第1章  初识ANSYS Workbench 1

1.1  ANSYS Workbench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操作界面 3

1.2.1  启动Workbench 3

1.2.2  Workbench主界面 4

1.3  Workbench项目管理 6

1.3.1  复制及删除项目 6

1.3.2  关联项目 7

1.3.3  项目管理操作案例 7

1.3.4  设置项属性 8

1.4  Workbench文件管理 9

1.4.1  文件目录结构 9

1.4.2  快速生成压缩文件 10

1.5  Workbench实例入门 10

1.5.1  案例介绍 10

1.5.2  建立分析项目 11

1.5.3  导入创建几何体 11

1.5.4  添加材料库 12

1.5.5  添加模型材料属性 14

1.5.6  划分网格 15

1.5.7  施加载荷与约束 15

1.5.8  结果后处理 17

1.5.9  保存与退出 18

1.6  本章小结 19

第2章  创建几何模型 20

2.1  认识DesignModeler 20

2.1.1  进入DesignModeler 20

2.1.2  DesignModeler的操作界面 22

2.1.3  DesignModeler的鼠标操作 23

2.1.4  图形选取与控制 24

2.1.5  DesignModeler几何体 24

2.2  DesignModeler草图模式 24

2.2.1  创建新平面 25

2.2.2  创建新草图 25

2.2.3  草图模式 25

2.2.4  草图援引 26

2.3  创建3D几何体 26

2.3.1  创建3D特征 27

2.3.2  激活体和冻结体 27

2.3.3  切片特征 28

2.3.4  抑制体 28

2.3.5  面印记 29

2.3.6  填充与包围操作 30

2.3.7  创建多体部件体 31

2.4  导入外部CAD文件 32

2.4.1  非关联性导入文件 32

2.4.2  关联性导入文件 32

2.4.3  导入定位 32

2.4.4  创建场域几何体 33

2.5  概念建模 33

2.5.1  从点生成线体 33

2.5.2  从草图生成线体 34

2.5.3  从边生成线体 34

2.5.4  定义横截面 34

2.5.5  从线生成面体 36

2.5.6  从草图生成面体 37

2.5.7  从面生成面体 37

2.6  创建几何体的实例操作 37

2.6.1  进入DM界面 38

2.6.2  绘制零件底部圆盘 38

2.6.3  创建零件肋柱 40

2.6.4  生成线体 41

2.6.5  生成面体 42

2.6.6  保存文件并退出 42

2.7  外部模型导入实例操作 42

2.7.1  外部几何模型导入 43

2.7.2  创建线体 43

2.7.3  生成面体 44

2.7.4  创建横截面 44

2.7.5  为线体添加横截面 45

2.7.6  保存文件并退出 45

2.8  本章小结 46

第3章  网格划分 47

3.1  网格划分平台 47

3.1.1  网格划分特点 47

3.1.2  网格划分方法 48

3.1.3  网格划分技巧 49

3.1.4  网格划分流程 50

3.1.5  网格尺寸策略 50

3.2  3D几何网格划分 51

3.2.1  四面体网格的优缺点 51

3.2.2  四面体网格划分时的常用参数 51

3.2.3  四面体算法 52

3.2.4  四面体膨胀 53

3.3  网格参数设置 53

3.3.1  默认参数设置 54

3.3.2  尺寸调整 54

3.3.3  膨胀控制 55

3.3.4  网格质量 56

3.4  扫掠网格划分 57

3.4.1  扫掠划分方法 57

3.4.2  扫掠网格控制 58

3.5  多区域网格划分 59

3.5.1  多区域划分方法 59

3.5.2  多区域网格控制 59

3.6  网格划分案例 60

3.6.1  自动网格划分案例 60

3.6.2  网格划分控制案例 63

3.7  本章小结 67

第4章  Mechanical基础 68

4.1  关于Mechanical 68

4.2  Mechanical基本操作 69

4.2.1  启动Mechanical 69

4.2.2  Mechanical操作界面 69

4.2.3  鼠标控制 72

4.3  材料参数输入控制 72

4.3.1  进入工程数据应用程序 72

4.3.2  材料库 73

