(1)软件版本新。 (2)本书实例丰富,视频讲解既生动形象又简洁明了,使读者更容易掌握Workbench软件。 (3)版式新颖,条理清晰,内容安排从基础到应用,从简单到复杂,有利于读者循序渐进地掌握其中内容。 (4)与同类书相比,本书内容及实例涉及多领域,实例操作视频讲解。 武敏,于浙江大学机械工程学系获得工学硕士学位,研究方向为有限元分析、机电一体化与工业自动化。作为课题组主要成员负责了国家自然科学基金《振动抑制与轨迹规划》课题,企业委托项目《自动化设备开发与烘干机温度场分析》。已获得多项国家专利授权,发表了多篇高质量论文。 第1章ANSYSWorkbench基础1 1.1ANSYSWorkbench概述1 1.2Workbench基本操作2 1.2.1启动与退出2 1.2.2基本操作3 1.3操作界面4 1.4Workbench文件管理8 1.4.1项目文件管理8 1.4.2ANSYSWorkbench文件格式9 1.5ANSYS帮助文档10 1.6本章小结11 第2章几何建模基础12 2.1几何建模基础12 2.1.1几何建模环境12 2.1.2几何建模基本操作17 2.1.3CAD与Workbench连接18 2.2草图绘制21 2.2.1创建新平面21 2.2.2草图绘制22 2.2.3草图援引23 2.2.4草图投影23 2.33D几何体建模24 2.3.1体和零件24 2.3.23D建模基本操作25 2.4概念建模27 2.4.1概念建模基本操作27 2.4.2概念建模实例28 2.5实例1:曲柄连杆31 2.6实例2:CAD文件修复43 2.7实例3:带参数化底板模型47 2.8本章小结52 第3章网格划分53 3.1ANSYSWorkbench网格划分概述53 3.2Mesh平台全局网格控制55 3.2.1缺省项设置55 3.2.2整体单元尺寸56 3.2.3膨胀层设置58 3.2.4装配网格划分60 3.2.5PatchConforming划分60 3.2.6高级选项60 3.2.7损伤设置62 3.2.8统计项62 3.3Mesh平台局部网格控制65 3.3.1网格划分方法66 3.3.2网格组67 3.3.3局部单元尺寸67 3.3.4接触尺寸控制68 3.3.5单元细化68 3.3.6映射面网格划分69 3.3.7匹配控制69 3.3.8收缩控制69 3.3.9膨胀控制70 3.3.10尖角控制70 3.3.11间隙工具70 3.4ICEMCFD平台网格划分简介71 3.4.1ICEMCFD界面71 3.4.2ICEMCFD网格划分实例72 3.5实例1:2D肘管网格划分78 3.6实例2:3D曲轴网格划分84 3.7实例3:活塞网格划分88 3.8本章小结95 第4章线性静力学结构分析96 4.1线性静力学结构分析力学基础96 4.2Workbench线性静力学结构分析概述96 4.3工程数据中定义材料98 4.3.1材料库99 4.3.2添加材料属性100 4.4线性静力学结构分析前处理100 4.4.1几何体101 4.4.2构造几何102 4.4.3坐标系统104 4.4.4连接关系106 4.4.5网格划分108 4.5线性静力学结构分析模型求解108 4.5.1分析设置109 4.5.2载荷和约束110 4.6线性静力学结构分析结果及后处理114 4.6.1变形115 4.6.2应力和应变115 4.6.3能量118 4.6.4线性化应力118 4.6.5工具119 4.6.6图形显示121 4.7实例1:高压排气组件应力分析121 4.8实例2:变截面三角桁架受力分析130 4.9实例3:压力盖二维结构分析138 4.10本章小结145 第5章结构非线性分析146 5.1结构非线性概述146 5.1.1非线性分类147 5.1.2非线性求解基本概念147 5.2Workbench结构非线性分析149 5.2.1建立非线性模型149 5.2.2分析设置150 5.3接触152 5.3.1接触算法153 5.3.2弹球区域154 5.3.3接触行为155 5.4塑性变形156 5.4.1三个塑性准则156 5.4.2材料数据输入158 5.5超弹性158 5.6实例1:弹簧片小变形与大变形159 5.7实例2:装配接触165 5.8实例3:蝶形弹簧弹塑性变形173 5.9本章小结183 第6章模态分析184 6.1模态分析基础184 6.2模态分析流程184 6.3预应力模态分析186 6.4实例1:带孔平板模态分析186 6.5实例2:拉杆预应力模态分析191 6.6实例3:桥梁模态分析196 6.7本章小结201 第7章谐响应分析202 7.1谐响应分析概述202 7.1.1谐响应运动方程202 7.1.2谐响应求解方法203 7.2谐响应分析流程204 7.2.1谐响应分析设置204 7.2.2查看结果206 7.3实例1:两端固定梁的谐响应分析207 7.4实例2:吉他弦谐响应分析213 7.5本章小结221 第8章随机振动分析222 8.1随机振动分析概述222 8.2随机振动分析流程223 8.2.1随机振动分析设置224 8.2.2施加载荷和约束224 8.2.3查看结果225 8.3实例:加强梁随机振动分析225 8.4本章小结232 第9章线性屈曲分析233 9.1线性屈曲分析概述233 9.2线性屈曲分析流程234 9.3实例1:钢管线性屈曲分析235 9.4实例2:易拉罐线性屈曲分析240 9.5本章小结246 第10章瞬态动力学分析247 10.1瞬态动力学分析概述247 