第1章 ANSYS Workbench 14.0概述 1
1.1 ANSYS软件简介 1
1.2 ANSYS Workbench 14.0平台及模块 3
1.2.1 Workbench平台界面 4
1.2.2菜单栏 5
1.2.3工具栏 13
1.2.4工具箱 13
1.3 Workbench与SolidWorks软件集成设置 17
1.4本章小结 20
第2章 ANSYS Workbench几何建模 21
2.1 DesignModeler平台概述 21
2.1.1 DesignModeler平台界面 21
2.1.2菜单栏 21
2.1.3工具栏 30
2.1.4常用命令栏 32
2.1.5 Tree Outline（模型树） 33
2.2 DesignModeler几何建模 35
2.2.1 DesignModeler零件建模 36
2.2.2 DesignModeler装配体建模 41
2.2.3 DesignModeler导入Creo Parametric软件几何数据 47
2.2.4 DesignModeler导入SolidWorks软件几何数据 51
2.2.5 DesignModeler建模工具 55
2.2.6 DesignModeler概念建模工具 63
2.3 DesignModeler几何建模综合实例 69
2.4本章小结 79
第3章 Meshing网格划分 80
3.1 Meshing平台概述 80
3.1.1 Workbench平台界面 81
3.1.2菜单栏 81
3.1.3工具栏 84
3.1.4用户图形操作窗口 85
3.1.5模型树及详细设置窗口 86
3.2 Meshing网格剖分 90
3.2.1 Meshing网格划分适用领域 90
3.2.2 Meshing网格划分方法 91
3.2.3 Meshing网格默认设置 94
3.2.4 Meshing网格尺寸设置 95
3.2.5 Meshing网格膨胀层设置 99
3.2.6 Meshing网格Patch Conforming选项 100
3.2.7 Meshing网格高级选项 100
3.2.8 Meshing网格损伤设置 100
3.2.9 Meshing网格评估统计 101
3.3 Meshing网格剖分实例 107
3.3.1应用实例一——网格尺寸控制 107
3.3.2应用实例二——扫掠网格划分 115
3.3.3应用实例三——多区域网格划分 122
3.4 ICEM CFD简介与实例 128
3.4.1 ICEM CFD软件功能 128
3.4.2 ICEM CFD软件界面 129
3.4.3 ICEM CFD网格划分实例 129
3.5本章小结 136
第4章 Workbench结果后处理 137
4.1 Mechanical基本操作 137
4.1.1关于Mechanical 137
4.1.2启动Mechanical 138
4.1.3 Mechanical操作界面 138
4.1.4鼠标控制 141
4.2材料参数输入控制 141
4.2.1进入Engineering Data应用程序 141
4.2.2材料库 142
4.2.3添加材料 143
4.2.4添加材料属性 144
4.3 Mechanical前处理操作 145
4.3.1几何分支 145
4.3.2接触与点焊 146
4.3.3坐标系 149
4.3.4网格划分 150
4.3.5分析设置 150
4.4施加载荷和约束 151
4.4.1约束和载荷 151
4.4.2惯性载荷 152
4.4.3力载荷 152
4.4.4热载荷 153
4.4.5常见约束 154
4.5模型求解 154
4.6后处理操作 156
4.6.1查看结果 156
4.6.2结果显示 160
4.6.3变形显示 160
4.6.4应力和应变 161
4.6.5接触结果 162
4.6.6自定义结果显示 163
4.7本章小结 164
第5章 结构静力学分析 165
5.1线性静力分析简介 165
5.1.1线性静力分析 165
5.1.2线性静力分析流程 166
5.1.3线性静力分析基础 167
5.2静力分析实例1——实体静力分析 167
5.2.1问题描述 167
5.2.2启动Workbench并建立分析项目 168
5.2.3导入创建几何体 168
5.2.4添加材料库 170
5.2.5添加模型材料属性 171
5.2.6划分网格 172
5.2.7施加载荷与约束 173
5.2.8结果后处理 175
5.2.9保存与退出 176
5.2.10读者演练 176
5.3静力分析实例2——梁单元线性静力分析 177
5.3.1问题描述 177
5.3.2启动Workbench并建立分析项目 178
5.3.3创建几何体 178
5.3.4添加材料库 184
5.3.5添加模型材料属性 185
5.3.6划分网格 186
5.3.7施加载荷与约束 187
5.3.8结果后处理 188
5.3.9保存与退出 191
5.3.10读者演练 191
5.4静力分析实例3——复杂实体静力分析 191
5.4.1问题描述 192
5.4.2启动Workbench并建立分析项目 192
5.4.3导入创建几何体 192
5.4.4添加材料库 194
5.4.5添加模型材料属性 195
5.4.6划分网格 196
5.4.7施加载荷与约束 197
5.4.8结果后处理 199