4.3.3  添加材料 74

4.3.4  添加材料属性 75

4.4  Mechanical前处理操作 76

4.4.1  几何结构 76

4.4.2  接触与点焊 77

4.4.3  坐标系 78

4.4.4  分析设置 79

4.5  施加载荷和约束 80

4.5.1  施加载荷 80

4.5.2  施加约束 82

4.6  模型求解 82

4.7  结果后处理 83

4.7.1  结果显示 83

4.7.2  变形显示 84

4.7.3  应力和应变 84

4.7.4  接触结果 84

4.7.5  自定义结果显示 85

4.8  本章小结 85

第5章  线性静态结构分析 86

5.1  线性静态结构分析概述 86

5.2  线性静态结构的分析流程 87

5.2.1  几何模型 87

5.2.2  材料特性 88

5.2.3  定义接触区域 88

5.2.4  划分网格 88

5.2.5  施加载荷和边界条件 89

5.2.6  模型求解控制 89

5.2.7  结果后处理 89

5.3  风力发电机叶片静态结构分析 89

5.3.1  问题描述 89

5.3.2  建立分析项目 90

5.3.3  导入几何体 90

5.3.4  添加材料库 92

5.3.5  添加模型材料属性 95

5.3.6  划分网格 96

5.3.7  施加载荷与约束 97

5.3.8  设置求解 98

5.3.9  求解并显示求解结果 99

5.3.10  更改材料观察分析结果 100

5.3.11  保存与退出 102

5.4  本章小结 102

第6章  模态分析 103

6.1  模态分析概述 103

6.2  Workbench模态分析流程 104

6.2.1  几何体和质点 105

6.2.2  接触区域 105

6.2.3  分析类型 105

6.2.4  载荷和约束 106

6.2.5  求解模型 106

6.3  飞机机翼模态分析 107

6.3.1  问题描述 107

6.3.2  建立分析项目 108

6.3.3  导入几何体 108

6.3.4  添加材料库 109

6.3.5  修改模型材料属性 111

6.3.6  划分网格 112

6.3.7  施加固定约束 113

6.3.8  设置求解 113

6.3.9  求解并显示求解结果 114

6.3.10  保存与退出 115

6.4  风力发电机叶片预应力模态分析 116

6.4.1  打开结构静态分析 116

6.4.2  创建预应力模态分析项目 116

6.4.3  结果后处理 117

6.4.4  求解并显示求解结果 118

6.4.5  保存与退出 119

6.5  本章小结 119

第7章  谐响应分析 120

7.1  谐响应分析概述 120

7.2  谐响应分析流程 121

7.2.1  施加简谐载荷 122

7.2.2  求解方法 122

7.2.3  查看结果 123

7.3  连接转轴的谐响应分析 124

7.3.1  问题描述 124

7.3.2  Workbench基础操作 124

7.3.3  创建多体部件体及抑制体 125

7.3.4  网格参数设置 126

7.3.5  施加载荷与约束 127

7.3.6  设置求解 128

7.3.7  求解并显示求解结果 129

7.3.8  保存与退出 131

7.4  本章小结 131

第8章  响应谱分析 132

8.1  谱分析概述 132

8.2  响应谱分析流程 132

8.3  地震位移下的响应谱分析 134

8.3.1  问题描述 134

8.3.2  启动Workbench进入DM界面 134

8.3.3  创建模型 135

8.3.4  添加材料 140

8.3.5  为体添加材料 141

8.3.6  划分网格 142

8.3.7  施加固定约束 143

8.3.8  提取模态参数设置 144

8.3.9  查看模态分析结果 144

8.3.10  添加响应谱位移 145

8.3.11  提取响应谱分析结果 146

8.3.12  查看分析结果 147

8.3.13  保存与退出 147

8.4  本章小结 148

第9章  随机振动分析 149

9.1  随机振动分析概述 149

9.2  随机振动分析流程 150

9.3  梁板结构的随机振动分析 151

9.3.1  问题描述 151

9.3.2  建立分析项目 151

9.3.3  修改模型 152

9.3.4  生成多体部件体 154

9.3.5  划分网格 155

9.3.6  施加固定约束 156

9.3.7  提取模态参数设置 156

