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内容大纲
本书通过理论结合实践的讲解方式，系统地介绍了ANSYS Workbench 2022中文版在有限元分析领域中的具体应用，涵盖了绝大部分用户需要使用的功能。本书按照从简单到复杂、从单场到多场分析的逻辑编排，每章均采用实例描述，内容完整且各章相对独立，是一本全面介绍ANSYS Workbench的参考书。全书共18章，详细介绍了创建几何模型、网格划分、结果后处理等基本操作，同时也结合工程案例详细讲解了线性静态结构分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、显式动力学分析、热分析、线性屈曲分析、结构非线性分析、接触问题分析、优化设计、流体动力学分析及多物理场耦合分析等。
本书工程实例丰富、讲解详尽，内容安排循序渐进、深入浅出，本书适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电气工程等相关专业的本科生、研究生及教师使用，同时也可作为工程技术人员从事工程研究的参考书。 -
作者介绍
凌桂龙，博士毕业，现就职于北京航空航天大学，担任航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室办公室主任、宇航推进实验室副主任，主要从事火箭发动机系统优化仿真、真空羽流效应系统设计与实验技术开发。先后获国防技术发明一等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项、授权发明专利50余项、发表期刊论文20余篇、软件注册权2项、参与出版航天专著1部。 -
目录
第1章 初识ANSYS Workbench
1.1 ANSYS Workbench概述
1.1.1 关于ANSYS Workbench
1.1.2 多物理场分析模式
1.1.3 项目级仿真参数管理
1.1.4 Workbench应用模块
1.2 Workbench操作界面
1.2.1 启动Workbench
1.2.2 Workbench主界面
1.3 Workbench项目管理
1.3.1 复制及删除项目
1.3.2 关联项目
1.3.3 项目管理操作案例
1.3.4 设置项属性
1.4 Workbench文件管理
1.4.1 文件目录结构
1.4.2 快速生成压缩文件
1.5 Workbench实例入门
1.5.1 案例介绍
1.5.2 建立分析项目
1.5.3 导入创建几何体
1.5.4 添加材料库
1.5.5 添加模型材料属性
1.5.6 划分网格
1.5.7 施加载荷与约束
1.5.8 结果后处理
1.5.9 保存与退出
1.6 本章小结
第2章 创建几何模型
2.1 认识DesignModeler
2.1.1 进入DesignModeler
2.1.2 DesignModeler的操作界面
2.1.3 DesignModeler的鼠标操作
2.1.4 图形选取与控制
2.1.5 DesignModeler几何体
2.2 DesignModeler草图模式
2.2.1 创建新平面
2.2.2 创建新草图
2.2.3 草图模式
2.2.4 草图援引
2.3 创建3D几何体
2.3.1 创建3D特征
2.3.2 激活体和冻结体
2.3.3 切片特征
2.3.4 抑制体
2.3.5 面印记
2.3.6 填充与包围操作
2.3.7 创建多体部件体
2.4 导入外部CAD文件
2.4.1 非关联性导入文件
2.4.2 关联性导入文件
2.4.3 导入定位
2.4.4 创建场域几何体
2.5 概念建模
2.5.1 从点生成线体
2.5.2 从草图生成线体
2.5.3 从边生成线体
2.5.4 定义横截面
2.5.5 从线生成面体
2.5.6 从草图生成面体
2.5.7 从面生成面体
2.6 创建几何体的实例操作
2.6.1 进入DM界面
