ANSYS / Workbench 顯式動力學數值仿真

數值模擬技術是解決衝擊、爆炸等非線性問題的有力工具。
本書主要介紹了ANSYS/Workbench平台中的顯式動力學模塊及其在工程中的具體應用。
全書共9章，系統介紹了Workbench平台的計算流程和顯式動力學算法、幾何建模、材料定義、網格劃分、
接觸設置、計算條件設置、後處理等，並且通過實例詳細介紹了常見的高速沖擊碰撞、爆炸、跌落、優化設計等仿真過程。
書中包含從建模到計算結果分析的全部操作過程，以便讀者能夠結合應用實例，
快速掌握Workbench平台的數值建模和求解流程，加深對顯式動力學數值仿真的理解。
本書適合理工科院校本科高年級學生和研究生作為顯式動力學、有限元等課程的學習參考資料，
也可為從事相關專業的工程技術人員和研究人員提供參考。

第1章ANSYS/Workbench軟件基礎001
1.1ANSYS/Workbench簡介001
1.2Workbench平台界面002
1.2.1Mainmenu bar主菜單欄003
1.2.2Basic bar基本工具欄003
1.2.3Toolbox工具箱003
1.2.4Project Schematic項目簡圖004
1.2.5Message及Progress信息004
1.3ANSYS Workbench的文件管理005
1.4Workbench中顯式動力學模塊006
1.4.1Explicit Dynamics模塊007
1.4.2Autodyn模塊008
1.4.3LS-DYNA模塊009
1.4.4三種模塊比較010
本章小結012

第2章顯式動力學軟件介紹013
2.1隱式與顯式算法014
2.1.1隱式算法014
2.1.2顯式算法015
2.1.3動力學網格算法介紹016
2.1.4隱式與顯式分析比較017
2.2幾何建模019
2.2.1DesignModeler建模平台019
2.2.2DesignModeler建模實例021
2.2.3SpaceClaim建模平台024
2.2.4SpaceClaim建模及幾何清理實例026
2.2.5外部幾何模型導入029
2.3材料定義與加載030
2.3.1Engineering Data模塊簡介030
2.3.2顯式動力學材料基礎035
2.3.3顯式動力學材料模型037
2.4顯式動力學網格劃分047
2.4.1Mesh模塊網格劃分048
2.4.2幾何分割後進行網格劃分054
2.4.3SpaceClaim網格劃分056
2.4.4ICEM網格劃分058
2.4.5外部網格劃分軟件導入059
本章小結061

第3章Explicit Dynamics模塊設置062
3.1顯式動力學中接觸設置062
3.1.1Contacts接觸設置063
3.1.2Joints接觸設置063
3.1.3Body Interactions接觸設置064
3.2顯式動力學計算條件設置068
3.2.1Initial Conditions初始條件設置068
3.2.2Loads和Supports邊界條件設置068
3.2.3Analysis Settings分析設置069
3.3計算設置081
3.3.1並行計算設置081
3.3.2計算信息查看082
3.4後處理設置083
3.4.1計算結果文件查看083
3.4.2結果變量查看084
3.4.3自定義結果085
本章小結088

第4章高速沖擊碰撞問題089
4.1高速沖擊碰撞問題理論及數值方法089
4.1.1高速沖擊碰撞問題中的應力波理論089
4.1.2高速沖擊碰撞過程中數值方法091
4.2破片侵徹金屬靶板098
4.2.1計算模型及理論分析098
4.2.2破片侵徹靶板（2D拉格朗日） 100
4.2.3破片侵徹靶板（2D歐拉） 107
4.2.4破片侵徹靶板（3D拉格朗日） 109
4.2.5破片侵徹靶板（3D對稱模型） 111
4.2.6破片侵徹靶板（3D-SPH） 114
4.3子彈侵徹鋼筋混凝土靶板116
4.3.1計算模型及理論分析116
4.3.2子彈侵徹鋼筋混凝土（Lagrangian-beam） 117
4.3.3子彈侵徹鋼筋混凝土（SPH-Lagrangian-beam） 121
4.3.4子彈侵徹鋼筋混凝土（外部模型導入修改） 122
4.4子彈侵徹油箱124
4.4.1計算模型及理論分析124
4.4.2子彈侵徹油箱（2D流固耦合） 125
4.4.3子彈侵徹油箱（3D流固耦合） 128
本章小結131

第5章爆炸問題132
5.1爆炸模型理論分析132
5.2爆炸數值計算134
5.2.1炸藥狀態方程134
5.2.2人工黏性138
5.2.3爆炸計算材料138
5.2.4爆炸計算幾何模型構建138
5.2.5爆炸計算算法139
5.3典型空氣中爆炸141
5.3.1模型分析142
5.3.2爆炸計算模型（2D歐拉方法） 142
5.3.3爆炸計算模型（3D歐拉方法） 147
5.4爆炸對結構作用149
5.4.1爆炸衝擊波對混凝土結構作用149
5.4.2爆炸驅動以及對靶板作用155
本章小結160

第6章Autodyn顯式動力學計算161
6.1Autodyn簡介161
6.1.1Autodyn界面161
6.1.2常見Autodyn計算終止問題164
6.2泰勒桿碰撞164
6.2.1計算模型描述164
6.2.2Autodyn計算模型構建165
6.2.3計算結果及後處理169
6.3水下爆炸及其作用171
6.3.1計算模型描述171
6.3.21D計算模型構建172
6.3.33D計算模型構建175
本章小結176

第7章LS-DYNA顯式動力學計算177
7.1Workbench LS-DYNA簡介177
7.2子彈侵徹靶板計算181
7.2.1計算模型描述181
7.2.2Workbench LS-DYNA模型構建182
7.2.3計算結果及後處理184
7.3LS-DYNA中的流固耦合問題184
7.3.1流固耦合模型設置184
7.3.2Workbench平台中的S-ALE 187
7.3.3爆炸衝擊波對結構作用189
7.4爆炸衝擊波對蜂窩結構作用（Conwep模型） 196
7.4.1計算模型描述196
7.4.2Workbench LS-DYNA模型構建197
7.4.3計算結果及後處理200
本章小結201

第8章Explicit Dynamics與Autodyn聯合仿真202
8.1仿真流程簡介202
8.2子彈侵徹複合材料靶板203
8.2.1計算模型描述及分析203
8.2.2Workbench模型構建204
8.2.3Autodyn計算及後處理206
8.3戰鬥部爆炸碎片（SPH模型） 208
8.3.1計算模型及理論分析208
8.3.2Workbench模型構建210
8.3.3Autodyn計算及後處理211
8.4金屬射流沖擊引爆帶殼裝藥213
8.4.1計算模型及理論分析213
8.4.2Workbench中的前處理215
8.4.3Autodyn計算及後處理217
本章小結219

第9章Explicit Dynamics與其他模塊的聯合應用220
9.1靜力學及隱式動力學模塊220
9.1.1預應力條件下侵徹作用220
9.1.2瞬態動力學及顯式動力學分析222
9.2顯式動力學優化設計226
9.2.1優化設計模塊簡介226
9.2.2彈丸侵徹的優化分析227
9.3Workbench顯式動力學插件232
9.3.1Drop Test跌落模塊232
9.3.2EnSight軟件後處理235
9.3.3Keyword Manager關鍵字管理236
本章小結237
參考文獻238