ANSYS Workbench 14有限元分析自学手册PDF电子书下载

第1章 ANSYS Workbench 14基础 1

1.1ANSYS Workbench概述 2

1.1.1 ANSYS Workbench的特点 2

1.1.2 ANSYS Workbench应用分类 3

1.1.3 ANSYS Workbench系统要求和启动 4

1.2 ANSYS Workbench分析的基本过程 5

1.2.1前处理 6

1.2.2加载并求解 6

1.2.3后处理 7

1.3 ANSYS 14的界面 7

1.3.1工具箱 7

1.3.2 Workbench选项窗口 9

1.4项目概图 10

1.4.1系统和单元格 10

1.4.2单元格的类型 11

1.4.3了解单元格状态 12

1.4.4项目概图中的链接 12

1.4.5创建项目概图实例 13

1.5 Workbench文档管理 15

1.5.1目录结构 16

1.5.2显示文件明细 16

1.5.3打包文件 17

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

1.7一个简单的分析实例 20

1.7.1问题描述 21

1.7.2项目概图 21

1.7.3前处理 22

1.7.4求解 25

1.7.5结果 25

1.7.6报告 26

第2章 建立模型 28

2.1 Design Modeler简介 29

2.1.1进入Design Modeler 29

2.1.2操作界面介绍 31

2.1.3 Design Modeler和CAD类文件交互 35

2.1.4 Design Modeler中几何体的分类 36

2.1.5帮助文档 37

2.2 Design Modeler的操作 37

2.2.1图形控制 38

2.2.2光标模式 38

2.2.3选择过滤器 38

2.2.4右键弹出菜单 41

2.3绘制草图 43

2.3.1长度单位制 43

2.3.2创建新平面 44

2.3.3创建新草图 45

2.3.4工具箱 46

2.3.5草绘附件 51

2.3.6草图绘制实例——曲柄 51

2.4特性建模 58

2.4.1拉伸 59

2.4.2旋转 63

2.4.3扫掠 64

2.4.4放样 64

2.4.5抽壳 65

2.4.6倒圆 66

2.4.7 倒 角 67

2.4.8特征建模实例1——底座 68

2.5体操作 75

2.5.1镜像 75

2.5.2移动 76

2.5.3缝合 76

2.5.4阵列特征 77

2.5.5布尔操作 78

2.5.6直接创建几何体 79

2.5.7特征建模实例2——链轮 79

2.6 概念建模 85

2.6.1概念建模工具 86

2.6.2定义横截面 88

2.6.3面操作 91

2.6.4概念建模实例 93

第3章 一般网格控制 99

3.1网格划分平台 100

3.1.1网格划分概述 100

3.1.2网格划分流程 100

3.1.3分析类型 101

3.2网格划分方法 102

3.2.1自动划分方法 102

3.2.2四面体 103

3.2.3扫掠 105

3.2.4多区域 106

3.3全局网格控制 107

3.3.1相关性和关联中心 108

3.3.2全局单元尺寸 109

3.3.3初始尺寸种子 109

3.3.4平滑和过渡 110

3.3.5跨度中心角 110

3.3.6高级尺寸功能 111

3.4局部网格控制 113

3.4.1局部尺寸 114

3.4.2接触尺寸 117

3.4.3细化 118

3.4.4映射面划分 118

3.4.5匹配控制 119

3.4.6收缩控制 120

3.4.7膨胀 121

3.5网格工具 122

3.5.1生成网格 122

3.5.2截面位面 123

3.5.3命名选项 124

3.6网格划分实例——四通管网格划分 124

3.6.1定义几何 125

3.6.2 Mechanical默认与CFD网格 126

3.6.3截面位面 127

3.6.4使用面尺寸 129

3.6.5局部网格划分 130

第4章 Mechanical基础 133

4.1 Mechanical概述 134

4.2 Mechanical界面 135

4.2.1 Mechanical菜单栏 135

4.2.2工具栏 136

4.2.3树形目录 138

4.2.4属性窗格 139

4.2.5绘图区域 139

4.3基本分析步骤 140

第5章 线性静态结构分析 142

5.1几何模型 143

5.1.1质量点 143

5.1.2材料特性 144

5.2分析设置 144

5.3载荷和约束 146

5.3.1加速度和重力加速度 146

5.3.2集中力和压力 147

5.3.3约束 148

5.4求解模型 149

5.5后处理 149

5.6静力结构学分析1——托架基体强度校核 152

5.6.1问题描述 153

5.6.2建立分析项目 153

5.6.3前处理 155

5.6.4求解 160

5.6.5结果 160

5.7静力结构分析实例2——联轴器变形和应力校核 161

5.7.1问题描述 162

5.7.2项目概图 162

5.7.3前处理 163

5.7.4求解 166

5.7.5结果 166

5.7.6报告 167

第6章 模态分析 169

6.1模态分析方法 170

6.2模态系统分析步骤 170

6.2.1几何体和质点 171

6.2.2接触区域 171

6.2.3分析类型 171

6.2.4载荷和约束 173

6.2.5求解 173

6.2.6检查结果 173

6.3模态分析实例1——轴装配体 173

6.3.1问题描述 174

6.3.2项目概图 174

6.3.3前处理 176

6.3.4求解 177

6.3.5结果 177

6.4模态分析实例2——支架壳体强度校核 180

6.4.1问题描述 180

6.4.2项目概图 180

6.4.3前处理 182

6.4.4求解 184

6.4.5结果 184

6.5模态分析实例3——机翼 187

6.5.1问题描述 187

6.5.2项目概图 187

6.5.3前处理 190

6.5.4求解 192