2.6.2 绘制零件底部圆盘
2.6.3 创建零件肋柱
2.6.4 生成线体
2.6.5 生成面体
2.6.6 保存文件并退出
2.7 外部模型导入实例操作
2.7.1 外部几何模型导入
2.7.2 创建线体
2.7.3 生成面体
2.7.4 创建横截面
2.7.5 为线体添加横截面
2.7.6 保存文件并退出
2.8 本章小结
第3章 网格划分
3.1 网格划分平台
3.1.1 网格划分特点
3.1.2 网格划分方法
3.1.3 网格划分技巧
3.1.4 网格划分流程
3.1.5 网格尺寸策略
3.2 3D几何网格划分
3.2.1 四面体网格的优缺点
3.2.2 四面体网格划分时的常用参数
3.2.3 四面体算法
3.2.4 四面体膨胀
3.3 网格参数设置
3.3.1 默认参数设置
3.3.2 尺寸调整
3.3.3 膨胀控制
3.3.4 网格质量
3.4 扫掠网格划分
3.4.1 扫掠划分方法
3.4.2 扫掠网格控制
3.5 多区域网格划分
3.5.1 多区域划分方法
3.5.2 多区域网格控制
3.6 网格划分案例
3.6.1 自动网格划分案例
3.6.2 网格划分控制案例
3.7 本章小结
第4章 Mechanical基础
4.1 关于Mechanical
4.2 Mechanical基本操作
4.2.1 启动Mechanical
4.2.2 Mechanical操作界面
4.2.3 鼠标控制
4.3 材料参数输入控制
4.3.1 进入工程数据应用程序
4.3.2 材料库
4.3.3 添加材料
4.3.4 添加材料属性
4.4 Mechanical前处理操作
4.4.1 几何结构
4.4.2 接触与点焊
4.4.3 坐标系
4.4.4 分析设置
4.5 施加载荷和约束
4.5.1 施加载荷
4.5.2 施加约束
4.6 模型求解
4.7 结果后处理
4.7.1 结果显示
4.7.2 变形显示
4.7.3 应力和应变
4.7.4 接触结果
4.7.5 自定义结果显示
4.8 本章小结
第5章 线性静态结构分析
5.1 线性静态结构分析概述
5.2 线性静态结构的分析流程
5.2.1 几何模型
5.2.2 材料特性
5.2.3 定义接触区域
5.2.4 划分网格
5.2.5 施加载荷和边界条件
5.2.6 模型求解控制
5.2.7 结果后处理
5.3 风力发电机叶片静态结构分析
5.3.1 问题描述
5.3.2 建立分析项目
5.3.3 导入几何体
5.3.4 添加材料库
5.3.5 添加模型材料属性
5.3.6 划分网格
5.3.7 施加载荷与约束
5.3.8 设置求解
5.3.9 求解并显示求解结果
5.3.10 更改材料观察分析结果
5.3.11 保存与退出
5.4 本章小结
第6章 模态分析
6.1 模态分析概述
6.2 Workbench模态分析流程
6.2.1 几何体和质点
6.2.2 接触区域
6.2.3 分析类型
6.2.4 载荷和约束
6.2.5 求解模型
6.3 飞机机翼模态分析
6.3.1 问题描述
6.3.2 建立分析项目
6.3.3 导入几何体
6.3.4 添加材料库
6.3.5 修改模型材料属性
6.3.6 划分网格
6.3.7 施加固定约束
6.3.8 设置求解
6.3.9 求解并显示求解结果
6.3.10 保存与退出
6.4 风力发电机叶片预应力模态分析
6.4.1 打开结构静态分析
6.4.2 创建预应力模态分析项目
6.4.3 结果后处理
6.4.4 求解并显示求解结果
6.4.5 保存与退出
6.5 本章小结
第7章 谐响应分析
7.1 谐响应分析概述
7.2 谐响应分析流程
7.2.1 施加简谐载荷
7.2.2 求解方法
7.2.3 查看结果
7.3 连接转轴的谐响应分析
7.3.1 问题描述
7.3.2 Workbench基础操作
7.3.3 创建多体部件体及抑制体
7.3.4 网格参数设置
7.3.5 施加载荷与约束
7.3.6 设置求解
7.3.7 求解并显示求解结果