9.3.8  查看模态分析结果 157

9.3.9  添加功率谱位移 158

9.3.10  提取随机振动的分析结果 159

9.3.11  查看随机振动的分析结果 160

9.3.12  保存与退出 161

9.4  本章小结 161

第10章  瞬态动力学分析 162

10.1  瞬态动力学分析概述 162

10.2  瞬态动力学分析流程 162

10.2.1  几何模型 163

10.2.2  时间步长 164

10.2.3  运动副 164

10.2.4  弹簧 164

10.2.5  阻尼 165

10.2.6  载荷和约束 165

10.2.7  后处理中查看结果 165

10.3  汽车主轴的瞬态动力学分析 165

10.3.1  问题描述 166

10.3.2  Workbench基础操作 166

10.3.3  为体添加材料特性 167

10.3.4  创建坐标系 167

10.3.5  划分网格 168

10.3.6  施加载荷与约束 168

10.3.7  设置求解选项 169

10.3.8  求解并显示求解结果 171

10.3.9  保存与退出 173

10.4  本章小结 173

第11章  显式动力学分析 174

11.1  显式动力学分析概述 174

11.1.1  显式算法与隐式算法的区别 174

11.1.2  ANSYS中的显式动力学模块 175

11.2  显式动力学分析流程 175

11.3  质量块冲击薄板的显式动力学分析 176

11.3.1  问题描述 176

11.3.2  启动Workbench并建立分析项目 176

11.3.3  建立几何模型 177

11.3.4  添加材料特性 179

11.3.5  添加模型材料属性 181

11.3.6  划分网格 182

11.3.7  施加载荷与约束 184

11.3.8  提取显式动力学分析结果 185

11.3.9  求解并显示求解结果 186

11.3.10  保存与退出 188

11.4  本章小结 188

第12章  热分析 189

12.1  传热概述 189

12.1.1  传热方式 190

12.1.2  热分析类型 190

12.1.3  非线性热分析 191

12.1.4  边界条件或初始条件 191

12.2  热分析流程 191

12.2.1  几何模型 192

12.2.2  实体接触 192

12.2.3  导热率 193

12.2.4  施加载荷 193

12.2.5  热边界条件 194

12.2.6  热应力分析 194

12.2.7  结果后处理 194

12.3  散热器的热分析 195

12.3.1  问题描述 195

12.3.2  启动Workbench并建立分析项目 195

12.3.3  导入几何体 196

12.3.4  添加材料库 197

12.3.5  添加模型材料属性 199

12.3.6  划分网格 200

12.3.7  施加载荷与约束 200

12.3.8  设置求解 201

12.3.9  求解并显示求解结果 202

12.3.10  热应变分析 202

12.3.11  保存与退出 204

12.4  本章小结 204

第13章  特征值屈曲分析 205

13.1  屈曲分析概述 205

13.1.1  关于欧拉屈曲 205

13.1.2  线性屈曲的计算 206

13.1.3  线性屈曲分析的特点 207

13.2  线性屈曲的分析过程 207

13.2.1  几何体和材料属性 207

13.2.2  接触区域 208

13.2.3  载荷与约束 208

13.2.4  屈曲设置 208

13.2.5  模型求解 209

13.2.6  结果检查 209

13.3  桁架结构的抗屈曲分析 210

13.3.1  问题描述 210

13.3.2  Workbench基础操作 210

13.3.3  创建多体部件体 212

13.3.4  网格参数设置 213

13.3.5  施加载荷与约束 213

13.3.6  设置求解选项 214

13.3.7  求解并显示求解结果 215

13.3.8  保存与退出 216

13.4  本章小结 216

第14章  结构非线性分析 217

14.1  结构非线性分析概述 217

14.2  结构非线性分析流程 219

14.2.1  超弹性材料 219

14.2.2  塑性材料 222

14.3  销轴的结构非线性分析 226

14.3.1  问题描述 226

14.3.2  启动Workbench并建立分析项目 227

14.3.3  创建几何体 227

