第1章 ANSYS Workbench16.0概述 1
1.1 ANSYS软件简介 1
1.2 ANSYS Workbench 16.0平台及模块 3
1.2.1 Workbench平台界面 4
1.2.2 菜单栏 4
1.2.3 工具栏 12
1.2.4 工具箱 12
1.3 Workbench与SolidWorks软件集成设置 16
1.4 本章小结 18
第2章 ANSYS Workbench几何建模 19
2.1 DesignModeler平台概述 19
2.1.2 菜单栏 19
2.1.3 工具栏 28
2.1.4 常用命令栏 30
2.1.5 Tree Outline（模型树） 30
2.2 DesignModeler几何建模 33
2.2.1 DesignModeler零件建模 33
2.2.2 DesignModeler装配体建模 38
2.2.3 DesignModeler导入Creo Parametric软件几何数据 45
2.2.4 DesignModeler导入SolidWorks软件几何数据 49
2.2.5 DesignModeler建模工具 52
2.2.6 DesignModeler概念建模工具 60
2.3 DesignModeler几何建模综合实例 66
2.4 本章小结 77
第3章 Meshing网格划分 78
3.1 Meshing平台概述 78
3.1.1 Workbench平台界面 79
3.1.2 菜单栏 79
3.1.3 工具栏 82
3.1.4 用户图形操作窗口 83
3.1.5 模型树及详细设置窗口 84
3.2 Meshing网格划分详解 88
3.2.1 Meshing网格划分适用领域 88
3.2.2 Meshing网格划分方法 89
3.2.3 Meshing网格默认设置 92
3.2.4 Meshing网格尺寸设置 94
3.2.5 Meshing网格膨胀层设置 97
3.2.6 Meshing网格Patch Conforming选项 98
3.2.7 Meshing网格高级选项 98
3.2.8 Meshing网格损伤设置 98
3.2.9 Meshing网格评估统计 99
3.3 Meshing网格划分实例 104
3.3.1 应用实例一——网格尺寸控制 105
3.3.2 应用实例二——扫掠网格划分 113
3.3.3 应用实例三——多区域网格划分 119
3.4 ICEM CFD简介与实例 124
3.4.1 ICEM CFD软件功能 124
3.4.2 ICEM CFD软件界面 125
3.4.3 ICEM CFD网格划分实例 126
3.5 本章小结 132
第4章 Workbench结果后处理 133
4.1Mechanical基本操作 133
4.1.1 关于Mechanical 133
4.1.2 启动Mechanical 134
4.1.3 Mechanical操作界面 134
4.1.4 鼠标控制 137
4.2 材料参数输入控制 137
4.2.1 进入Engineering Data应用程序 137
4.2.2 材料库 138
4.2.3 添加材料 139
4.2.4 添加材料属性 140
4.3 Mechanical前处理操作 141
4.3.1 几何分支 141
4.3.2 接触与点焊 142
4.3.3 坐标系 145
4.3.4 网格划分 146
4.3.5 分析设置 146
4.4 施加载荷和约束 147
4.4.1 约束和载荷 147
4.4.2 惯性载荷 148
4.4.3 力载荷 148
4.4.4 热载荷 149
4.4.5 常见约束 149
4.5 模型求解 150
4.6 后处理操作 152
4.6.1 查看结果 152
4.6.2 结果显示 155
4.6.3 变形显示 155
4.6.4 应力和应变 156
4.6.5 接触结果 157
4.6.6 自定义结果显示 158
4.7 本章小结 159
第5章 结构静力学分析 160
5.1线性静力学分析简介 160
5.1.1 线性静力学分析 160
5.1.2 线性静力学分析流程 161
5.1.3 线性静力学分析基础 161
5.2 静力学分析实例1——实体静力学分析 162
5.2.1 问题描述 162
5.2.2 启动Workbench并建立分析项目 162
5.2.3 导入创建几何体 163
5.2.4 添加材料库 164
5.2.5 添加模型材料属性 166
5.2.6 划分网格 167
5.2.7 施加载荷与约束 168
