Ansys Workbench 2022中文版有限元分析從入門到精通

《Ansys Workbench 2022中文版有限元分析從入門到精通》針對以Ansys 2022版本，對Ansys Workbench分析的基本思路、操作步驟、應用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程應用實例詳細講述了Ansys Workbench的具體應用方法。全書共13章，第1～4章為操作基礎，詳細介紹了Ansys Workbench分析全流程的基本步驟和方法，其中包括Ansys Workbench 2022入門、DesignModeler應用程序、Mechanical應用程序和一般網格控制；第5～13章為專題實例，按不同的分析專題講解各種分析專題的參數設置方法與技巧，其中包括結構靜力學分析、模態分析、屈曲分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析、非線性分析、熱分析和優化設計等內容。 另外，本書隨書資源包中還配備了極為豐富的學習資源，具體內容如下。 1．23集高清同步微課視頻，可像看電影一樣輕松學習，然後對照書中實例進行練習。 2．5個經典中小型案例，用案例學習上手更快。 3．18種不同類型的綜合練習實例，學以致用，動手會做才是硬道理。 4．附贈8種類型常見零部件分析的視頻演示和源文件，可以拓寬視野，增強實戰能力。 5．全書實例的源文件和素材，方便按照書中實例操作時直接調用。 本書適用於？Ansys軟件的初、中級用戶，以及有初步使用經驗的技術人員；本書可作為理工科院校相關專業的高年級本科生、研究生及教師學習？Ansys？軟件的培訓教材，也可作為從事結構分析相關行業的工程技術人員使用Ansys軟件的參考書。

 目  錄

 

