱分析基础 283

10.1.1谱分析 283

10.1.2响应谱分析概念及应用 283

10.1.3响应谱分析过程 284

10.2单点响应谱分析案例——钢结构的地震响应 285

10.2.1数值模拟过程 286

10.2.2结果分析与解读 289

10.3本章小结 289

第11章ANSYS 13.0 Workbench随机振动分析及案例解析 290

11.1随机振动分析基础 290

11.1.1随机振动分析概念及应用 290

11.1.2随机振动分析方法 291

11.2随机振动分析案例——电路板的随机响应 292

11.2.1数值模拟过程 292

11.2.2结果分析与解读 296

11.3本章小结 297

第12章ANSYS 13.0 Workbench结构瞬态动力分析及案例解析 298

12.1结构瞬态动力分析基础 298

12.2分析案例——球铰连接的送靶机构头部组件的瞬态响应 300

12.2.1数值模拟过程 301

12.2.2结果分析与解读 304

12.3刚体动力分析案例——回转机构构件的运动响应 305

12.3.1刚体运动数值模拟过程 305

12.3.2柔体动力数值模拟过程 309

12.3.3结果分析与解读 310

12.4本章小结 311

第13章ANSYS 13.0 Workbench刚体动力分析及案例解析 312

13.1刚体动力分析基础 312

13.1.1刚体动力分析概述 312

13.1.2刚体动力分析方法 312

13.2分析案例——回转机构构件的运动响应 313

13.2.1数值模拟过程 313

13.2.2结果分析与解读 314

13.3分析案例——运动载荷导入结构静力分析 314

13.3.1数值模拟过程 314

13.3.2结果分析与解读 317

13.4本章小结 317

第14章ANSYS 13.0 Workbench结构显式动力分析及案例解析 318

14.1结构显示动力分析概述 318

14.1.1结构显示动力分析概述 318

14.1.2结构显示动力分析方法 318

14.2结构显示动力分析案例—结构物跌落 319

14.2.1数值模拟过程 319

14.2.2结果分析与解读 324

14.3本章小结 324

第15章ANSYS 13.0 Workbench设计优化及案例解析 325

15.1 ANSYS 13.0 Design Exploration设计探索 325

15.2目标驱动优化分析案例——吊钩结构优化 325

15.2.1数值模拟过程 326

15.2.2结果分析与解读 331

15.3 ANSYS 13.0 Workbench结构形状优化基础 331

15.4分析案例——固定支架的形状优化 332

15.5本章小结 334

第16章ANSYS 13.0 Workbench结构热分析及案例解析 335

16.1热分析概述 335

16.1.1传热的基本方式 335

16.1.2传热过程 337

16.1.3稳态传热和瞬态传热 337

16.1.4线性与非线性 338

16.1.5符号与单位 338

16.1.6材料属性 339

16.1.7几何模型 339

16.1.8接触 339

16.1.9分析设置 340

16.1.10载荷与边界条件 342

16.1.11结果与后处理 345

16.2 ANSYS 13.0 Workbench稳态热分析 346

16.3稳态热分析案例——保温桶的对流传热 347

16.3.1数值模拟过程 348

16.3.2结果分析与解读 350

16.4 ANSYS 13.0 Workbench瞬态热分析 351

16.5瞬态热分析案例——钢球淬火 354

16.5.1数值模拟过程 354

16.5.2结果分析与解读 357

16.6本章小结 358

第17章ANSYS 13.0 Workbench低频电磁场分析及案例解析 359

17.1电场分析基础 359

17.2分析案例——平行板电极间导体的电导 359

17.2.1数值模拟过程 360

17.2.2结果分析及解读 361

17.3磁场分析基础 362

17.4分析案例——C型磁铁磁场分析 364

17.4.1数值模拟过程 365

17.4.2结果分析与解读 367

17.5分析案例——绕组线圈磁场分析 368

17.5.1数值模拟过程 368

17.5.2结果分析与解读 371

17.6本章小结 371

第18章ANSYS 13.0 Workbench多场耦合分析及案例解析 372

18.1 ANSYS 13.0 Workbench多场耦合分析概述 372

18.2稳态热-结构耦合分析案例——辐射杆件热应力 372

18.2.1数值模拟过程 373

18.2.2结果分析与解读 376

18.3瞬态热-结构分析案例——电路板瞬态传热的热应力 376

18.3.1数值模拟过程 376

18.3.2结果分析与解读 380

18.4热-结构直接耦合分析案例——摩擦生热 381

18.4.1数值模拟过程 381

18.4.2结果分析与解读 386

18.5热电耦合分析基础 387

18.5.1热电耦合分析概述 387

18.5.2热电耦合分析方法 389

18.6热电耦合分析案例——导线传热 389

18.6.1数值模拟过程 390

18.6.2结果分析与解读 392

18.7热电耦合分析案例——热电制冷 392

18.7.1数值模拟过程 393

18.7.2结果分析与解读 396

18.8热电耦合分析案例——热电发生器 396

18.8.1数值模拟过程 397

18.8.2结果分析与解读 399

18.9流体-结构共轭传热分析案例——管内流体的对流换热 400

18.9.1数值模拟过程 401

18.9.2结果分析与解读 404

18.10本章小结 405

参考资料 406