5.2.8 结果后处理 170
5.2.9 保存与退出 171
5.2.10 读者演练 171
5.3 静力学分析实例2——梁单元线性静力学分析 172
5.3.1问题描述 172
5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 173
5.3.3 创建几何体 173
5.3.4 添加材料库 178
5.3.5 添加模型材料属性 180
5.3.6 划分网格 181
5.3.7 施加载荷与约束 182
5.3.8 结果后处理 183
5.3.9 保存与退出 185
5.3.10 读者演练 185
5.4 静力学分析实例3——复杂实体静力学分析 186
5.4.1 问题描述 186
5.4.2 启动Workbench并建立分析项目 187
5.4.3 导入创建几何体 187
5.4.4 添加材料库 188
5.4.5 添加模型材料属性 190
5.4.6 划分网格 191
5.4.7 施加载荷与约束 192
5.4.8 结果后处理 193
5.4.9 保存与退出 195
5.4.10 读者演练 195
5.5 静力学分析实例4——大变形静力学分析 196
5.5.1 问题描述 196
5.5.2 使用Solid Works 2015建模 196
5.5.3 导入模型 201
5.5.4 设定材料属性 201
5.5.5 划分网格 202
5.5.6 定义约束及边界条件 203
5.5.7 求解及后处理 204
5.5.8 开启大变形开关再次求解 205
5.5.9 求解及后处理 206
5.5.10 保存并退出 207
5.6 本章小结 207
第6章 结构动力学分析 209
6.1 结构动力学分析简介 209
6.1.1 结构动力学分析的平衡方程 209
6.1.2 结构动力学分析的阻尼 209
6.2 模态分析简介 210
6.2.1 模态分析 210
6.2.2 模态分析基础 211
6.2.3 预应力模态分析 211
6.3 模态分析实例1——模态分析 212
6.3.1 问题描述 212
6.3.2 启动Workbench并建立分析项目 212
6.3.3 导入创建几何体 212
6.3.4 添加材料库 214
6.3.5 添加模型材料属性 216
6.3.6 划分网格 217
6.3.7 施加载荷与约束 217
6.3.8 结果后处理 218
6.3.9 保存与退出 221
6.4 模态分析实例2——有预应力模态分析 221
6.4.1问题描述 221
6.4.2 启动Workbench并建立分析项目 221
6.4.3 导入创建几何体 222
6.4.4 添加材料库 224
6.4.5 添加模型材料属性 226
6.4.6 划分网格 226
6.4.7 施加载荷与约束 227
6.4.8 模态分析 229
6.4.9 后处理 229
6.4.10 保存与退出 231
6.4.11 读者演练 231
6.5 响应谱分析简介 231
6.5.1频谱的定义 232
6.5.2 响应谱分析的基本概念 232
6.6 响应谱分析实例——钢构架响应谱分析 234
6.6.1问题描述 234
6.6.2 启动Workbench并建立分析项目 235
6.6.3 导入几何体模型 236
6.6.4 模态分析 236
6.6.5 添加材料库 237
6.6.6 划分网格 237
6.6.7 施加约束 238
6.6.8 结果后处理 239
6.6.9 响应谱分析 241
6.6.10 添加加速度谱 242
6.6.11 后处理 243
6.6.12 保存与退出 245
6.6.13 读者演练 245
6.7 随机振动分析简介 246
6.8 随机振动分析实例——钢构架随机振动分析 247
6.8.1 问题描述 247
6.8.2 启动Workbench并建立分析项目 247
6.8.3 创建几何体模型 247
6.8.4 模态分析 248
6.8.5 添加材料库 249
6.8.6 划分网格 249
6.8.7 施加约束 250
6.8.8 结果后处理 251
6.8.9 随机振动分析 251
6.8.10 添加动态力载荷 252
6.8.11 后处理 254
6.8.12 保存与退出 256
6.8.13 读者演练 256
6.9 谐响应分析简介 256
6.9.1谐响应分析的基本概念 256
6.9.2 谐响应分析的载荷与输出 257
6.9.3 谐响应分析通用方程 257
6.10 谐响应分析实例——底座架谐响应分析 257
