ANSYS WORKBENCH 19.0基础入门与工程实践(附教学视频)

本书特色

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本书基于Workbench 19.0有限元仿真平台进行讲解。首先介绍软件的基本使用和操作方法，然后通过具体实例分析，详细介绍软件平台的每一个功能模块的理论基础和使用方法。通过对每个操作步骤的具体说明，为读者轻松入门和掌握*版本的软件使用提供有效的指导。

本书分为24章，涵盖软件通用功能的介绍，如几何建模、网格划分以及结果后处理等方面内容，同时包括静力学分析、模态分析、谐响应分析、随机振动分析、屈曲分析、热力学分析、电磁场仿真以及流体力学分析等诸多领域的仿真讲解，对仿真平台进行了系统的介绍。

本书通俗易懂、案例丰富，与工程实际紧密贴合，特别适合有志于从事CAE仿真领域的学生、工程技术研发人员和科研人员。另外，本书也适合其他对有限元仿真感兴趣的技术人员。

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内容简介

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本书基于Workbench 19.0有限元仿真平台进行讲解。首先介绍软件的基本使用和操作方法，然后通过具体实例分析，详细介绍软件平台的每一个功能模块的理论基础和使用方法。通过对每个操作步骤的具体说明，为读者轻松入门和掌握很新版本的软件使用提供有效的指导。

本书分为24章，涵盖软件通用功能的介绍，如几何建模、网格划分以及结果后处理等方面内容，同时包括静力学分析、模态分析、谐响应分析、随机振动分析、屈曲分析、热力学分析、电磁场仿真以及流体力学分析等诸多领域的仿真讲解，对仿真平台进行了系统的介绍。

本书通俗易懂、案例丰富，与工程实际紧密贴合，特别适合有志于从事CAE仿真领域的学生、工程技术研发人员和科研人员。另外，本书也适合其他对有限元仿真感兴趣的技术人员。

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作者简介

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江民圣 兼职某企业研究院担任CAE仿真工程师以及研发项目经理职位，负责同浙大、 北京航空航天大学等高校的研发项目，目前已申请专利1项，学习至今 已发表论文多篇，其中EI收录2篇，同时创建公众号与知乎专栏“CAE仿真空间”， 撰写、分享和交流CAE仿真技术，得到众多网友及业内人士的关注。

