第1章 ANSYS Workbench 18.0基础 1
1.1 CAE软件简介 2
1.2 有限元法简介 3
1.2.1 有限元法的基本思想 4
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 6
1.4 ANSYS Workbench概述 7
1.4.1 ANSYS Workbench 18.0的特点 7
1.4.2 ANSYS Workbench 18.0应用分类 8
1.5 ANSYS Workbench18.0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 11
1.6 ANSYS Workbench 18.0的设计流程 11
1.7 ANSYS Workbench 18.0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 18.0的界面 13
第2章 项目管理 14
2.1 工具箱 15
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 19
2.3 ANSYS Workbench 18.0选项窗口 19
2.4 ANSYS Workbench 18.0文档管理 20
2.4.1 目录结构 20
2.4.2 显示文件明细 21
2.4.3 打包文件 21
2.5 创建项目概图实例 22
第3章 DesignModeler图形用户界面 25
3.1 启动DesignModeler 26
3.2 图形界面 28
3.2.1 操作界面介绍 28
3.2.2 Workbench窗口定制 30
3.2.3 DesignModeler主菜单 31
3.2.4 DesignModeler工具栏 32
3.2.5 属性栏窗格 32
3.2.6 DesignModeler和CAD类文件交互 33
3.3 选择操作 34
3.3.1 基本鼠标功能 34
3.3.2 选择过滤器 35
3.4 视图操作 37
3.4.1 图形控制 37
3.4.2 光标模式 38
3.5 右键弹出菜单 38
3.5.1 插入特征 39
3.5.2 显示／隐藏目标 40
3.5.3 特征／部件抑制 40
3.5.4 Go To特征 40
3.6 帮助文档 42
第4章 草图模式 43
4.1 Design Modeler中几何体的分类 44
4.2 绘制草图 44
4.2.1 长度单位制 44
4.2.2 创建新平面 45
4.2.3 创建新草图 46
4.2.4 草图的隐藏与显示 47
4.3 工具箱 47
4.3.1 草绘工具箱 47
4.3.2 修改工具箱 48
4.3.3 标注工具箱 50
4.3.4 约束工具箱 51
4.3.5 设置工具箱 52
4.4 草绘附件 53
4.4.1 标尺工具 53
4.4.2 正视于工具 53
4.4.3 撤销工具 54
4.5 草图绘制实例——垫片草图 54
第5章 三维特征 59
5.1 建模特性 60
5.1.1 拉伸 60
5.1.2 旋转 63
5.1.3 扫掠 64
5.1.4 放样 65
5.1.5 抽壳 65
5.2 修改特征 66
5.2.1 等半径倒圆 66
5.2.2 变半径倒圆 67
5.2.3 顶点倒圆 67
5.2.4 倒角 68
5.3 体操作 68
5.3.1 镜像 68
5.3.2 移动 69
5.3.3 缝合 70
5.3.4 简化 70
5.3.5 旋转 71
5.3.6 切除材料 71
5.3.7 印记面 71
5.3.8 切片 71
5.4 高级体操作 72
5.4.1 阵列特征 72
5.4.2 布尔操作 72
5.4.3 直接创建几何体 73
5.5 三维特征实例1——联轴器 74
5.5.1 新建模型 74
5.5.2 拉伸模型 75
5.5.3 拉伸底面 76
5.5.4 拉伸大圆孔 77
5.5.5 拉伸生成键槽 78
5.5.6 拉伸小圆孔 79
5.6 三维特征实例2——机盖 80
5.6.1 新建模型 80
5.6.2 旋转模型 81
5.6.3 阵列筋 83
5.6.4 创建底面 84
第6章 高级三维建模 87
6.1 建模工具 88
6.1.1 激活和冻结体 88
6.1.2 体抑制 88
6.1.3 多体零件 89
6.2 高级工具 89
6.2.1 命名选择 89
6.2.2 中面 90
6.2.3 包围 92
6.2.4 对称特征 93
6.2.5 填充 93
6.2.6 切片 93
6.2.7 面删除 95
6.3 高级三维建模实例——铸管 95
6.3.1 导入模型 95
6.3.2 填充特征 97
6.3.3 简化模型 97
第7章 概念建模 99
7.1 概念建模工具 100
7.1.1 从点生成线 100
7.1.2 从草图生成线 100
7.1.3 从边生成线 101
7.1.4 修改线体：分割边 101
7.2 横截面 102
7.2.1 横截面树形目录 102
7.2.2 横截面编辑 102
7.3 面操作 105
7.3.1 从线建立面 105
7.3.2 从草图创建面 106
7.3.3 面修补 106
7.3.4 边接合 106
7.4 概念建模实例——框架结构 107
7.4.1 新建模型 107
7.4.2 创建草图 108
7.4.3 创建线体 109
7.4.4 创建横截面 110