6.10.1 问题描述 258
6.10.2 启动Workbench并建立分析项目 258
6.10.3 创建模态分析项目 259
6.10.4 材料选择 259
6.10.5 施加载荷与约束 260
6.10.6 模态求解 262
6.10.7 后处理 262
6.10.8 创建响应谱分析项目 263
6.10.9 施加载荷与约束 263
6.10.10 谐响应计算 265
6.10.11 结果后处理 265
6.10.12 保存与退出 267
6.10.13 读者演练 267
6.11 线性屈曲分析简介 267
6.11.1 结构稳定性 267
6.11.2 线性屈曲分析 268
6.12 线性屈曲分析实例1——圆筒屈曲分析 268
6.12.1 问题描述 268
6.12.2 启动Workbench并建立分析项目 269
6.12.3 创建几何体 269
6.12.4 设置材料 272
6.12.5 添加模型材料属性 272
6.12.6 划分网格 273
6.12.7 施加载荷与约束 273
6.12.8 结果后处理 275
6.12.9 线性屈曲分析 276
6.12.10 施加载荷与约束 277
6.12.11 结果后处理 278
6.12.12 保存与退出 279
6.12.13 读者演练 280
6.13 线性屈曲分析实例2——线性屈曲分析 280
6.13.1 案例介绍 281
6.13.2 建模 281
6.13.3 开启模块并导入模型 285
6.13.4 划分网格 287
6.13.5 定义约束及边界条件 288
6.13.6 求解及后处理 291
6.13.7 保存并退出 295
6.13.8 读者演练 295
6.14 瞬态动力学分析简介 295
6.14.1 瞬态动力学分析的基本概念 295
6.14.2 瞬态动力学分析基本公式 295
6.15 瞬态动力学分析实例——钢构架地震分析 296
6.15.1 问题描述 296
6.15.2 启动Workbench并建立分析项目 297
6.15.3 创建几何体模型 297
6.15.4 瞬态动力学分析 298
6.15.5 添加材料库 298
6.15.6 划分网格 298
6.15.7 施加约束 299
6.15.8 结果后处理 302
6.15.9 保存与退出 305
6.15.10 读者演练 305
6.16本章小结 305
第7章 热力学分析 306
7.1 热力学分析简介 306
7.1.1 热力学分析的目的 306
7.1.2 热力学分析的两种类型 306
7.1.3 基本传热方式 307
7.2 稳态热学分析实例1——热传递与对流分析 308
7.2.1 问题描述 308
7.2.2 启动Workbench并建立分析项目 308
7.2.3 导入几何体模型 309
7.2.4 创建分析项目 310
7.2.5 添加材料库 310
7.2.6 添加模型材料属性 311
7.2.7 划分网格 312
7.2.8 施加载荷与约束 313
7.2.9 结果后处理 314
7.2.10 保存与退出 316
7.2.11 读者演练 316
7.3 稳态热学分析实例2——热传递与对流分析 317
7.3.1 问题描述 317
7.3.2 启动Workbench并建立分析项目 317
7.3.3 导入几何体模型 318
7.3.4 创建分析项目 319
7.3.5 添加材料库 319
7.3.6 添加模型材料属性 320
7.3.7 划分网格 321
7.3.8 施加载荷与约束 322
7.3.9 结果后处理 324
7.3.10 保存与退出 325
7.3.11 读者演练 325
7.4 稳态热学分析实例3——水杯热学分析 325
7.4.1 案例介绍 326
7.4.2 启动Workbench并建立分析项目 326
7.4.3 定义材料参数 326
7.4.4 导入模型 327
7.4.5 划分网格 327
7.4.6 定义荷载 329
7.4.7 求解及后处理 330
7.4.8 保存并退出 334
7.5 瞬态热学分析——散热片瞬态热学分析 334
7.5.1 问题描述 334
7.5.2 启动Workbench并建立分析项目 335
7.5.3 导入几何体模型 335
7.5.4 创建分析项目 336
7.5.5 添加材料库 336
7.5.6 添加模型材料属性 338
7.5.7 划分网格 339
7.5.8 施加载荷与约束 339
7.5.9 瞬态热学分析 341
7.5.10 设置分析选项 341
