第1章 初识ANSYS Workbench 1
1.1 ANSYS Workbench 15.0概述 1
1.1.1 关于ANSYS Workbench 1
1.1.2 多物理场分析模式 2
1.1.3 项目级仿真参数管理 2
1.1.4 Workbench应用模块 3
1.2 Workbench 15.0的基本操作界面 3
1.2.1 启动ANSYS Workbench 3
1.2.2 ANSYS Workbench主界面 5
1.3 Workbench项目管理 7
1.3.1 复制及删除项目 7
1.3.2 关联项目 8
1.3.3 项目管理操作案例 8
1.3.4 设置项属性 10
1.4 Workbench文件管理 10
1.4.1 文件目录结构 10
1.4.2 快速生成压缩文件 11
1.5 Workbench实例入门 11
1.5.1 案例介绍 12
1.5.2 启动Workbench并建立分析项目 12
1.5.3 导入创建几何体 13
1.5.4 添加材料库 14
1.5.5 添加模型材料属性 16
1.5.6 划分网格 17
1.5.7 施加载荷与约束 17
1.5.8 结果后处理 19
1.5.9 保存与退出 21
1.6 本章小结 21
第2章 创建Workbench几何模型 22
2.1 认识DesignModeler 22
2.1.1 进入DesignModeler 22
2.1.2 DesignModeler的操作界面 24
2.1.3 DesignModeler的鼠标操作 26
2.1.4 图形选取与控制 26
2.1.5 DM几何体 26
2.2 DesignModeler草图模式 27
2.2.1 创建新平面 27
2.2.2 创建新草图 28
2.2.3 草图模式 28
2.2.4 草图援引 29
2.3 创建3D几何体 29
2.3.1 创建3D特征 30
2.3.2 激活体和冻结体 30
2.3.3 切片特征 31
2.3.4 抑制体 31
2.3.5 面印记 32
2.3.6 填充与包围操作 34
2.3.7 创建多体部件体 35
2.4 导入外部CAD文件 36
2.4.1 非关联性导入文件 36
2.4.2 关联性导入文件 36
2.4.3 导入定位 37
2.4.4 创建场域几何体 37
2.5 概念建模 37
2.5.1 从点生成线体 38
2.5.2 从草图生成线体 38
2.5.3 从边生成线体 38
2.5.4 定义横截面 38
2.5.5 从线生成面体 41
2.5.6 从草图生成面体 42
2.5.7 从面生成面体 42
2.6 创建几何体的实例操作 43
2.6.1 进入DM界面 43
2.6.2 绘制零件底部圆盘 43
2.6.3 创建零件肋柱 45
2.6.4 生成线体 47
2.6.5 生成面体 48
2.6.6 保存文件并退出 48
2.7 概念建模实例操作 49
2.7.1 从CAD进入DM界面 49
2.7.2 创建线体 50
2.7.3 生成面体 51
2.7.4 创建横截面 52
2.7.5 为线体添加横截面 53
2.7.6 保存文件并退出 53
2.8 本章小结 54
第3章 Workbench网格划分 55
3.1 网格划分平台 55
3.1.1 网格划分特点 55
3.1.2 网格划分方法 56
3.1.3 网格划分技巧 57
3.1.4 网格划分流程 58
3.1.5 网格尺寸策略 58
3.2 3D几何网格划分 59
3.2.1 四面体网格的优缺点 59
3.2.2 四面体网格划分时的常用参数 59
3.2.3 四面体算法 60
3.2.4 四面体膨胀 61
3.3 网格参数设置 61
3.3.1 缺省参数设置 63
3.3.2 尺寸控制 64
3.3.3 膨胀控制 67
3.3.4 网格信息 68
3.4 扫掠网格划分 69
3.4.1 扫掠划分方法 69
3.4.2 扫掠网格控制 70
3.5 多区网格划分 71
3.5.1 多区划分方法 71
3.5.2 多区网格控制 72
3.6 网格划分案例 73
3.6.1 自动网格划分案例 73
3.6.2 网格划分控制案例 77
3.7 本章小结 85
第4章 Mechanical基础 86
4.1 关于Mechanical 86
4.2 Mechanical的基本操作 87
4.2.1 启动Mechanical 87
4.2.2 Mechanical操作界面 87
4.2.3 鼠标控制 90
4.3 材料参数输入控制 91
4.3.1 进入Engineering Data应用程序 91
4.3.2 材料库 91
4.3.3 添加材料 93
4.3.4 添加材料属性 93
4.4 Mechanical前处理操作 95
4.4.1 几何分支 95
4.4.2 接触与点焊 96
4.4.3 坐标系 98
4.4.4 分析设置 99