5.4.9保存与退出 201
5.4.10读者演练 201
5.5静力分析实例4——大变形静力学分析 201
5.5.1问题描述 201
5.5.2使用Solid Works 2012建模 202
5.5.3导入模型 207
5.5.4设定材料属性 207
5.5.5划分网格 208
5.5.6定义约束及边界条件 208
5.5.7求解及后处理 210
5.5.8开启大变形开关再次求解 211
5.5.9求解及后处理 212
5.5.10保存并退出 213
5.6本章小结 213
第6章 结构动力学分析 214
6.1结构动力学分析简介 214
6.1.1结构动力学分析 214
6.1.2结构动力学分析的阻尼 215
6.2模态分析简介 215
6.2.1模态分析 216
6.2.2模态分析基础 216
6.2.3预应力模态分析 217
6.3模态分析实例1——模态分析 217
6.3.1问题描述 217
6.3.2启动Workbench并建立分析项目 217
6.3.3导入创建几何体 218
6.3.4添加材料库 219
6.3.5添加模型材料属性 221
6.3.6划分网格 222
6.3.7施加载荷与约束 222
5.3.8结果后处理 223
6.3.9保存与退出 226
6.4模态分析实例2——有预应力模态分析 226
6.4.1问题描述 226
6.4.2启动Workbench并建立分析项目 226
6.4.3导入创建几何体 227
6.4.4添加材料库 229
6.4.5添加模型材料属性 230
6.4.6划分网格 231
6.4.7施加载荷与约束 232
6.4.8模态分析 233
6.4.9后处理 234
6.4.10保存与退出 236
6.4.11读者演练 236
6.5响应谱分析简介 236
6.5.1频谱的定义 237
6.5.2响应谱分析的基本概念 237
6.6响应谱分析实例——钢构架响应谱分析 239
6.6.1问题描述 239
6.6.2启动Workbench并建立分析项目 240
6.6.3导入几何体模型 240
6.6.4模态分析 241
6.6.5添加材料库 242
6.6.6划分网格 242
6.6.7施加约束 243
6.6.8结果后处理 244
6.6.9响应谱分析 246
6.6.10添加加速度谱 247
6.6.11后处理 249
6.6.12保存与退出 250
6.6.13读者演练 250
6.7随机振动分析简介 251
6.8随机振动分析实例——钢构架随机振动分析 252
6.8.1问题描述 252
6.8.2启动Workbench并建立分析项目 253
6.8.3创建几何体模型 253
6.8.4模态分析 254
6.8.5添加材料库 254
6.8.6划分网格 254
6.8.7施加约束 255
6.8.8结果后处理 256
6.8.9随机振动分析 257
6.8.10添加动态力载荷 258
6.8.11后处理 260
6.8.12保存与退出 262
6.8.13读者演练 262
6.9谐响应分析简介 262
6.9.1谐响应分析简介 262
6.9.2谐响应分析的载荷与输出 263
6.9.3谐响应分析通用方程 263
6.10谐响应分析实例——底座架谐响应分析 264
6.10.1问题描述 264
6.10.2启动Workbench并建立分析项目 264
6.10.3创建模态分析项目 265
6.10.4材料选择 266
6.10.5施加载荷与约束 266
6.10.6模态求解 268
6.10.7后处理 269
6.10.8创建响应谱分析项目 270
6.10.9施加载荷与约束 270
6.10.10谐响应计算 272
6.10.11结果后处理 272
6.10.12保存与退出 274
6.10.13读者演练 274
6.11线性屈曲分析简介 274
6.11.1结构稳定性 274
6.11.2线性屈曲分析 275
6.12线性屈曲分析实例1——圆筒屈曲分析 275
6.12.1问题描述 276
6.12.2启动Workbench并建立分析项目 276
6.12.3创建几何体 276
6.12.4设置材料 280
6.12.5添加模型材料属性 280
6.12.6划分网格 280
6.12.7施加载荷与约束 281
6.12.8结果后处理 282
6.12.9线性屈曲分析 284
6.12.10施加载荷与约束 285
6.12.11结果后处理 286
6.12.12保存与退出 287
6.12.13读者演练 287
6.13线性屈曲分析实例2——线性屈曲分析 288
6.13.1案例介绍 289
6.13.2建模 289
6.13.3开启模块并导入模型 293
6.13.4划分网格 295
6.13.5定义约束及边界条件 296
6.13.6求解及后处理 299
6.13.7保存并退出 303
6.13.8读者演练 303
6.14瞬态动力学分析简介 303
6.14.1瞬态动力学分析简介 303
6.14.2瞬态动力学分析基本公式 303
6.15瞬态动力学分析实例——钢构架地震分析 304
6.15.1问题描述 304
6.15.2启动Workbench并建立分析项目 305
6.15.3创建几何体模型 305
6.15.4瞬态动力学分析 306
6.15.5添加材料库 306
6.15.6划分网格 306
6.15.7施加约束 307