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目录

第 1章 初识ANSYS Workbench 19.0 1 1.1 模块简介 2 1.1.1 软件启动 2 1.1.2 外部模型接口 3 1.1.3 通用功能 4 1.1.4 拓扑优化 7 1.1.5 网格划分 7 1.1.6 动力学分析 7 1.1.7 接触功能 7 1.2 文件管理 8 1.2.1 文件类型 9 1.2.2 文件归档 10 1.3 项目新建 10 1.3.1 新建方法 10 1.3.2 项目保存 11 1.4 分析流程 12 1.5 实例操作 12 1.5.1 实例描述 12 1.5.2 几何建模 13 1.5.3 材料属性设置 13 1.5.4 网格划分 14 1.5.5 载荷及约束设置 14 1.5.6 模型求解 15 1.5.7 结果后处理 16 1.6 本章小结 17 第 2章 材料库介绍 18 2.1 认识材料库 19 2.2 材料库的操作 19 2.2.1 材料属性编辑 19 2.2.2 新建材料编辑 21 2.3 常用材料库数据 23 2.3.1 线性静力学分析 23 2.3.2 动力学分析 24 2.3.3 塑性变形分析 25 2.3.4 超弹性材料分析 25 2.3.5 热力学分析 25 2.3.6 显式动力学分析 26 2.4 本章小结 26 第3章 几何建模 27 3.1 认识DesignModeler 28 3.2 DM常用操作指南 28 3.2.1 开启界面 28 3.2.2 草图绘制 29 3.2.3 草图修改 32 3.2.4 特征建模 33 3.2.5 模型参数化 34 3.2.6 外部几何模型导入 37 3.2.7 高级操作 39 3.3 认识SpaceClaim 41 3.4 SCDM常用操作指南 41 3.4.1 开启界面 41 3.4.2 几何建模 42 3.4.3 模型编辑 46 3.5 建模应用举例 48 3.5.1 DM建模实例 48 3.5.2 SCDM建模实例 53 3.6 本章小结 56 第4章 网格划分 57 4.1 认识网格划分功能 58 4.2 常用网格类型 58 4.3 网格划分技术 59 4.3.1 扫掠法 59 4.3.2 四面体划分法 62 4.3.3 自动划分法 63 4.3.4 六面体主体法 63 4.3.5 多区域法 64 4.3.6 笛卡儿法 64 4.4 网格控制技术 65 4.4.1 全局网格控制 65 4.4.2 局部网格控制 66 4.4.3 网格质量检查 69 4.5 ICEM CFD 19.0网格划分简介 72 4.6 TurboGrid 19.0网格划分简介 74 4.7 本章小结 74 第5章 结果后处理 75 5.1 认识后处理的功能 76 5.2 后处理的常用操作 76 5.2.1 结果查看 76 5.2.2 显示方式 77 5.2.3 位移缩放 79 5.2.4 结果检测 80 5.2.5 图形表格创建 81 5.2.6 收敛性 84 5.2.7 图表输出 85 5.2.8 动画输出 86 5.3 本章小结 86 第6章 静力学分析 87 6.1 基本理论介绍 88 6.2 线性静力学分析实例——支架静力分析 88 6.2.1 问题描述 88 6.2.2 分析模型建模 89 6.2.3 材料属性设置 90 6.2.4 网格划分 91 6.2.5 载荷及约束设置 91 6.2.6 模型求解 93 6.2.7 结果后处理 94 6.3 线性静力学分析实例——口型梁静力分析 94 6.3.1 问题描述 95 6.3.2 分析模型建模 95 6.3.3 材料属性设置 97 6.3.4 网格划分 97 6.3.5 载荷及约束设置 98 6.3.6 模型求解 99 6.3.7 结果后处理 100 6.4 线性静力学分析实例——壳单元分析实例 101 6.4.1 问题描述 101 6.4.2 几何建模 101 6.4.3 材料属性设置 102 6.4.4 网格划分 102 6.4.5 载荷及约束设置 103 6.4.6 模型求解 103 6.4.7 结果后处理 103 6.4.8 实体模型计算结果对比 104 6.5 本章小结 106 第7章 接触分析 107 7.1 接触分析简介 108 7.1.1 点-点接触模型 108 7.1.2 点-面接触模型 108 7.1.3 面-面接触模型 109 7.2 接触类型介绍 109 7.3 接触分析实例——法兰盘连接 110 7.3.1 问题描述 110 7.3.2 几何建模 110 7.3.3 材料属性设置 111 7.3.4 接触设置 111 7.3.5 网格划分 112 7.3.6 载荷及约束设置 112 7.3.7 模型求解 113 7.3.8 结果后处理 113 7.4 接触分析实例——螺栓连接 114 7.4.1 问题描述 114 7.4.2 几何建模 114 7.4.3 材料属性设置 117 7.4.4 接触设置 118 7.4.5 网格划分 119 7.4.6 载荷及约束设置 119 7.4.7 模型求解 121 7.4.8 结果后处理 121 7.5 