4.5 施加载荷和约束 100
4.5.1 施加载荷 101
4.5.2 施加约束 103
4.6 模型求解 104
4.7 结果后处理 106
4.7.1 结果显示 106
4.7.2 变形显示 107
4.7.3 应力和应变 107
4.7.4 接触结果 109
4.7.5 自定义结果显示 109
4.8 本章小结 110
第5章 线性静态结构分析 111
5.1 线性静态结构分析概述 111
5.2 线性静态结构的分析流程 112
5.2.1 几何模型 112
5.2.2 材料特性 113
5.2.3 定义接触区域 113
5.2.4 划分网格 113
5.2.5 施加载荷和边界条件 113
5.2.6 模型求解控制 114
5.2.7 结果后处理 114
5.3 风力发电机叶片静态结构分析 114
5.3.1 问题描述 114
5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 115
5.3.3 导入几何体 116
5.3.4 添加材料库 116
5.3.5 添加模型材料属性 120
5.3.6 划分网格 122
5.3.7 施加载荷与约束 124
5.3.8 结果后处理（设置求解项） 125
5.3.9 求解并显示求解结果 126
5.3.10 更改材料观察分析结果 128
5.3.11 保存与退出 131
5.4 本章小结 132
第6章 模态分析 133
6.1 模态分析概述 133
6.2 Workbench模态分析流程 134
6.2.1 几何体和质点 135
6.2.2 接触区域 136
6.2.3 分析类型 136
6.2.4 载荷和约束 137
6.2.5 求解模型 137
6.3 飞机机翼模态分析 138
6.3.1 问题描述 138
6.3.2 启动Workbench并建立分析项目 138
6.3.3 导入几何体 139
6.3.4 添加材料库 140
6.3.5 修改模型材料属性 142
6.3.6 划分网格 143
6.3.7 施加固定约束 144
6.3.8 结果后处理（设置求解项） 145
6.3.9 求解并显示求解结果 146
6.3.10 保存与退出 147
6.4 风力发电机叶片预应力模态分析 148
6.4.1 打开结构静态分析 148
6.4.2 创建预应力模态分析项目 149
6.4.3 结果后处理 150
6.4.4 求解并显示求解结果 151
6.4.5 保存与退出 153
6.5 本章小结 154
第7章 谐响应分析 155
7.1 谐响应分析概述 155
7.2 谐响应分析流程 156
7.2.1 施加简谐载荷 157
7.2.2 求解方法 158
7.2.3 查看结果 158
7.3 连接转轴的谐响应分析 159
7.3.1 问题描述 159
7.3.2 Workbench基础操作 159
7.3.3 创建多体部件体及抑制体 160
7.3.4 网格参数设置 162
7.3.5 施加载荷与约束 164
7.3.6 设置求解选项 166
7.3.7 求解并显示求解结果 167
7.3.8 保存与退出 170
7.4 本章小结 170
第8章 响应谱分析 171
8.1 谱分析概述 171
8.2 响应谱分析流程 171
8.3 地震位移下的响应谱分析 173
8.3.1 问题描述 173
8.3.2 启动Workbench进入DM界面 173
8.3.3 创建模型 175
8.3.4 添加材料 181
8.3.5 为体添加材料 182
8.3.6 划分网格 183
8.3.7 施加固定约束 185
8.3.8 提取模态参数设置 186
8.3.9 查看模态分析结果 187
8.3.10 添加响应谱位移 189
8.3.11 提取响应谱分析结果 190
8.3.12 查看分析结果 191
8.3.13 保存与退出 191
8.4 本章小结 192
第9章 随机振动分析 193
9.1 随机振动分析概述 193
9.2 随机振动分析流程 194
9.3 梁板结构的随机振动分析 195
9.3.1 问题描述 195
9.3.2 启动Workbench并建立分析项目 196
9.3.3 修改模型 197
9.3.4 生成多体部件体 200
9.3.5 划分网格 201
9.3.6 施加固定约束 204
9.3.7 提取模态参数设置 204
9.3.8 查看模态分析结果 205
9.3.9 添加功率谱位移 207
9.3.10 提取随机振动的分析结果 208
9.3.11 查看随机振动的分析结果 209
9.3.12 保存与退出 211
9.4 本章小结 211
第10章 瞬态动力学分析 212
10.1 瞬态动力学分析概述 212
10.2 瞬态动力学分析流程 212
10.2.1 几何模型 214
10.2.2 时间步长 214