6.15.8结果后处理 310
6.15.9保存与退出 313
6.15.10读者演练 313
6.16本章小结 313
第7章 热力学分析 314
7.1热力学分析简介 314
7.1.1热力学分析目的 314
7.1.2热力学分析 314
7.1.3基本传热方式 315
7.2稳态热学分析实例1——热传递与对流分析 316
7.2.1问题描述 316
7.2.2启动Workbench并建立分析项目 316
7.2.3导入几何体模型 317
7.2.4创建分析项目 318
7.2.5添加材料库 318
7.2.6添加模型材料属性 319
7.2.7划分网格 320
7.2.8施加载荷与约束 321
7.2.9结果后处理 322
7.2.10保存与退出 324
7.2.11读者演练 324
7.3稳态热学分析实例2——热传递与对流分析 325
7.3.1问题描述 325
7.3.2启动Workbench并建立分析项目 325
7.3.3导入几何体模型 326
7.3.4创建分析项目 327
7.3.5添加材料库 327
7.3.6添加模型材料属性 328
7.3.7划分网格 329
7.3.8施加载荷与约束 330
7.3.9结果后处理 333
7.3.10保存与退出 334
7.3.11读者演练 334
7.4稳态热学分析实例3——水杯热学分析 334
7.4.1案例介绍 334
7.4.2启动Workbench并建立分析项目 335
7.4.3定义材料参数 335
7.4.4导入模型 335
7.4.5划分网格 336
7.4.6定义荷载 337
7.4.7求解及后处理 339
7.4.8保存并退出 343
7.5瞬态热学分析——散热片瞬态热学分析 343
7.5.1问题描述 343
7.5.2启动Workbench并建立分析项目 344
7.5.3导入几何体模型 344
7.5.4创建分析项目 345
7.5.5添加材料库 345
7.5.6添加模型材料属性 347
7.5.7划分网格 348
7.5.8施加载荷与约束 348
7.5.9瞬态热学分析 350
7.5.10设置分析选项 350
7.5.11后处理 351
7.5.12保存与退出 353
7.6本章小结 353
第8章 接触分析 354
8.1接触分析简介 354
8.2静态接触分析实例——挖掘机臂受力分析 356
8.2.1问题描述 356
8.2.2启动Workbench软件 356
8.2.3导入几何体模型 357
8.2.4创建分析项目 358
8.2.5添加材料库 359
8.2.6添加模型材料属性 359
8.2.7接触设置 359
8.2.8划分网格 359
8.2.9施加载荷与约束 360
8.2.10结果后处理 362
8.2.11保存与退出 364
8.2.12读者演练 365
8.3动态接触分析实例——移动滑块接触分析 365
8.3.1问题描述 365
8.3.2启动Workbench软件 365
8.3.3导入几何体模型 366
8.3.4创建分析项目 367
8.3.5添加材料库 367
8.3.6添加模型材料属性 369
8.3.7创建接触 370
8.3.8划分网格 371
8.3.9施加载荷与约束 372
8.3.10结果后处理 374
8.3.11保存与退出 377
8.3.12读者演练 378
8.4本章小结 378
第9章 电磁场分析 379
9.1电磁场基本理论 379
9.1.1麦克斯韦方程 379
9.1.2一般形式的电磁场微分方程 380
9.1.3电磁场中常见边界条件 381
9.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析 382
9.1.5 ANSOFT软件电磁分析 382
9.2 Electic电场分析实例——直流传导 383
9.2.1问题描述 384
9.2.2启动Workbench并建立分析项目 384
9.2.3保存工程文件 384
9.2.4几何文件 385
9.2.5边界条件设定 386
9.2.6求解计算 387
9.2.7后处理 387
9.2.8保存与退出 387
9.3 Maxwell电场分析实例——直流传导 388
9.3.1启动Workbench并建立分析项目 388
9.3.2建立几何模型 389
9.3.3边界条件设定 391
9.3.4求解计算 392
9.3.5后处理 392
9.3.7保存与退出 394
9.4本章小结 394
第10章 疲劳分析 395
10.1疲劳分析简介 395
10.2疲劳分析实例——轴疲劳分析 397
10.2.1问题描述 397
10.2.2启动Workbench并建立分析项目 397
10.2.3导入创建几何体 398
10.2.4添加材料库 398
10.2.5添加模型材料属性 398
10.2.6划分网格 399
10.2.7施加载荷与约束 399
10.2.8结果后处理 401
10.2.9保存文件 402
10.2.10启动nCode程序 402
10.2.11疲劳分析 404
10.2.12保存与退出 406
10.3本章小结 406
第11章 复合材料分析 407
11.1复合材料概论 407
11.2 ANSYS ACP模块功能概述 408
11.3复合材料静力学分析实例——复合板受力分析 411
11.3.1问题描述 411