本章小结 123 第8章 模态分析 124 8.1 认识模态分析 125 8.2 自由模态分析实例——机床床身计算 126 8.2.1 问题描述 126 8.2.2 几何建模 126 8.2.3 材料属性设置 127 8.2.4 网格划分 128 8.2.5 模态求解设置 128 8.2.6 结果后处理 129 8.3 自由模态分析实例——变速箱箱体计算 130 8.3.1 问题描述 130 8.3.2 几何建模 130 8.3.3 材料属性设置 131 8.3.4 网格划分 131 8.3.5 模态求解设置 132 8.3.6 结果后处理 132 8.4 预应力模态分析实例——方板结构预应力模态分析 133 8.4.1 问题描述 133 8.4.2 几何建模 133 8.4.3 材料属性设置 134 8.4.4 网格划分 134 8.4.5 载荷及约束设置 135 8.4.6 模型求解 135 8.4.7 结果后处理 135 8.5 本章小结 136 第9章 谐响应分析 137 9.1 谐响应分析简介 138 9.2 谐响应分析求解方法 138 9.2.1 完整法 139 9.2.2 模态叠加法 139 9.3 谐响应分析实例——支撑面板谐响应分析 139 9.3.1 问题描述 139 9.3.2 几何建模 139 9.3.3 材料属性设置 140 9.3.4 网格划分 141 9.3.5 边界及谐波载荷设置 141 9.3.6 求解设置 141 9.3.7 模型求解 142 9.3.8 结果后处理 142 9.4 谐响应分析实例——电器控制柜谐响应分析 144 9.4.1 问题描述 144 9.4.2 几何建模 144 9.4.3 材料属性设置 145 9.4.4 网格划分 146 9.4.5 分析设置 146 9.4.6 模型求解 148 9.4.7 结果后处理 148 9.5 本章小结 150 第 10章 瞬态分析 151 10.1 瞬态分析简介 152 10.1.1 直接法 152 10.1.2 迭代法 152 10.2 瞬态分析实例——某回转结构瞬态分析 152 10.2.1 问题描述 153 10.2.2 几何建模 153 10.2.3 材料属性设置 154 10.2.4 网格划分 155 10.2.5 载荷及约束设置 155 10.2.6 求解设置 156 10.2.7 结果后处理 157 10.3 瞬态分析实例——单自由度滑块运动分析 158 10.3.1 问题描述 158 10.3.2 几何建模 158 10.3.3 材料属性设置 158 10.3.4 创建运动约束 158 10.3.5 网格划分 160 10.3.6 载荷设置 160 10.3.7 求解设置 161 10.3.8 结果后处理 162 10.4 本章小结 163 第 11章 响应谱分析 164 11.1 响应谱分析简介 165 11.1.1 单点响应谱 165 11.1.2 多点响应谱 166 11.2 响应谱分析实例——某桥架结构响应谱分析 166 11.2.1 问题描述 166 11.2.2 几何建模 167 11.2.3 材料属性设置 167 11.2.4 网格划分 168 11.2.5 模态求解设置 168 11.2.6 载荷谱加载 169 11.2.7 响应谱求解设置 170 11.2.8 结果后处理 170 11.3 响应谱分析实例——某驾驶室响应谱分析 171 11.3.1 问题描述 171 11.3.2 几何建模 171 11.3.3 材料属性设置 172 11.3.4 网格划分 172 11.3.5 模态求解设置 173 11.3.6 载荷谱加载 173 11.3.7 响应谱求解设置 174 11.3.8 结果后处理 174 11.4 本章小结 175 第 12章 随机振动分析 176 12.1 随机振动分析简介 177 12.2 随机振动分析实例——某转轴随机振动分析 177 12.2.1 问题描述 178 12.2.2 几何建模 178 12.2.3 材料属性设置 178 12.2.4 网格划分 179 12.2.5 模态求解设置 179 12.2.6 PSD载荷谱施加 180 12.2.7 求解计算 181 12.2.8 结果后处理 182 12.3 随机振动分析实例——某直升机机载设备随机振动分析 183 12.3.1 问题描述 183 12.3.2 几何建模 183 12.3.3 材料属性设置 184 12.3.4 网格划分 184 12.3.5 模态求解设置 184 12.3.6 PSD载荷谱施加 185 12.3.7 求解计算 186 12.3.8 结果后处理 186 12.4 本章小结 187 第 13章 显式动力学分析 188 13.1 显式动力学简介 189 13.2 显式动力学实例——子弹射击简单模拟 190 13.2.1 问题描述 190 13.2.2 几何建模 190 13.2.3 材料属性设置 190 13.2.4 接触设置 191 13.2.5 网格划分 191 13.2.6 边界及载荷施加 192 13.2.7 求解设置 193 13.2.8 结果后处理 193 13.3 