7.3.8 保存与退出
7.4 本章小结
第8章 响应谱分析
8.1 谱分析概述
8.2 响应谱分析流程
8.3 地震位移下的响应谱分析
8.3.1 问题描述
8.3.2 启动Workbench进入DM界面
8.3.3 创建模型
8.3.4 添加材料
8.3.5 为体添加材料
8.3.6 划分网格
8.3.7 施加固定约束
8.3.8 提取模态参数设置
8.3.9 查看模态分析结果
8.3.10 添加响应谱位移
8.3.11 提取响应谱分析结果
8.3.12 查看分析结果
8.3.13 保存与退出
8.4 本章小结
第9章 随机振动分析
9.1 随机振动分析概述
9.2 随机振动分析流程
9.3 梁板结构的随机振动分析
9.3.1 问题描述
9.3.2 建立分析项目
9.3.3 修改模型
9.3.4 生成多体部件体
9.3.5 划分网格
9.3.6 施加固定约束
9.3.7 提取模态参数设置
9.3.8 查看模态分析结果
9.3.9 添加功率谱位移
9.3.10 提取随机振动的分析结果
9.3.11 查看随机振动的分析结果
9.3.12 保存与退出
9.4 本章小结
第10章 瞬态动力学分析
10.1 瞬态动力学分析概述
10.2 瞬态动力学分析流程
10.2.1 几何模型
10.2.2 时间步长
10.2.3 运动副
10.2.4 弹簧
10.2.5 阻尼
10.2.6 载荷和约束
10.2.7 后处理中查看结果
10.3 汽车主轴的瞬态动力学分析
10.3.1 问题描述
10.3.2 Workbench基础操作
10.3.3 为体添加材料特性
10.3.4 创建坐标系
10.3.5 划分网格
10.3.6 施加载荷与约束
10.3.7 设置求解选项
10.3.8 求解并显示求解结果
10.3.9 保存与退出
10.4 本章小结
第11章 显式动力学分析
11.1 显式动力学分析概述
11.1.1 显式算法与隐式算法的区别
11.1.2 ANSYS中的显式动力学模块
11.2 显式动力学分析流程
11.3 质量块冲击薄板的显式动力学分析
11.3.1 问题描述
11.3.2 启动Workbench并建立分析项目
11.3.3 建立几何模型
11.3.4 添加材料特性
11.3.5 添加模型材料属性
11.3.6 划分网格
11.3.7 施加载荷与约束
11.3.8 提取显式动力学分析结果
11.3.9 求解并显示求解结果
11.3.10 保存与退出
11.4 本章小结
第12章 热分析
12.1 传热概述
12.1.1 传热方式
12.1.2 热分析类型
12.1.3 非线性热分析
12.1.4 边界条件或初始条件
12.2 热分析流程
12.2.1 几何模型
12.2.2 实体接触
12.2.3 导热率
12.2.4 施加载荷
12.2.5 热边界条件
12.2.6 热应力分析
12.2.7 结果后处理
12.3 散热器的热分析
12.3.1 问题描述
12.3.2 启动Workbench并建立分析项目
12.3.3 导入几何体
12.3.4 添加材料库
12.3.5 添加模型材料属性
12.3.6 划分网格
12.3.7 施加载荷与约束
12.3.8 设置求解
12.3.9 求解并显示求解结果
12.3.10 热应变分析
12.3.11 保存与退出
12.4 本章小结
第13章 特征值屈曲分析
13.1 屈曲分析概述
13.1.1 关于欧拉屈曲
13.1.2 线性屈曲的计算
13.1.3 线性屈曲分析的特点
13.2 线性屈曲的分析过程
13.2.1 几何体和材料属性
13.2.2 接触区域
13.2.3 载荷与约束
13.2.4 屈曲设置
13.2.5 模型求解
13.2.6 结果检查
13.3 桁架结构的抗屈曲分析
13.3.1 问题描述
13.3.2 Workbench基础操作
13.3.3 创建多体部件体
13.3.4 网格参数设置
13.3.5 施加载荷与约束
13.3.6 设置求解选项
13.3.7 求解并显示求解结果