第1章  Ansys Workbench 2022入門 1

1.1  Ansys Workbench概述 2

1.1.1  Workbench的特點 2

1.1.2  Workbench應用分類 3

1.1.3  Workbench系統要求和啟動 4

1.1.4  Workbench的設計流程 6

1.2  Workbench分析的基本過程 6

1.2.1  前處理 7

1.2.2  加載並求解 7

1.2.3  後處理 7

1.3  Workbench的圖形用戶界面 8

1.3.1  工具箱 8

1.3.2  Workbench選項窗口 10

1.4  Workbench文檔管理 10

1.4.1  目錄結構 11

1.4.2  顯示文件明細 11

1.4.3  存檔文件 11

1.5  項目原理圖 12

1.5.1  系統和單元格 12

1.5.2  單元格的類型 13

1.5.3  瞭解單元格狀態 14

1.5.4  項目原理圖中的鏈接 14

1.5.5  創建項目原理圖實例 15

1.6  工程數據應用程序 17

1.6.1  材料庫 18

1.6.2  添加庫中的材料 19

1.6.3  添加新材料 19

第2章  DesignModeler應用程序 21

（ 視頻講解：32分鐘）

2.1  DesignModeler簡介 22

2.1.1  進入DesignModeler 22

2.1.2  操作界面介紹 24

2.1.3  DesignModeler和CAD類文件

交互 27

2.1.4  DesignModeler中幾何體的分類 28

2.1.5  幫助文檔 28

2.2  DesignModeler的操作 29

2.2.1  圖形控制 29

2.2.2  光標模式 30

2.2.3  選擇過濾器 30

2.2.4  快捷菜單 32

2.3  繪制草圖 34

2.3.1  創建新平面 34

2.3.2  創建新草圖 35

2.3.3  工具箱 35

2.3.4  草繪附件 40

2.3.5  草圖繪制實例—機缸墊草圖 41

2.4  特徵建模 46

2.4.1  擠出 46

2.4.2  旋轉 49

2.4.3  掃掠 50

2.4.4  蒙皮/放樣 50

2.4.5  薄/錶面 51

2.4.6  混合（倒圓） 52

2.4.7  倒角 52

2.4.8  特徵建模實例1—基台 53

2.5  體操作 57

2.5.1  幾何體操作 58

2.5.2  鏡像 59

2.5.3  移動 59

2.5.4  陣列特徵 59

2.5.5  布爾操作 60

2.5.6  直接創建幾何體 61

2.5.7  三維特徵實例2—鏈輪 62

2.6  概念建模 66

2.6.1  概念建模工具 66

2.6.2  定義橫截面 68

2.6.3  面操作 70

2.6.4  概念建模實例—框架 72

第3章  Mechanical應用程序 77

（ 視頻講解：5分鐘）

3.1  Mechanical概述 78

3.2  Mechanical界面 79

3.2.1  Mechanical選項卡 79

3.2.2  功能區和工具欄 81

3.2.3  樹形目錄 82

3.2.4  詳細信息窗格 82

3.2.5  圖形窗口 83

3.3  基本分析步驟 84

3.4  一個簡單的分析實例 84

3.4.1  問題描述 85

3.4.2  項目原理圖 85

3.4.3  前處理 86

3.4.4  求解 89

3.4.5  結果 89

3.4.6  報告 91

第4章  一般網格控制 92

（ 視頻講解：4分鐘）

4.1  網格劃分平臺 93

4.1.1  網格劃分概述 93

4.1.2  網格劃分流程 93

4.1.3  分析類型 93

4.2  網格劃分方法 95

4.2.1  自動劃分方法 95

4.2.2  四面體網格劃分方法 95

4.2.3  掃掠網格劃分方法 98

4.2.4  多區域網格劃分方法 98

4.3  全局網格控制 99

4.3.1  全局單元尺寸 99

4.3.2  分辨率 100

4.3.3  初始尺寸種子 100

4.3.4  平滑和過渡 101

4.3.5  跨度角中心 101

4.3.6  高級尺寸功能 102

4.4  局部網格控制 104

4.4.1  尺寸調整 104

4.4.2  接觸尺寸 107

4.4.3  加密 107

4.4.4  面網格剖分 108

4.4.5  匹配控制 109

4.4.6  收縮 110

4.4.7  膨脹 111

4.5  網格工具 112

4.5.1  生成網格 112

4.5.2  截面 112

4.5.3  命名選擇 115

4.6  網格劃分實例—三通管網格

劃分 115

4.6.1  定義幾何 115

4.6.2  Mechanical默認與CFD網格 116

4.6.3  截面 117

4.6.4  使用面尺寸調整 117

4.6.5  局部網格劃分 119

第5章  結構靜力學分析 121

（ 視頻講解：19分鐘）

5.1  幾何模型 122

5.1.1  點質量 122

5.1.2  材料屬性 122

5.2  分析設置 123

5.3  載荷和約束 124

5.3.1  加速度和重力加速度 124

5.3.2  集中力和壓力 125

5.3.3  約束 126

5.4  求解模型 127

5.5  後處理 128

5.6  靜力結構分析實例1—聯軸器

變形和應力校核 130

5.6.1  問題描述 130

5.6.2  項目原理圖 130

5.6.3  創建模型 132

5.6.4  前處理 137

5.6.5  求解 139

5.6.6  結果 139

5.6.7  報告 141

5.7  靜力結構分析實例2—托架基體

強度校核 142

5.7.1  問題描述 142

5.7.2  建立分析項目 142

5.7.3  前處理 144

5.7.4  求解 147

5.7.5  結果 147

第6章  模態分析 149

（ 視頻講解：12分鐘）

6.1  模態分析方法 150

6.2  模態系統分析步驟 150

6.2.1  幾何體和質點 150

6.2.2  接觸區域 151

6.2.3  分析類型 151

6.2.4  載荷和約束 151

6.2.5  求解 152

6.2.6  檢查結果 152

6.3  模態分析實例1—機蓋架殼體

強度校核 152

6.3.1  問題描述 152

6.3.2  項目原理圖 152

6.3.3  前處理 153

6.3.4  求解 155

6.3.5  結果 156

6.4  模態分析實例2—軸裝配體 157

6.4.1  問題描述 158

6.4.2  項目原理圖 158

6.4.3  前處理 159

6.4.4  求解 161

6.4.5  結果 161

6.5  模態分析實例3—機翼 163

6.5.1  問題描述 163

6.5.2  項目原理圖 164

6.5.3  前處理 166

6.5.4  求解 168

6.5.5  模態分析 169