14.3.4  添加模型材料属性 231

14.3.5  划分网格 233

14.3.6  求解载荷步数的设置 235

14.3.7  施加载荷与约束 235

14.3.8  设置求解项 236

14.3.9  求解并显示求解结果 237

14.3.10  保存与退出 240

14.4  本章小结 240

第15章  接触问题分析 241

15.1  接触问题分析概述 241

15.1.1  罚函数法和增强拉格朗日法 241

15.1.2  拉格朗日乘数法 242

15.1.3  多点约束法 242

15.2  接触问题分析流程 243

15.2.1  接触刚度与渗透 243

15.2.2  接触类型 244

15.2.3  对称/非对称行为 244

15.2.4  施加摩擦接触 245

15.2.5  检查接触结果 245

15.3  轴承内外套的接触分析 246

15.3.1  问题描述 246

15.3.2  启动Workbench并建立分析项目 246

15.3.3  创建几何体 247

15.3.4  添加模型材料属性 253

15.3.5  设置接触选项 255

15.3.6  划分网格 256

15.3.7  施加载荷与约束 257

15.3.8  设置求解项 259

15.3.9  求解并显示求解结果 260

15.3.10  保存与退出 261

15.4  本章小结 261

第16章  优化设计 262

16.1  设计探索概述 262

16.1.1  参数定义 262

16.1.2  设定优化方法 263

16.1.3  设计探索选项 263

16.1.4  设计探索特点 263

16.1.5  设计探索操作界面 264

16.2  设计探索优化设计基础 265

16.2.1  参数设置 265

16.2.2  响应面优化 266

16.2.3  响应曲面 267

16.2.4  实验设计 268

16.2.5  六西格玛分析 270

16.3  连接板的优化设计 271

16.3.1  问题描述 271

16.3.2  启动Workbench并建立分析项目 271

16.3.3  导入几何体 272

16.3.4  添加材料库 273

16.3.5  添加模型材料属性 275

16.3.6  划分网格 275

16.3.7  施加约束与载荷 276

16.3.8  设置求解项 277

16.3.9  求解并显示求解结果 278

16.3.10  观察优化参数 279

16.3.11  响应曲面 281

16.3.12  观察新设计点的结果 284

16.3.13  保存与退出 284

16.4  本章小结 285

第17章  流体动力学分析 286

17.1  流体动力学基础 286

17.1.1  质量守恒方程 286

17.1.2  动量守恒方程 287

17.1.3  能量守恒方程 287

17.1.4  湍流模型 288

17.2  流体动力学的分析流程 288

17.3  基于Fluent的导弹流体动力学分析 289

17.3.1  案例介绍 289

17.3.2  启动Workbench并建立分析项目 289

17.3.3  导入几何体 290

17.3.4  划分网格 291

17.3.5  网格检查与处理 293

17.3.6  设置物理模型和材料 294

17.3.7  设置操作环境和边界条件 296

17.3.8  设置求解方法和控制参数 297

17.3.9  设置监视窗口和初始化 298

17.3.10  求解和退出 300

17.3.11  计算结果的后处理 300

17.3.12  保存与退出 305

17.4  本章小结 306

第18章  多物理场耦合分析 307

18.1  多物理场耦合分析概述 307

18.2  流体结构耦合分析 308

18.2.1  案例介绍 308

18.2.2  启动Workbench并建立分析项目 309

18.2.3  导入几何体 310

18.2.4  划分网格 311

18.2.5  网格检查与处理 312

18.2.6  设置物理模型和材料 313

18.2.7  设置操作环境和边界条件 315

18.2.8  设置求解方法和控制参数 316

18.2.9  设置监视窗口和计算 317

18.2.10  计算结果的后处理 317

18.2.11  结构力学模型设置 319

18.2.12  网格划分 319

18.2.13  添加约束与载荷 320

18.2.14  设置求解项 321

18.2.15  求解并显示求解结果 321

18.2.16  保存与退出 322

18.3  本章小结 322