10.2瞬态动力学分析流程248 10.2.1定义零件行为248 10.2.2定义初始状态249 10.3实例1:曲柄摇杆机构瞬态 动力学分析250 10.4实例2:钢梁瞬态动力学分析256 10.5实例3:脚轮冲击的瞬态动力学分析263 10.6本章小结269 第11章工程热力学分析270 11.1热分析概述270 11.1.1热传导270 11.1.2热对流271 11.1.3热辐射272 11.1.4稳态热分析272 11.1.5瞬态热分析273 11.2热分析流程273 11.2.1定义工程数据274 11.2.2定义零件行为274 11.2.3定义连接274 11.2.4分析设置275 11.2.5施加载荷和约束276 11.3实例1:杆稳态热分析277 11.4实例2:晶体管稳态热分析286 11.5实例3:晶体管瞬态热分析291 11.6本章小结300 第12章DesignExploration优化设计301 12.1优化设计概述301 12.1.1DesignExploration优化项目301 12.1.2定义参数302 12.2响应曲面302 12.3目标驱动优化303 12.4参数相关性303 12.5六西格玛分析303 12.6实例1:起重机吊钩六西格玛分析304 12.7实例2:起重机吊钩响应曲面 优化分析313 12.8本章小结323 参考文献324 前 言 ANSYS Workbench是美国ANSYS公司开发的用于求解实际问题的新一代产品。它不仅继承了原有ANSYS经典平台在有限元仿真分析中的基本功能,而且还融合了强大的几何建模功能和优化设计功能,构造出一个CAD/CAE协同坏境,为技术人员解决产品设计研发工作中的问题。同时,ANSYS Workbench也应用于航空、航天、电子、通用机械、日用品等行业,它已经在我国的汽车、航空、航天、电子、通用机械、铁道等领域得到了广泛应用。 ANSYS Workbench是一个功能强大的协同仿真平台。它具有如下优点:具有所有主流CAD软件的接口,实现了包括参数在内的所有数据的传递;强大的全自动网格划分,ANSYS Workbench根据所研究的不同物理学科,对网格划分算法的各种细节进行了设置,以确保每一种仿真分析都有合适的网格;强大的产品优化设计功能,使ANSYS Workbench在产品设计方面达到全新的高度。 全书共12章,具体内容如下。 第1章 ANSYS Workbench14.5基础。主要介绍ANSYS Workbench 14.5的基础知识,包括Workbench的基本操作、操作界面、文件管理,以及帮助文档的使用。 第2章 几何建模基础。主要介绍DesignModeler的使用方法,其中包括草图绘制、3D几何体建模、概念建模以及导入CAD文件、CAD文件修复、参数化建模等。 第3章 网格划分。主要介绍ANSYS Workbench 14.5下的Mesh平台网格划分方法,包括全局网格控制和局部网格控制。 第4章 线性结构静力学分析。主要介绍在Static Structural平台上进行线性静力学结构分析的一些基础理论和操作方法,包括添加工程材料,线性静力学结构分析前处理、模型求解、结果及后处理。 第5章 结构非线性分析。首先介绍结构非线性的分类和基本概念,随后介绍在Static Structural平台上进行结构非线性分析的一些通用设置,并介绍接触、塑性变形、超弹性的相关知识。 第6章 模态分析。介绍模态分析基础知识,并给出模态分析流程和预应力模态分析方法。 第7章 谐响应分析。主要介绍谐响应分析的基础理论,包括谐响应运动方程、谐响应求解方法,以及在ANSYS Workbench 14.5中进行谐响应分析的基本流程。 第8章 随机振动分析。主要介绍随机振动分析的基础理论,以及随机振动分析的基本流程。 第9章 线性屈曲分析。主要介绍线性屈曲分析的基础理论,以及线性屈曲分析的基本流程。 第10章 瞬态动力学分析。主要介绍瞬态动力学分析的基础理论,以及瞬态动力学分析的基本流程。 第11章 工程热力学分析。主要介绍工程热力学分析的基础知识,包括三种热传递方式以及基本方程,之后介绍ANSYS Workbench 14.5中稳态热分析和瞬态热分析并给出热分析的基本流程。 第12章 Design Exploration优化设计。主要介绍Workbench中优化设计的基础知识,包括响应曲面、目标驱动优化、参数相关性、六西格玛分析。 本书具有以下几个特点。 (1)本书不论从整体构思上还是每章内容安排上,都是从基础到应用,从简单到复杂,这样更有利于读者循序渐进地掌握该软件。 (2)本书以最新版软件ANSYS Workbench14.5为例,采用真实的操作界面、软件命令和按钮进行讲解,使初学者能够直观、准确地操作软件,大大提高学习效率。 (3)本书实例丰富,在实例中对软件的主要命令和功能进行讲解,既生动形象又简洁明了,使读者更容易掌握该软件。 (4)本书条理清晰,讲解详细,确保自学的读者能独立学习和应用ANSYS Workbench软件。 本书主要由武敏、谢龙汉编写,辅助本书编写和光盘开发的还有:林伟、魏艳光、林木议、王悦阳、林伟洁、林树财、郑晓、吴苗、卢彩元、苏延全、蔡明京、王文娟、周金华、吕云峰、付应乾、唐长刚、王敏、杨峰、赵新宇、丁圆圆等。但由于作者学识有限,加之时间仓促,难免在写作方式和内容上存在疏漏之处,欢迎广大读者批评指正,可以发送电子邮件至tenlongbook@163.com与编者联系。本书编写过程中还参阅了国内外论著,在参考文献中列出,如有遗漏深表歉意。 编 者