6.5.5模态分析 193

第7章 谐响应分析 196

7.1谐响应分析简介 197

7.2谐响应分析步骤 197

7.2.1建立谐响应分析项 198

7.2.2加载谐响应载荷 198

7.2.3求解方法 199

7.2.4后处理中查看结果 199

7.3谐响应分析实例——固定梁 200

7.3.1问题描述 201

7.3.2项目概图 201

7.3.3前处理 203

7.3.4模态分析求解 204

7.3.5谐响应分析预处理 207

7.3.6谐响应分析设置并求解 208

7.3.7谐响应分析后处理 209

第8章 响应谱分析 212

8.1响应谱分析简介 213

8.1.1响应谱分析过程 214

8.1.2在Workbench 14中进行响应谱分析 214

8.2响应谱分析实例——三层框架结构地震响应分析 215

8.2.1问题描述 216

8.2.2项目概图 216

8.2.3前处理 218

8.2.4模态分析求解 220

8.2.5响应谱分析设置并求解 222

8.2.6查看分析结果 224

第9章 随机振动分析 225

9.1随机振动分析简介 226

9.1.1机振动分析过程 226

9.1.2 Workbench 14中进行随机振动分析 226

9.2振动分析实例——桥梁模型随机振动分析 228

9.2.1问题描述 228

9.2.2项目概图 229

9.2.3前处理 231

9.2.4模态分析求解 233

9.2.5随机振动分析设置并求解 235

9.2.6查看分析结果 237

第10章 热分析 239

10.1热分析基础 240

10.2热传递的方式 240

10.3热分析流程 242

10.3.1几何模型 243

10.3.2材料属性 243

10.3.3实体接触 244

10.3.4导热率 245

10.3.5施加热载荷 245

10.3.6热边界条件 246

10.3.7求解选项 246

10.3.8结果和后处理 247

10.4热分析实例1——传动装配体基座 249

10.4.1问题描述 249

10.4.2项目概图 250

10.4.3前处理 251

10.4.4求解 256

10.4.5结果 256

10.5热分析实例2——变速箱上箱盖 258

10.5.1问题描述 258

10.5.2项目概图 258

10.5.3前处理 260

10.5.4求解 265

10.5.5结果 265

第11章 线性屈曲分析 268

11.1屈曲概述 269

11.2屈曲分析步骤 269

11.2.1几何体和材料属性 270

11.2.2接触区域 270

11.2.3载荷与约束 271

11.2.4设置屈曲 271

11.2.5求解模型 272

11.2.6检查结果 272

11.3线性屈曲分析实例1——挺杆 273

11.3.1问题描述 273

11.3.2项目概图 274

11.3.3创建草图 276

11.3.4 Mechanical前处理 277

11.3.5求解 279

11.3.6结果 279

11.4线性屈曲分析实例2——升降架 281

11.4.1问题描述 281

11.4.2项目概图 281

11.4.3 Mechanical前处理 283

11.4.4求解 285

11.4.5结果 286

第12章 结构非线性分析 287

12.1非线性分析概论 288

12.1.1非线性行为的原因 288

12.1.2非线性分析的基本信息 289

12.2结构非线性一般过程 292

12.2.1建立模型 292

12.2.2分析设置 292

12.2.3查看结果 295

12.3接触非线性结构 295

12.3.1接触基本概念 295

12.3.2接触类型 296

12.3.3刚度及渗透 296

12.3.4 Pinball区域 297

12.3.5对称/非对称行为 298

12.3.6接触结果 299

12.4结构非线性实例1——刚性接触 300

12.4.1问题描述 301

12.4.2项目概图 301

12.4.3绘制草图 302

12.4.4创建面体 302

12.4.5更改模型类型 304

12.4.6修改几何体属性 304

12.4.7添加接触 306

12.4.8划分网格 308

12.4.9分析设置 310

12.4.10求解 313

12.4.11查看求解结果 315

12.5结构非线性实例2——O形圈 317

12.5.1问题描述 318

12.5.2项目概图 318

12.5.3绘制草图 319

12.5.4创建面体 321

12.5.5添加材料 322

12.5.6修改几何体属性 324

12.5.7添加接触 326

12.5.8划分网格 328

12.5.9分析设置 330

12.5.10求解 333

12.5.11查看求解结果 334

第13章 优化设计 336

13.1优化设计概论 337

13.1.1 ANSYS优化方法 337

13.1.2 Design Explorer优化特点 338

13.1.3 Design Explorer优化类型 338

13.1.4参数定义 339

13.2优化设计界面 339

13.2.1 Design Explorer用户界面 339

13.2.2 Design Explorer数据参数界面 340

13.2.3读入APDL文件 341

13.3 Design Exploration优化设计使用基础 341

13.3.1参数的设置 342

13.3.2目标驱动优化（GDO） 344

13.3.3响应曲面（Response Surface） 345

13.3.4六西格玛设计 346

13.4优化设计实例——连杆六西格玛优化设计 348

13.4.1问题描述 348

13.4.2项目概图 349

13.4.3 Mechanical前处理 349

13.4.4设置求解 352

13.4.5六西格玛设计 354

附录A ANSYS Workbench中的菜单栏命令 363

A.1 Workbench菜单栏 364

A.2 Design Modeler菜单栏 365

A.3 Mechanical菜单栏 366

附录B 有限元知识架构 368

附录C ANSYS Workbench帮助文件说明 370