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第1章 ANSYS Workbench基础1

1.1 ANSYS Workbench概述1

1.2 Workbench 18.0平台2

1.2.1 Workbench 18.0的启动方式2

1.2.2 Workbench 18.0界面2

1.2.3 Workbench 18.0应用程序类型9

1.2.4 Workbench 18.0产品分析流程10

1.3 Workbench 18.0工作目录、文件及格式13

1.3.1 Workbench 18.0工作目录13

1.3.2 Workbench 18.0文件管理13

1.3.3 Workbench 18.0文件格式14

1.4应用CAE仿真技术需注意的事项16

1.4.1 CAE仿真技术应用的主要工作内容16

1.4.2 CAE仿真人员应注意的事项16

1.5本章小结16

第2章 几何建模17

2.1 SpaceClaim直接建模17

2.1.1 SpaceClaim用户界面17

2.1.2创建与插入设计19

2.1.3刻面处理29

2.1.4修复与准备31

2.1.5显示与测量35

2.1.6钣金设计36

2.1.7详细设计37

2.2 DesignModeler建模38

2.2.1 DesignModeler界面介绍38

2.2.2平面草图41

2.2.3特征体建模46

2.2.4概念建模52

2.2.5参数化建模54

2.2.6高级几何工具55

2.3 BladeModeler建模59

2.3.1 BladeEditor建模60

2.3.2 BladeGen建模60

2.3.3 Meanline sizing tools建模64

2.4齿轮泵基座的全参数化建模65

2.5概念建模创建加固梁71

2.6压气机径流式叶轮建模74

2.7本章小结79

第3章 网格划分80

3.1网格划分平台概述80

3.2 Meshing网格类型及划分方法80

3.2.1网格类型80

3.2.2网格划分方法81

3.3全局网格控制85

3.3.1网格显示与预设值85

3.3.2总体尺寸控制86

3.3.3设定质量控制89

3.3.4膨胀层控制90

3.3.5组件网格91

3.3.6高级控制及统计92

3.4局部网格控制93

3.4.1局部尺寸控制93

3.4.2接触尺寸控制94

3.4.3单元细化控制94

3.4.4映射面网格划分95

3.4.5匹配控制95

3.4.6剪裁控制96

3.4.7膨胀层控制96

3.4.8虚拟拓扑96

3.5网格编辑98

3.5.1网格连接98

3.5.2节点融合98

3.5.3接触匹配100

3.5.4节点移动101

3.6网格质量101

3.6.1网格质量检查规则101

3.6.2网格质量检查显示104

3.7 ICEM CFD网格划分104

3.7.1 ICEM CFD特色105

3.7.2 ICEM CFD环境介绍及文件类型105

3.7.3 ICEM CFD新功能107

3.8涡轮机械网格划分109

3.8.1 TurboGrid环境介绍109

3.8.2 TurboGrid功能工具111

3.9 ANSYS Meshing挖掘机机械臂网格划分114

3.10 ICEM CFD人体股骨网格划分118

3.11 TurboGrid径流式涡轮网格划分123

3.12本章小结127

第4章 结构线性静力分析128

4.1结构静力分析基础128

4.1.1结构静力分析的基本假设128

4.1.2结构静力分析基础方程129

4.2结构静力分析前处理129

4.2.1结构静力分析界面129

4.2.2几何属性130

4.2.3载荷与约束133

4.2.4坐标系136

4.2.5对称边界137

4.2.6连接关系139

4.2.7分析设置142

4.2.8特定工具144

4.3结构静力分析求解及后处理146

4.3.1常用结果146

4.3.2特定结果149

4.3.3求解工具153

4.3.4收敛控制155

4.3.5图形处理156

4.4简单悬臂梁静力分析158

4.5某型燃气轮机机座静力分析164

4.6本章小结168

第5章 结构非线性分析169

5.1非线性分析基础169

5.2非线性自适应区域169

5.2.1基于能量准则170

5.2.2基于位置准则170

5.2.3基于网格准则170

5.3接触非线性171

5.3.1基于对的接触探测171

5.3.2基于对的接触设置173

5.3.3通用接触178

5.3.4接触工具179

5.4几何非线性181

5.4.1网格控制181

5.4.2大变形182

5.5材料非线性182

5.5.1塑性材料182

5.5.2超弹性材料184

5.6非线性诊断186

5.6.1非线性收敛诊断186

5.6.2非线性诊断总结187