13.3.8 保存与退出
13.4 本章小结
第14章 结构非线性分析
14.1 结构非线性分析概述
14.2 结构非线性分析流程
14.2.1 超弹性材料
14.2.2 塑性材料
14.3 销轴的结构非线性分析
14.3.1 问题描述
14.3.2 启动Workbench并建立分析项目
14.3.3 创建几何体
14.3.4 添加模型材料属性
14.3.5 划分网格
14.3.6 求解载荷步数的设置
14.3.7 施加载荷与约束
14.3.8 设置求解项
14.3.9 求解并显示求解结果
14.3.10 保存与退出
14.4 本章小结
第15章 接触问题分析
15.1 接触问题分析概述
15.1.1 罚函数法和增强拉格朗日法
15.1.2 拉格朗日乘数法
15.1.3 多点约束法
15.2 接触问题分析流程
15.2.1 接触刚度与渗透
15.2.2 接触类型
15.2.3 对称/非对称行为
15.2.4 施加摩擦接触
15.2.5 检查接触结果
15.3 轴承内外套的接触分析
15.3.1 问题描述
15.3.2 启动Workbench并建立分析项目
15.3.3 创建几何体
15.3.4 添加模型材料属性
15.3.5 设置接触选项
15.3.6 划分网格
15.3.7 施加载荷与约束
15.3.8 设置求解项
15.3.9 求解并显示求解结果
15.3.10 保存与退出
15.4 本章小结
第16章 优化设计
16.1 设计探索概述
16.1.1 参数定义
16.1.2 设定优化方法
16.1.3 设计探索选项
16.1.4 设计探索特点
16.1.5 设计探索操作界面
16.2 设计探索优化设计基础
16.2.1 参数设置
16.2.2 响应面优化
16.2.3 响应曲面
16.2.4 实验设计
16.2.5 六西格玛分析
16.3 连接板的优化设计
16.3.1 问题描述
16.3.2 启动Workbench并建立分析项目
16.3.3 导入几何体
16.3.4 添加材料库
16.3.5 添加模型材料属性
16.3.6 划分网格
16.3.7 施加约束与载荷
16.3.8 设置求解项
16.3.9 求解并显示求解结果
16.3.10 观察优化参数
16.3.11 响应曲面
16.3.12 观察新设计点的结果
16.3.13 保存与退出
16.4 本章小结
第17章 流体动力学分析
17.1 流体动力学基础
17.1.1 质量守恒方程
17.1.2 动量守恒方程
17.1.3 能量守恒方程
17.1.4 湍流模型
17.2 流体动力学的分析流程
17.3 基于Fluent的导弹流体动力学分析
17.3.1 案例介绍
17.3.2 启动Workbench并建立分析项目
17.3.3 导入几何体
17.3.4 划分网格
17.3.5 网格检查与处理
17.3.6 设置物理模型和材料
17.3.7 设置操作环境和边界条件
17.3.8 设置求解方法和控制参数
17.3.9 设置监视窗口和初始化
17.3.10 求解和退出
17.3.11 计算结果的后处理
17.3.12 保存与退出
17.4 本章小结
第18章 多物理场耦合分析
18.1 多物理场耦合分析概述
18.2 流体结构耦合分析
18.2.1 案例介绍
18.2.2 启动Workbench并建立分析项目
18.2.3 导入几何体
18.2.4 划分网格
18.2.5 网格检查与处理
18.2.6 设置物理模型和材料
18.2.7 设置操作环境和边界条件
18.2.8 设置求解方法和控制参数
18.2.9 设置监视窗口和计算
18.2.10 计算结果的后处理
18.2.11 结构力学模型设置
18.2.12 网格划分
18.2.13 添加约束与载荷
18.2.14 设置求解项
18.2.15 求解并显示求解结果
18.2.16 保存与退出
18.3 本章小结
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