11.3.2启动Workbench软件 411
11.3.3静力分析项目 412
11.3.4定义复合材料数据 413
11.3.5数据更新 415
11.3.6 ACP复合材料定义 416
11.3.7有限元计算 423
11.3.8后处理 423
11.3.9 ACP专业后处理工具 424
11.3.10保存与退出 426
11.4本章小结 427
第12章 结构优化分析 428
12.1优化分析简介 428
12.1.1优化设计概述 428
12.1.2 Workbench结构优化分析简介 429
12.1.3 Workbench结构优化分析 430
12.2优化分析实例——响应曲面优化分析 430
12.2.1问题描述 430
12.2.2启动Workbench并建立分析项目 430
12.2.3导入几何模型 431
12.2.4结果后处理 435
12.3本章小结 439
第13章 流体动力学分析 440
13.1流体动力学分析简介 440
13.1.1流体动力学分析 440
13.1.2 CFD基础 443
13.2流体动力学实例——CFX内流场分析 450
13.2.1问题描述 450
13.2.2启动Workbench并建立分析项目 451
13.2.3创建几何体模型 451
13.2.4网格划分 452
13.2.5流体动力学前处理 454
13.2.6流体计算 458
13.2.7结果后处理 459
13.3流体动力学实例——FLUENT流场分析 461
13.3.1问题描述 461
13.3.2软件启动与保存 461
13.3.3导入几何数据文件 462
13.3.4网格设置 463
13.3.5进入FLUENT平台 464
13.3.6材料选择 466
13.3.7设置几何属性 466
13.3.8流体边界条件 466
13.3.9求解器设置 468
13.3.10结果后处理 469
13.4本章小结 471
第14章 多物理场耦合分析 472
14.1多物理场耦合分析简介 472
14.1.1多物理场耦合分析 472
14.1.2多物理场应用场合 473
14.2耦合实例1——Maxwell和Mechanical电磁热结构耦合 474
14.2.1问题描述 474
14.2.2软件启动与保存 474
14.2.3建立电磁分析 475
14.2.4几何模型建立 477
14.2.5求解域的设置 479
14.2.6赋予材料属性 480
14.2.7添加激励 481
14.2.8分析步创建 481
14.2.9模型检查与计算 482
14.2.10后处理 482
14.2.11创建热学分析和数据共享 483
14.2.12材料设定 485
14.2.13网格划分 486
14.2.14添加边界条件与映射激励 487
14.2.15求解计算 489
14.2.16后处理 489
14.2.17应力计算 490
14.2.18读者演练 491
14.3耦合实例2——Maxwell和Mechanical线圈电磁结构耦合 491
14.3.1问题描述 491
14.3.2软件启动与保存 492
14.3.3导入几何数据文件 492
14.3.4求解器与求解域的设置 493
14.3.5赋予材料属性 494
14.3.6添加激励 495
14.3.7模型检查与计算 496
14.3.8后处理 497
14.3.9创建力学分析和数据共享 499
14.3.10材料设定 500
14.3.11网格划分 502
14.3.12添加边界条件与映射激励 502
14.3.13求解计算 504
14.3.14后处理 504
14.4耦合实例3——FLUENT和Mechanical流体结构耦合分析 505
14.4.1问题描述 505
14.4.2软件启动与保存 505
14.4.3导入几何数据文件 506
14.4.4抑制几何 508
14.4.5网格设置 508
14.4.6进入FLUENT平台 510
14.4.7材料选择 511
14.4.8设置几何属性 512
14.4.9流体边界条件 512
14.4.10求解器设置 514
14.4.11结构力学计算 516
14.4.12材料设定 517
14.4.13网格划分 518
14.4.14添加边界条件与映射激励 518
14.4.15求解计算 519
14.4.16后处理 520
14.4.17读者演练 520
14.5耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合 521
14.5.1问题描述 521
14.5.2软件启动与保存 521
14.5.3导入几何数据文件 522
14.5.4求解器与求解域的设置 523
14.5.5赋予材料属性 523
14.5.6添加激励 525
14.5.7模型检查与计算 527
14.5.8后处理 527
14.5.9创建流体力学分析和数据共享 530
14.5.10 DM中几何数据文件 530
14.5.11传递数据 533
14.5.12网格设置 533
14.5.13进入FLUENT平台 535
14.5.14材料选择 536
14.5.15设置几何属性 537
14.5.16流体边界条件 538
14.5.17求解器设置 539
14.5.18 CFD——Post后处理操作 541
14.6本章小结 543
附录 添加Workbench材料 545
参考文献 548