7.5.11 后处理 342
7.5.12 保存与退出 344
7.6 本章小结 344
第8章 接触分析 345
8.1 接触分析简介 345
8.2 静态接触分析实例——挖掘机臂受力分析 347
8.2.1 问题描述 347
8.2.2 启动Workbench软件 347
8.2.3 导入几何体模型 348
8.2.4 创建分析项目 349
8.2.5 添加材料库 350
8.2.6 添加模型材料属性 350
8.2.7 接触设置 350
8.2.8 划分网格 350
8.2.9 施加载荷与约束 351
8.2.10 结果后处理 353
8.2.11 保存与退出 355
8.2.12 读者演练 355
8.3 动态接触分析实例——移动滑块接触分析 355
8.3.1 问题描述 356
8.3.2 启动Workbench软件 356
8.3.3 导入几何体模型 356
8.3.4 创建分析项目 357
8.3.5 添加材料库 358
8.3.6 添加模型材料属性 359
8.3.7 创建接触 360
8.3.8 划分网格 361
8.3.9 施加载荷与约束 362
8.3.10 结果后处理 365
8.3.11 保存与退出 368
8.3.12 读者演练 368
8.4 本章小结 368
第9章 电磁场分析 369
9.1 电磁场基本理论 369
9.1.1 麦克斯韦方程 369
9.1.2 一般形式的电磁场微分方程 371
9.1.3 电磁场中常见边界条件 372
9.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析 372
9.1.5 ANSOFT软件电磁分析 372
9.2 Electric电场分析实例——直流传导 374
9.2.1 问题描述 374
9.2.2 启动Workbench并建立分析项目 374
9.2.3 保存工程文件 375
9.2.4 几何文件 375
9.2.5 边界条件设定 376
9.2.6 求解计算 377
9.2.7 后处理 378
9.2.8 保存与退出 378
9.3 Maxwell电场分析实例——直流传导 378
9.3.1 启动Workbench并建立分析项目 379
9.3.2 建立几何模型 379
9.3.3 边界条件设定 381
9.3.4 求解计算 383
9.3.5 后处理 383
9.3.6 保存与退出 384
9.4 本章小结 384
第10章 疲劳分析 385
10.1 疲劳分析简介 385
10.2 疲劳分析实例——轴疲劳分析 387
10.2.1 问题描述 387
10.2.2 启动Workbench并建立分析项目 387
10.2.3 导入创建几何体 388
10.2.4 添加材料库 388
10.2.5 添加模型材料属性 388
10.2.6 划分网格 389
10.2.7 施加载荷与约束 389
10.2.8 结果后处理 391
10.2.9 保存文件 392
10.2.10 启动nCode程序 392
10.2.11 疲劳分析 394
10.2.12 保存与退出 396
10.3 本章小结 396
第11章 复合材料分析 397
11.1 复合材料概论 397
11.2 ACP模块功能概述 398
11.3 复合材料静力学分析实例——复合板受力分析 401
11.3.1 问题描述 401
11.3.2 启动Workbench软件 401
11.3.3 静力分析项目 402
11.3.4 定义复合材料数据 403
11.3.5 数据更新 405
11.3.6 ACP复合材料定义 406
11.3.7 有限元计算 413
11.3.8 后处理 413
11.3.9 ACP专业后处理工具 413
11.3.10 保存与退出 416
11.4 本章小结 416
第12章 结构优化分析 417
12.1 优化分析简介 417
12.1.1 优化设计概述 417
12.1.2 Workbench结构优化分析简介 418
12.1.3 Workbench结构优化分析 419
12.2 优化分析实例——响应曲面优化分析 419
12.2.1 问题描述 419
12.2.2 启动Workbench并建立分析项目 419
12.2.3 导入几何模型 420
12.2.4 结果后处理 424
12.3 本章小结 428
第13章 流体动力学分析 429
13.1 流体动力学分析简介 429
13.1.1 流体动力学分析的基本概念 429
13.1.2 CFD基础 432