显式动力学实例——跌落分析 194 13.3.1 问题描述 194 13.3.2 几何建模 195 13.3.3 材料属性设置 195 13.3.4 接触设置 197 13.3.5 网格划分 197 13.3.6 边界及载荷施加 197 13.3.7 求解设置 198 13.3.8 结果后处理 198 13.4 本章小结 199 第 14章 刚体动力学分析 200 14.1 刚体动力学简介 201 14.1.1 拉格朗日法 201 14.1.2 笛卡儿法 201 14.2 刚体动力学实例——压力机分析 202 14.2.1 问题描述 202 14.2.2 几何建模 202 14.2.3 材料属性设置 202 14.2.4 运动副设置 203 14.2.5 载荷及驱动设置 206 14.2.6 模型求解设置 207 14.2.7 结果后处理 207 14.3 刚体动力学实例——齿轮啮合分析 208 14.3.1 问题描述 208 14.3.2 几何建模 208 14.3.3 材料属性设置 209 14.3.4 运动副及接触创建 209 14.3.5 网格划分 210 14.3.6 载荷及驱动设置 211 14.3.7 模型求解设置 211 14.3.8 结果后处理 212 14.4 本章小结 212 第 15章 刚柔耦合分析 213 15.1 刚柔耦合分析简介 214 15.2 刚柔耦合分析实例——曲柄滑块机构分析 214 15.2.1 问题描述 215 15.2.2 几何建模 215 15.2.3 材料属性设置 215 15.2.4 运动副设置 216 15.2.5 网格划分 217 15.2.6 载荷及驱动设置 218 15.2.7 模型求解设置 218 15.2.8 结果后处理 219 15.3 刚柔耦合分析实例——挖掘机斗杆分析 219 15.3.1 问题描述 219 15.3.2 几何建模 220 15.3.3 材料属性设置 220 15.3.4 运动副设置 221 15.3.5 载荷及驱动设置 223 15.3.6 网格划分 224 15.3.7 模型求解设置 225 15.3.8 结果后处理 225 15.4 本章小结 226 第 16章 线性屈曲分析 227 16.1 线性屈曲分析简介 228 16.2 线性屈曲分析实例——变截面压杆屈曲分析 229 16.2.1 问题描述 229 16.2.2 几何建模 229 16.2.3 材料属性设置 231 16.2.4 网格划分 231 16.2.5 载荷及约束设置 231 16.2.6 静力学求解 232 16.2.7 屈曲分析 232 16.2.8 结果后处理 233 16.3 线性屈曲分析实例——真空管道屈曲分析 233 16.3.1 问题描述 233 16.3.2 几何建模 234 16.3.3 材料属性设置 234 16.3.4 网格划分 235 16.3.5 载荷及约束设置 235 16.3.6 静力学求解 237 16.3.7 屈曲分析 237 16.3.8 结果后处理 237 16.4 本章小结 237 第 17章 疲劳分析 238 17.1 疲劳分析简介 239 17.2 疲劳分析实例——某叉车货叉疲劳寿命分析 241 17.2.1 问题描述 241 17.2.2 几何建模 241 17.2.3 材料属性设置 241 17.2.4 网格划分 242 17.2.5 载荷及约束设置 242 17.2.6 静力求解 243 17.2.7 疲劳求解 243 17.2.8 结果后处理 244 17.3 疲劳分析实例——发动机连杆疲劳强度分析 245 17.3.1 问题描述 245 17.3.2 几何建模 245 17.3.3 材料属性设置 245 17.3.4 网格划分 246 17.3.5 载荷及约束设置 247 17.3.6 静力求解 248 17.3.7 疲劳求解 248 17.3.8 结果后处理 249 17.4 本章小结 250 第 18章 子模型分析 251 18.1 子模型分析简介 252 18.2 子模型分析实例——直角支撑结构应力分析 253 18.2.1 问题描述 253 18.2.2 几何建模 253 18.2.3 材料属性设置 255 18.2.4 整体模型网格划分 255 18.2.5 整体模型边界及载荷设置 256 18.2.6 子模型网格划分 256 18.2.7 子模型边界设置 256 18.2.8 子模型结果后处理 257 18.2.9 子模型边界验证 258 18.3 子模型分析实例——凹槽板子模型分析 259 18.3.1 问题描述 259 18.3.2 几何建模 260 18.3.3 材料属性设置 261 18.3.4 整体模型网格划分 261 18.3.5 整体模型边界及载荷设置 262 18.3.6 整体模型求解 262 18.3.7 子模型网格划分 262 18.3.8 子模型边界设置 263 18.3.9 子模型结果后处理 263 18.3.10 子模型边界验证 264 18.4 本章小结 264 第 19章 热分析 265 19.1 热分析简介 266 19.2 热分析实例——水杯稳态热分析 267 19.2.1 