5.7某型U形支架螺栓预紧非线性接触分析188

5.8本章小结195

第6章 热力学分析196

6.1传热学基础196

6.1.1传热学在工程领域中的应用196

6.1.2热能传递的三种基本方式196

6.1.3温度场198

6.2 Workbench热分析198

6.2.1稳态与瞬态传热分析198

6.2.2材料属性199

6.2.3组件与接触199

6.2.4热分析设置200

6.2.5热负载与边界201

6.2.6热流体203

6.2.7求解与后处理203

6.3二维薄板稳态导热分析204

6.4发动机托架热应力分析207

6.5本章小结212

第7章 特征值屈曲分析213

7.1基本理论213

7.1.1屈曲213

7.1.2屈曲平衡方程214

7.1.3线性屈曲与非线性屈曲214

7.2特征值屈曲分析环境与方法215

7.2.1特征值屈曲分析界面215

7.2.2特征值屈曲分析方法216

7.3分析设置与后处理216

7.3.1屈曲分析设置216

7.3.2结果后处理217

7.4钢塔杆支撑结构线性屈曲分析218

7.5本章小结222

第8章 线性动力学分析223

8.1动力学分析基础223

8.1.1动力学基本方程223

8.1.2基本概念223

8.2模态分析225

8.2.1模态分析理论基础225

8.2.2模态分析界面与连接关系225

8.2.3模态分析设置226

8.2.4模态分析边界与结果227

8.2.5坎贝尔图结果228

8.3谐响应分析229

8.3.1谐响应分析基本理论229

8.3.2谐响应分析界面与连接关系230

8.3.3谐响应分析设置230

8.3.4谐响应分析边界与结果231

8.4响应谱分析233

8.4.1响应谱分析基础233

8.4.2响应谱分析界面与分析设置234

8.4.3响应谱分析边界与结果235

8.5随机振动分析235

8.5.1随机振动分析基础235

8.5.2随机振动分析界面与分析设置236

8.5.3随机振动分析边界与结果237

8.6某机床珐琅振动模态分析237

8.7某斜拉桥预应力模态分析241

8.8某斜拉桥频谱分析247

8.9某猫头型直线塔随机振动分析249

8.10本章小结253

第9章 多体动力学分析254

9.1多刚体系统动力学254

9.1.1多刚体动力学分析界面254

9.1.2几何模型与网格255

9.1.3连接关系255

9.1.4刚体动力分析设置260

9.2柔性体系统动力学分析261

9.2.1柔性体动力学分析基础与界面261

9.2.2柔性体动力学分析设置261

9.2.3柔性体动力学分析初始条件262

9.2.4柔性体动力学分析关联263

9.3某万向节刚体动力分析264

9.4某回转臂刚柔耦合分析267

9.5本章小结272

第10章 显式动力学分析273

10.1 ANSYS显式动力学分析概述273

10.1.1 ANSYS显式动力学组成273

10.1.2显式与隐式动力学分析比较273

10.2 Explicit分析274

10.2.1 Explicit分析界面274

10.2.2分析设置与初始条件274

10.3 Autodyn分析277

10.3.1 Autodyn界面介绍277

10.3.2网格278

10.3.3材料模型278

10.4圆柱体撞击刚性墙面显式动力分析279

10.5本章小结282

第11章 复合材料分析283

11.1 ACP概述283

11.1.1复合材料概述283

11.1.2 ACP简述284

11.2 ACP前后处理特征288

11.2.1 ACP Model288

11.2.2材料数据289

11.2.3单元集与边集290

11.2.4几何功能与坐标291

11.2.5选择规则与选择集291

11.2.6创建铺层组292

11.2.7取样点与截面剪切293

11.2.8实体模型294

11.2.9查找表与探测评估295

11.2.10场景与视图296

11.2.11铺覆显示与铺层表296

11.2.12参数化297

11.2.13失效准则298

11.2.14求解299

11.3某方管复合材料分析301

11.4本章小结308

第12章 断裂力学分析309

12.1断裂力学基本概念及理论309

12.1.1裂纹分类309

12.1.2断裂力学参数310

12.1.3断裂准则312

12.2裂纹扩展分析312

12.2.1基于虚拟裂纹闭合技术的 界面单元法312

12.2.2内聚力法313

12.2.3 Gurson模型313

12.2.4扩展有限元法313

12.3断裂裂纹313

12.3.1半椭圆形裂纹314

12.3.2任意形状裂纹316

12.3.3预网格裂纹317

12.4断裂失效318

12.4.1界面层裂失效318

12.4.2接触粘结失效319