第7章  屈曲分析 172

（ 視頻講解：8分鐘）

7.1  屈曲概述 173

7.2  屈曲分析步驟 173

7.2.1  幾何體和材料屬性 174

7.2.2  接觸區域 174

7.2.3  載荷與約束 174

7.2.4  設置屈曲 174

7.2.5  求解模型 175

7.2.6  檢查結果 176

7.3  線性屈曲分析實例1—空圓管 176

7.3.1  問題描述 176

7.3.2  項目原理圖 177

7.3.3  創建草圖 178

7.3.4  Mechanical前處理 179

7.3.5  求解 181

7.3.6  結果 181

7.4  線性屈曲分析實例2—支撐架 183

7.4.1  問題描述 183

7.4.2  項目原理圖 183

7.4.3  Mechanical前處理 184

7.4.4  求解 186

7.4.5  結果 187

第8章  諧響應分析 188

（ 視頻講解：6分鐘）

8.1  諧響應分析簡介 189

8.2  諧響應分析步驟 189

8.2.1  建立諧響應分析項 189

8.2.2  加載諧響應載荷 190

8.2.3  求解方法 190

8.2.4  後處理中查看結果 191

8.3  諧響應分析實例—固定梁 191

8.3.1  問題描述 191

8.3.2  項目原理圖 192

8.3.3  前處理 194

8.3.4  模態分析求解 194

8.3.5  諧響應分析預處理 197

8.3.6  諧響應分析設置並求解 198

8.3.7  諧響應分析後處理 199

第9章  響應譜分析 202

（ 視頻講解：6分鐘）

9.1  響應譜分析簡介 203

9.1.1  響應譜分析過程 203

9.1.2  在Workbench中進行響應譜

分析 204

9.2  響應譜分析實例—三層框架結構

地震響應分析 205

9.2.1  問題描述 205

9.2.2  項目原理圖 205

9.2.3  前處理 207

9.2.4  模態分析求解 207

9.2.5  響應譜分析設置並求解 210

9.2.6  查看分析結果 211

第10章  隨機振動分析 213

（ 視頻講解：7分鐘）

10.1  隨機振動分析簡介 214

10.1.1  隨機振動分析過程 214

10.1.2  在Workbench中進行隨機振動

分析 214

10.2  振動分析實例—橋梁模型隨機

振動分析 215

10.2.1  問題描述 215

10.2.2  項目原理圖 216

10.2.3  前處理 218

10.2.4  模態分析求解 220

10.2.5  隨機振動分析設置並求解 222

10.2.6  查看分析結果 224

第11章  非線性分析 226

（ 視頻講解：49分鐘）

11.1  非線性分析概論 227

11.1.1  非線性行為的原因 227

11.1.2  非線性分析的基本信息 228

11.2  結構非線性一般過程 230

11.2.1  建立模型 230

11.2.2  分析設置 230

11.2.3  查看結果 232

11.3  接觸非線性結構 232

11.3.1  接觸基本概念 232

11.3.2  接觸類型 233

11.3.3  剛度及滲透 233

11.3.4  搜索區域 234

11.3.5  對稱/非對稱行為 235

11.3.6  接觸結果 236

11.4  結構非線性實例1—剛性接觸 237

11.4.1  問題描述 237

11.4.2  項目原理圖 237

11.4.3  繪制草圖 238

11.4.4  創建面體 238

11.4.5  更改模型類型 239

11.4.6  修改幾何體屬性 239

11.4.7  添加接觸 241

11.4.8  劃分網格 243

11.4.9  分析設置 245

11.4.10  求解 247

11.4.11  查看求解結果 248

11.5  結構非線性實例2—O型圈 251

11.5.1  問題描述 251

11.5.2  項目原理圖 251

11.5.3  繪制草圖 252

11.5.4  創建面體 253

11.5.5  添加材料 253

11.5.6  修改幾何體屬性 255

11.5.7  添加接觸 257

11.5.8  劃分網格 259

11.5.9  分析設置 260

11.5.10  求解 263

11.5.11  查看求解結果 263

11.6  結構非線性實例3—橡膠密

封件 265

11.6.1  問題描述 265

11.6.2  項目原理圖 265

11.6.3  添加材料 266

11.6.4  定義模型 267

11.6.5  添加接觸 274

11.6.6  設置單元尺寸 277

11.6.7  分析設置 277

11.6.8  求解 280

11.6.9  查看求解結果 281

第12章  熱分析 284

（ 視頻講解：16分鐘）

12.1  熱分析基礎 285

12.2  熱傳遞的方式 285

12.3  熱分析流程 286

12.3.1  幾何模型 287

12.3.2  材料屬性 287

12.3.3  實體接觸 287

12.3.4  熱導率 288

12.3.5  施加熱載荷 289

12.3.6  熱邊界條件 289

12.3.7  求解選項 290

12.3.8  結果和後處理 291

12.4  熱分析實例1—傳動裝配體

基座 292

12.4.1  問題描述 292

12.4.2  項目原理圖 292

12.4.3  前處理 294

12.4.4  求解 297

12.4.5  結果 297

12.5  熱分析實例2—變速箱上

箱蓋 299

12.5.1  問題描述 300

12.5.2  項目原理圖 300

12.5.3  前處理 301

12.5.4  求解 305

12.5.5  結果 305

12.6  熱分析實例3—齒輪泵基座 307

12.6.1  問題描述 307

12.6.2  項目原理圖 307

 

12.6.3  前處理 308

12.6.4  求解 312

12.6.5  結果 312

第13章  優化設計 314

（ 視頻講解：8分鐘）

13.1  優化設計概論 315

13.1.1  Ansys優化方法 315

13.1.2  設計探索的特點 315

13.1.3  設計探索的類型 316

13.1.4  參數定義 316

13.2  優化設計界面 316

13.2.1  用戶界面 316

13.2.2  設計探索的數據參數界面 317

13.2.3  讀入APDL文件 318

13.3  設計探索優化設計使用基礎 318

13.3.1  參數的設置 318

13.3.2  目標驅動優化 320

13.3.3  響應面 321

13.3.4  六西格瑪分析 322

13.4  優化設計實例—連桿六西格瑪

優化設計 324

13.4.1  問題描述 324

13.4.2  項目原理圖 324

13.4.3  Mechanical前處理 325

13.4.4  設置求解 327

13.4.5  六西格瑪分析 329