7.4.5 创建梁之间的面 111
7.4.6 生成多体零件 112
第8章 一般网格控制 113
8.1 网格划分概述 114
8.1.1 ANSYS网格划分应用程序概述 114
8.1.2 网格划分步骤 114
8.1.3 分析类型 114
8.2 全局网格控制 116
8.2.1 相关性和关联中心 116
8.2.2 全局单元尺寸 117
8.2.3 初始尺寸种子 117
8.2.4 平滑和过渡 118
8.2.5 跨度中心角 119
8.2.6 高级尺寸功能 120
8.3 局部网格控制 121
8.3.1 局部尺寸 122
8.3.2 接触尺寸 125
8.3.3 细化 125
8.3.4 映射面划分 126
8.3.5 匹配控制 127
8.3.6 收缩控制 128
8.3.7 膨胀 128
8.4 网格工具 129
8.4.1 生成网格 129
8.4.2 截面位面 130
8.4.3 命名选项 131
8.5 网格划分方法 131
8.5.1 自动划分方法 131
8.5.2 四面体 132
8.5.3 扫掠 133
8.5.4 多区域 134
8.6 网格划分实例1——两管容器网格划分 136
8.6.1 定义几何 136
8.6.2 初始网格 137
8.6.3 命名选项 138
8.6.4 膨胀 139
8.6.5 截面位面 139
8.7 网格划分实例2——四通管网格划分 140
8.7.1 定义几何 140
8.7.2 Mechanical默认与CFD网格 141
8.7.3 截面位面 142
8.7.4 使用面尺寸 144
8.7.5 局部网格划分 146
第9章 Mechanical简介 149
9.1 启动Mechanical 150
9.2 Mechanical界面 150
9.2.1 Mechanical菜单栏 151
9.2.2 工具栏 151
9.2.3 树形目录 152
9.2.4 属性窗格 153
9.2.5 绘图区域 154
9.2.6 应用向导 154
9.3 基本分析步骤 155
9.4 一个简单的分析实例——铝合金弯管头 156
9.4.1 问题描述 156
9.4.2 项目概图 156
9.4.3 前处理 158
9.4.4 求解 161
9.4.5 结果 161
9.4.6 报告 162
第10章 静力结构分析 164
10.1 几何模型 165
10.1.1 质量点 165
10.1.2 材料特性 166
10.2 分析设置 166
10.3 载荷和约束 167
10.3.1 加速度和重力加速度 168
10.3.2 集中力和压力 168
10.3.3 约束 169
10.4 求解模型 170
10.5 后处理 170
10.6 静力结构分析1——连杆基体强度校核 173
10.6.1 问题描述 173
10.6.2 前处理 175
10.6.3 求解 178
10.6.4 结果 178
10.7 静力结构分析2——联轴器变形和应力校核 180
10.7.1 问题描述 180
10.7.2 项目概图 180
10.7.3 前处理 181
10.7.4 求解 183
10.7.5 结果 183
10.7.6 报告 184
10.8 静力结构学分析3——基座基体强度校核 185
10.8.1 问题描述 185
10.8.2 建立分析项目 186
10.8.3 前处理 188
10.8.4 求解 191
10.8.5 结果 192
第11章 模态分析 193
11.1 模态分析方法 194
11.2 模态系统分析步骤 194
11.2.1 几何体和质点 194
11.2.2 接触区域 194
11.2.3 分析类型 195
11.2.4 载荷和约束 196
11.2.5 求解 196
11.2.6 检查结果 196
11.3 模态分析实例1——机盖壳体强度校核 196
11.3.1 问题描述 196
11.3.2 项目概图 197
11.3.3 前处理 198
11.3.4 求解 200
11.3.5 结果 200
11.4 模态分析实例2——长铆钉预应力 202
11.4.1 问题描述 202
11.4.2 项目概图 202
11.4.3 前处理 204
11.4.4 求解 206
11.4.5 结果 206
11.5 模态分析实例3——机翼 209
11.5.1 问题描述 209
11.5.2 项目概图 209
11.5.3 前处理 210
11.5.4 求解 214
11.5.5 模态分析 215
第12章 响应谱分析 218
12.1 响应谱分析简介 219
12.1.1 响应谱分析过程 219
12.1.2 在ANSYS Workbench 18.0中进行响应谱分析 220
12.2 响应谱分析实例——三层框架结构地震响应分析 221
12.2.1 问题描述 221
12.2.2 项目概图 221
12.2.3 前处理 223
12.2.4 模态分析求解 225
12.2.5 响应谱分析设置并求解 227
12.2.6 查看分析结果 229
第13章 谐响应分析 231
13.1 谐响应分析简介 232
13.2 谐响应分析步骤 232
13.2.1 建立谐响应分析项 232
13.2.2 加载谐响应载荷 233
13.2.3 求解方法 233
13.2.4 后处理中查看结果 234
13.3 谐响应分析实例——固定梁 234
13.3.1 问题描述 234
13.3.2 项目概图 235