12.5断裂力学参数评价320

12.5.1应力强度因子320

12.5.2 J-积分321

12.5.3能量释放率322

12.5.4材料力323

12.5.5 T-应力324

12.5.6 C*积分325

12.6某双悬臂梁预裂纹断裂分析325

12.7本章小结332

第13章 疲劳强度分析333

13.1疲劳基本知识333

13.1.1疲劳基本概念333

13.1.2应力-寿命曲线334

13.1.3载荷类型335

13.1.4疲劳寿命的影响因素337

13.2平均应力修正337

13.2.1应力寿命修正方法337

13.2.2应变寿命修正方法339

13.2.3雨流计数法340

13.2.4疲劳损伤法则341

13.3疲劳分析设置341

13.4疲劳分析结果342

13.4.1疲劳结果工具342

13.4.2疲劳结果分析345

13.5 nCode Design Life疲劳分析346

13.5.1 nCode Design Life界面346

13.5.2 nCode Design Life分析流程350

13.6某发动机连杆疲劳分析354

13.7本章小结359

第14章 稳态导电与静磁场分析360

14.1稳态导电分析360

14.1.1稳态导电分析概述360

14.1.2稳态导电分析负载360

14.1.3稳态导电分析结果360

14.2静磁场分析361

14.2.1静磁场分析概述361

14.2.2静磁场分析负载361

14.2.3静磁场分析结果362

14.3铜线圈包裹钢芯电磁分析363

14.4本章小结366

第15章 流体动力学分析Ⅰ（ANSYS Fluent）367

15.1计算流体力学概述367

15.1.1计算流体力学简介367

15.1.2计算流体力学湍流模型367

15.2 Fluent概述370

15.2.1 Fluent简介370

15.2.2 Fluent中的物理模型370

15.2.3 Fluent网格372

15.3 ANSYS Fluent环境界面372

15.3.1启动ANSYS Fluent的方法372

15.3.2 ANSYS Fluent环境操作界面介绍374

15.4 Fluent问题设置376

15.4.1边界区域377

15.4.2材料属性377

15.4.3边界条件378

15.4.4动网格380

15.4.5用户定义函数381

15.5求解设置383

15.5.1压力基383

15.5.2密度基384

15.6 Fluent后处理385

15.6.1统一CFD-Post385

15.6.2运用Tecplot后处理385

15.7 Fluent Meshing387

15.7.1 Fluent Meshing环境操作界面介绍387

15.7.2 Fluent Meshing新功能、划分步骤及诊断389

15.8非恒定流体绕圆柱流体分析390

15.9水龙头冷热水混合分析399

15.10本章小结407

第16章 流体动力学分析Ⅱ（ANSYS CFX）408

16.1 CFX概述408

16.1.1 ANSYS CFX简介408

16.1.2 CFX与Fluent的区别408

16.1.3 CFX网格409

16.2 CFX前处理409

16.2.1打开CFX的方法409

16.2.2 CFX-Pre窗口介绍410

16.2.3域设定412

16.2.4子域414

16.2.5边界条件414

16.2.6初始边界条件设置416

16.2.7物质设置417

16.2.8反应设置417

16.2.9附加变量设置417

16.2.10表达式设置418

16.2.11用户函数设置418

16.2.12用户子程序418

16.2.13求解器控制418

16.2.14输出文件和监控419

16.3 CFX-Solver求解设置420

16.3.1定义模拟计算420

16.3.2求解工作界面420

16.4 CFX-Post后处理422

16.4.1 CFX后处理工作界面423

16.4.2创建云图424

16.4.3创建流线425

16.4.4创建数据与报告工具425

16.4.5表达式语言426

16.4.6 CFX命令语言426

16.5某型拉伐尔喷管流体力学分析426

16.6本章小结435

第17章 优化设计436

17.1设计探索优化436

17.1.1设计探索优化介绍436

17.1.2探索实验设计439

17.1.3响应面440

17.1.4目标驱动优化444

17.1.5相关参数446

17.1.6六西格玛分析448

17.2拓扑优化449

17.2.1拓扑优化介绍449

17.2.2拓扑优化工具450

17.2.3拓扑优化设置451

17.2.4设计结果与验证分析452

17.3某桁架支座多目标优化453

17.4某悬臂结构拓扑优化463

17.5本章小结469

参考文献470