10.2.3 运动副 214
10.2.4 弹簧 215
10.2.5 阻尼 215
10.2.6 载荷和约束 215
10.2.7 后处理中查看结果 215
10.3 汽车主轴的瞬态动力学分析 216
10.3.1 问题描述 216
10.3.2 Workbench基础操作 216
10.3.3 为体添加材料特性 217
10.3.4 创建坐标系 218
10.3.5 划分网格 218
10.3.6 施加载荷与约束 219
10.3.7 设置求解选项 221
10.3.8 求解并显示求解结果 224
10.3.9 保存与退出 228
10.4 本章小结 228
第11章 显式动力学分析 229
11.1 显式动力学分析概述 229
11.1.1 显式算法与隐式算法的区别 229
11.1.2 ANSYS中的显式动力学模块 230
11.2 显式动力学分析流程 230
11.3 质量块冲击薄板的显式动力学分析 231
11.3.1 问题描述 231
11.3.2 启动Workbench并建立分析项目 232
11.3.3 建立几何模型 232
11.3.4 添加材料特性 236
11.3.5 添加模型材料属性 238
11.3.6 划分网格 240
11.3.7 施加载荷与约束 242
11.3.8 提取显式动力学分析结果 243
11.3.9 求解并显示求解结果 245
11.3.10 保存与退出 248
11.4 本章小结 248
第12章 热分析 249
12.1 传热概述 249
12.1.1 传热方式 249
12.1.2 热分析类型 250
12.1.3 非线性热分析 251
12.1.4 边界条件或初始条件 251
12.2 热分析流程 251
12.2.1 几何模型 252
12.2.2 实体接触 252
12.2.3 导热率 253
12.2.4 施加载荷 254
12.2.5 热边界条件 254
12.2.6 热应力分析 255
12.2.7 结果后处理 255
12.3 散热器的热分析 256
12.3.1 问题描述 256
12.3.2 启动Workbench并建立分析项目 256
12.3.3 导入几何体 257
12.3.4 添加材料库 258
12.3.5 添加模型材料属性 260
12.3.6 划分网格 261
12.3.7 施加载荷与约束 262
12.3.8 结果后处理（设置求解项） 264
12.3.9 求解并显示求解结果 265
12.3.10 热应变分析 266
12.3.11 保存文件 268
12.3.12 更改材料进行求解 269
12.3.13 保存并退出 270
12.4 本章小结 271
第13章 线性屈曲分析 272
13.1 线性屈曲分析概述 272
13.1.1 关于欧拉屈曲 272
13.1.2 线性屈曲的计算 273
13.1.3 线性屈曲分析的特点 274
13.2 线性屈曲的分析过程 274
13.2.1 几何体和材料属性 275
13.2.2 接触区域 275
13.2.3 载荷与约束 275
13.2.4 屈曲设置 276
13.2.5 模型求解 276
13.2.6 结果检查 277
13.3 桁架结构的抗屈曲分析 278
13.3.1 问题描述 278
13.3.2 Workbench基础操作 278
13.3.3 创建多体部件体 280
13.3.4 网格参数设置 281
13.3.5 施加载荷与约束 282
13.3.6 设置求解选项 283
13.3.7 求解并显示求解结果 284
13.3.8 保存与退出 287
13.4 本章小结 288
第14章 结构非线性分析 289
14.1 结构非线性分析概述 289
14.2 结构非线性分析流程 291
14.2.1 超弹性材料 292
14.2.2 塑性材料 295
14.3 销轴的结构非线性分析 300
14.3.1 问题描述 300
14.3.2 启动Workbench并建立分析项目 301
14.3.3 创建几何体 302
14.3.4 添加模型材料属性 307
14.3.5 划分网格 311
14.3.6 求解载荷步数的设置 313
14.3.7 施加载荷与约束 314
14.3.8 结果后处理（设置求解项） 316
14.3.9 求解并显示求解结果 318
14.3.10 保存与退出 324
14.4 本章小结 324
第15章 接触问题分析 325
15.1 接触问题分析概述 325
15.1.1 罚函数法和增强拉格朗日法 325
15.1.2 拉格朗日乘数法 326
15.1.3 多点约束法 326
15.2 接触问题分析流程 327
15.2.1 接触刚度与渗透 328
15.2.2 接触类型 328
15.2.3 对称／非对称行为 329
15.2.4 施加摩擦接触 330
15.2.5 检查接触结果 330