13.2 流体动力学实例——CFX内流场分析 440
13.2.1 问题描述 440
13.2.2 启动Workbench并建立分析项目 441
13.2.3 创建几何体模型 441
13.2.4 网格划分 442
13.2.5 流体动力学前处理 444
13.2.6 流体计算 448
13.2.7 结果后处理 449
13.3 流体动力学实例——FLUENT流场分析 451
13.3.1 问题描述 451
13.3.2 软件启动与保存 452
13.3.3 导入几何数据文件 452
13.3.4 网格设置 453
13.3.5 进入FLUENT平台 454
13.3.6 材料选择 456
13.3.7 设置几何属性 456
13.3.8 流体边界条件 456
13.3.9 求解器设置 458
13.3.10 结果后处理 459
13.4 本章小结 461
第14章 多物理场耦合分析 462
14.1 多物理场耦合分析简介 462
14.1.1 多物理场耦合分析的基本概念 462
14.1.2 多物理场应用场合 463
14.2 耦合实例1——Maxwell和Mechanical电磁热结构耦合 464
14.2.1 问题描述 464
14.2.2 软件启动与保存 464
14.2.3 建立电磁分析 465
14.2.4 几何模型建立 467
14.2.5 求解域的设置 470
14.2.6 赋予材料属性 470
14.2.7 添加激励 471
14.2.8 分析步创建 472
14.2.9 模型检查与计算 473
14.2.10 后处理 474
14.2.11 创建热学分析和数据共享 474
14.2.12 材料设定 476
14.2.13 网格划分 478
14.2.14 添加边界条件与映射激励 479
14.2.15 求解计算 480
14.2.16 后处理 480
14.2.17 应力计算 481
14.2.18 读者演练 482
14.3 耦合实例2 ——Maxwell和Mechanical线圈电磁结构耦合 482
14.3.1 问题描述 483
14.3.2 软件启动与保存 483
14.3.3 导入几何数据文件 483
14.3.4 求解器与求解域的设置 485
14.3.5 赋予材料属性 485
14.3.6 添加激励 486
14.3.7 模型检查与计算 488
14.3.8 后处理 489
14.3.9 创建力学分析和数据共享 491
14.3.10 材料设定 492
14.3.11 网格划分 493
14.3.12 添加边界条件与映射激励 494
14.3.13 求解计算 495
14.3.14 后处理 495
14.4 耦合实例3——FLUENT和Mechanical流体结构耦合分析 496
14.4.1 问题描述 497
14.4.2 软件启动与保存 497
14.4.3 导入几何数据文件 497
14.4.4 抑制几何 499
14.4.5 网格设置 500
14.4.6 进入FLUENT平台 501
14.4.7 材料选择 502
14.4.8 设置几何属性 503
14.4.9 流体边界条件 504
14.4.10 求解器设置 506
14.4.11 结构力学计算 508
14.4.12 材料设定 509
14.4.13 网格划分 510
14.4.14 添加边界条件与映射激励 510
14.4.15 求解计算 512
14.4.16 后处理 512
14.4.17 读者演练 513
14.5 耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合 513
14.5.1 问题描述 514
14.5.2 软件启动与保存 514
14.5.3 导入几何数据文件 514
14.5.4 求解器与求解域的设置 516
14.5.5 赋予材料属性 516
14.5.6 添加激励 517
14.5.7 模型检查与计算 520
14.5.8 后处理 520
14.5.9 创建流体力学分析和数据共享 522
14.5.10 DM中几何数据文件 523
14.5.11 传递数据 526
14.5.12 网格设置 526
14.5.13 进入FLUENT平台 529
14.5.14 材料选择 530
14.5.15 设置几何属性 531
14.5.16 流体边界条件 532
14.5.17 求解器设置 533
14.5.18 CFD——Post后处理操作 535
14.6 本章小结 538
附录 添加Workbench材料 539
参考文献 542