13.3.3 前处理 237
13.3.4 模态分析求解 238
13.3.5 谐响应分析预处理 240
13.3.6 谐响应分析设置并求解 240
13.3.7 谐响应分析后处理 242
第14章 随机振动分析 245
14.1 随机振动分析简介 246
14.1.1 随机振动分析过程 246
14.1.2 在ANSYS Workbench 18.0中进行随机振动分析 246
14.2 随机振动分析实例——桥梁模型随机振动分析 246
14.2.1 问题描述 248
14.2.2 项目概图 248
14.2.3 前处理 250
14.2.4 模态分析求解 253
14.2.5 随机振动分析设置并求解 255
14.2.6 查看分析结果 256
第15章 线性屈曲分析 258
15.1 屈曲概述 259
15.2 屈曲分析步骤 259
15.2.1 几何体和材料属性 260
15.2.2 接触区域 260
15.2.3 载荷与约束 260
15.2.4 设置屈曲 260
15.2.5 求解模型 261
15.2.6 检查结果 262
15.3 线性屈曲分析实例1——空心管 262
15.3.1 问题描述 262
15.3.2 项目概图 263
15.3.3 创建草图 264
15.3.4 Mechanical前处理 266
15.3.5 求解 266
15.3.6 结果 268
15.4 线性屈曲分析实例2——升降架 269
15.4.1 问题描述 269
15.4.2 项目概图 269
15.4.3 Mechanical前处理 270
15.4.4 求解 272
15.4.5 结果 273
第16章 结构非线性分析 274
16.1 非线性分析概论 275
16.1.1 非线性行为的原因 275
16.1.2 非线性分析的基本信息 276
16.2 结构非线性的一般过程 278
16.2.1 建立模型 278
16.2.2 分析设置 279
16.2.3 查看结果 281
16.3 接触非线性结构 281
16.3.1 接触基本概念 282
16.3.2 接触类型 282
16.3.3 刚度及渗透 282
16.3.4 Pinball区域 283
16.3.5 对称／非对称行为 284
16.3.6 接触结果 286
16.4 结构非线性实例1——刚性接触 286
16.4.1 问题描述 287
16.4.2 项目概图 287
16.4.3 绘制草图 288
16.4.4 创建面体 288
16.4.5 更改模型类型 289
16.4.6 修改几何体属性 290
16.4.7 添加接触 291
16.4.8 划分网格 291
16.4.9 分析设置 294
16.4.10 求解 297
16.4.11 查看求解结果 297
16.4.12 接触结果后处理 300
16.5 结构非线性实例2——O形圈 302
16.5.1 问题描述 302
16.5.2 项目概图 303
16.5.3 绘制草图 304
16.5.4 创建面体 304
16.5.5 添加材料 306
16.5.6 修改几何体属性 308
16.5.7 添加接触 309
16.5.8 划分网格 311
16.5.9 分析设置 313
16.5.10 求解 315
16.5.11 查看求解结果 315
第17章 热分析 318
17.1 热分析模型 319
17.1.1 几何模型 319
17.1.2 材料属性 319
17.2 装配体 319
17.2.1 实体接触 319
17.2.2 热导率 321
17.2.3 点焊 321
17.3 热环境工具栏 321
17.3.1 热载荷 322
17.3.2 热边界条件 322
17.4 求解选项 323
17.5 结果和后处理 324
17.5.1 温度 324
17.5.2 热通量 325
17.5.3 响应热流速 325
17.6 热分析实例1——变速器上箱盖 325
17.6.1 问题描述 326
17.6.2 项目概图 326
17.6.3 前处理 327
17.6.4 求解 331
17.6.5 结果 331
17.7 热分析实例2——齿轮泵基座 334
17.7.1 问题描述 334
17.7.2 项目概图 334
17.7.3 前处理 336
17.7.4 求解 339
17.7.5 结果 340
第18章 优化设计 342
18.1 优化设计概论 343
18.1.1 ANSYS优化方法 343
18.1.2 定义参数 343
18.1.3 Design Explorer优化类型 344
18.2 优化设计界面 344
18.2.1 Design Explorer用户界面 344
18.2.2 Design Explorer数据参数界面 344
18.2.3 读入APDL文件 344
18.3 优化设计实例——连杆六西格玛优化设计 346
18.3.1 问题描述 346
18.3.2 项目概图 346
18.4.3 Mechanical前处理 347
18.3.4 设置求解 350
18.3.5 六西格玛设计 352
附录A ANSYS Workbench18.0菜单栏命令 359
A.1 Workbench中菜单栏 359
A.2 DesignModeler中菜单栏 360
A.3 Mechanical中菜单栏 361
附录B 有限元知识架构 362
附录C ANSYS Workbench 18.0帮助文件说明 362