15.3 轴承内外套的接触分析 330
15.3.1 问题描述 331
15.3.2 启动Workbench并建立分析项目 331
15.3.3 创建几何体 332
15.3.4 添加模型材料属性 341
15.3.5 设置接触选项 342
15.3.6 划分网格 343
15.3.7 施加载荷与约束 345
15.3.8 结果后处理（设置求解项） 347
15.3.9 求解并显示求解结果 348
15.3.10 保存与退出 350
15.4 本章小结 350
第16章 Workbench优化设计 351
16.1 Design Exploration概述 351
16.1.1 参数定义 351
16.1.2 设定优化方法 351
16.1.3 Design Exploration选项 352
16.1.4 Design Exploration特点 352
16.1.5 Design Exploration操作界面 353
16.2 Design Exploration优化设计基础 354
16.2.1 参数设置 354
16.2.2 目标驱动优化 355
16.2.3 响应曲面 358
16.2.4 实验设计 359
16.2.5 六希格玛分析 362
16.3 连接板的优化设计 363
16.3.1 问题描述 363
16.3.2 启动Workbench并建立分析项目 363
16.3.3 导入几何体 364
16.3.4 添加材料库 366
16.3.5 添加模型材料属性 368
16.3.6 划分网格 369
16.3.7 施加约束与载荷 370
16.3.8 结果后处理（设置求解项） 372
16.3.9 求解并显示求解结果 373
16.3.10 观察优化参数 374
16.3.11 响应曲面 377
16.3.12 观察新设计点的结果 381
16.3.13 保存与退出 381
16.4 本章小结 382
第17章 流体动力学分析 383
17.1 流体动力学基础 383
17.1.1 质量守恒方程 383
17.1.2 动量守恒方程 383
17.1.3 能量守恒方程 384
17.1.4 湍流模型 384
17.2 流体动力学的分析流程 385
17.3 基于Fluent的导弹流体动力学分析 386
17.3.1 案例介绍 386
17.3.2 启动Workbench并建立分析项目 386
17.3.3 导入几何体 388
17.3.4 划分网格 389
17.3.5 网格检查与处理 392
17.3.6 设置物理模型和材料 394
17.3.7 设置操作环境和边界条件 395
17.3.8 设置求解方法和控制参数 396
17.3.9 设置监视窗口和初始化 397
17.3.10 求解和退出 401
17.3.11 计算结果的后处理 401
17.3.12 保存与退出 407
17.4 本章小结 407
第18章 电磁场分析 408
18.1 电磁场基本理论 408
18.1.1 麦克斯韦方程组 408
18.1.2 电磁场微分方程 409
18.1.3 ANSYS Workbench平台电磁分析 410
18.1.4 ANSYSMaxwell软件电磁分析 411
18.2 导体磁场计算 412
18.2.1 启动Maxwell 15.0并建立分析项目 412
18.2.2 建立几何模型 413
18.2.3 设置求解域 413
18.2.4 定义材料属性 414
18.2.5 边界条件与激励 415
18.2.6 求解计算 415
18.2.7 图表显示 417
18.2.8 加载Maxwell工程文件 418
18.2.9 保存与退出 419
18.3 电感计算 419
18.3.1 启动Workbench并建立分析项目 419
18.3.2 建立几何模型 420
18.3.3 建立求解器及求解域 420
18.3.4 添加材料 421
18.3.5 网格划分 422
18.3.6 求解计算 423
18.3.7 保存与退出 424
18.4 本章小结 425
第19章 多物理场耦合分析 426
19.1 多物理场耦合分析概述 426
19.2 电磁热耦合分析 427
19.2.1 问题描述 427
19.2.2 软件启动与保存 428
19.2.3 建立电磁分析 429
19.2.4 建立几何模型 430
19.2.5 设置求解域 432
19.2.6 赋予材料属性 433
19.2.7 添加激励 434
19.2.8 添加分析步 434
19.2.9 模型检查与计算 435
19.2.10 后处理 435
19.2.11 创建数据共享 436
19.2.12 设定材料 438
19.2.13 划分网格 439
19.2.14 添加边界条件与映射激励 440
19.2.15 求解计算 441
19.2.16 后处理 442
19.3 本章小结 442