问题描述 267 19.2.2 几何建模 267 19.2.3 材料属性设置 269 19.2.4 网格划分 269 19.2.5 载荷及约束设置 270 19.2.6 模型求解 270 19.2.7 结果后处理 270 19.3 热分析实例——散热片瞬态热分析 271 19.3.1 问题描述 271 19.3.2 几何建模 272 19.3.3 材料属性设置 273 19.3.4 网格划分 274 19.3.5 载荷及约束设置 274 19.3.6 模型求解 275 19.3.7 结果后处理 275 19.4 本章小结 276 第 20章 热-力耦合分析 277 20.1 热-力耦合分析简介 278 20.2 热-力耦合分析实例——固支梁热应力分析 279 20.2.1 问题描述 279 20.2.2 几何建模 280 20.2.3 材料属性设置 280 20.2.4 网格划分 280 20.2.5 瞬态传热分析 281 20.2.6 热应力分析 281 20.2.7 结果后处理 281 20.3 热-力耦合分析实例——活塞热机耦合分析 282 20.3.1 问题描述 282 20.3.2 几何建模 283 20.3.3 材料属性设置 283 20.3.4 网格划分 285 20.3.5 稳态传热分析 285 20.3.6 热-力耦合分析 286 20.3.7 结果后处理 289 20.4 本章小结 289 第 21章 电磁场分析 290 21.1 电磁场分析简介 291 21.2 电磁场分析实例——条形磁性体磁场分析 293 21.2.1 问题描述 293 21.2.2 几何建模 293 21.2.3 材料属性设置 295 21.2.4 创建变量 296 21.2.5 网格划分 296 21.2.6 载荷及边界设置 297 21.2.7 结果后处理 297 21.3 电磁场分析实例——通电线圈磁场分布 298 21.3.1 问题描述 298 21.3.2 几何建模 299 21.3.3 材料属性设置 300 21.3.4 创建变量 300 21.3.5 网格划分 301 21.3.6 电流输入及边界设置 301 21.3.7 结果后处理 302 21.4 本章小结 304 第 22章 优化设计 305 22.1 优化设计简介 306 22.1.1 优化设计的基本概念 306 22.1.2 优化设计的一般表达式 306 22.1.3 优化设计分类 306 22.1.4 其他概念 307 22.2 优化设计实例——某定位基座拓扑优化设计 307 22.2.1 问题描述 308 22.2.2 几何建模 308 22.2.3 材料属性设置 308 22.2.4 网格划分 309 22.2.5 载荷及约束设置 309 22.2.6 模型求解 310 22.2.7 结果后处理 310 22.2.8 结果验算 310 22.3 优化设计实例——固定支架优化设计 311 22.3.1 问题描述 311 22.3.2 几何建模 312 22.3.3 材料属性设置 313 22.3.4 网格划分 314 22.3.5 静力学分析 314 22.3.6 拓扑优化 315 22.3.7 尺寸优化 316 22.3.8 结果后处理 320 22.4 本章小结 321 第 23章 流体力学分析 322 23.1 流体力学简介 323 23.1.1 流体静力学 323 23.1.2 流体动力学 323 23.1.3 WB 19.0流体仿真简介 324 23.2 流体力学分析实例——简易汽车流场分析 324 23.2.1 问题描述 325 23.2.2 几何建模 325 23.2.3 网格划分 326 23.2.4 边界组设置 327 23.2.5 CFX求解设置 328 23.2.6 模型求解 329 23.2.7 结果后处理 329 23.3 流体力学分析实例——高速列车流场分析 331 23.3.1 问题描述 332 23.3.2 几何建模 332 23.3.3 网格划分 332 23.3.4 边界组设置 333 23.3.5 Fluent求解设置 334 23.3.6 结果后处理 336 23.4 本章小结 337 第 24章 流固耦合分析 338 24.1 流固耦合简介 339 24.1.1 流体控制方程 339 24.1.2 固体控制方程 339 24.1.3 流固耦合方程 339 24.1.4 流固耦合仿真流程 340 24.2 流固耦合分析实例——收缩喷管流固耦合分析 340 24.2.1 问题描述 341 24.2.2 几何建模 341 24.2.3 流体网格划分 341 24.2.4 流体求解设置 342 24.2.5 流体结果后处理 344 24.2.6 结构场求解设置 344 24.2.7 结构场结果后处理 346 24.3 流固耦合分析实例——排气管道流固耦合分析 347 24.3.1 问题描述 347 24.3.2 几何建模 347 24.3.3 流体网格划分 347 24.3.4 流体求解设置 348 24.3.5 流体结果后处理 351 24.3.6 结构场求解设置 352 24.3.7 结构场结果后处理 353 24.4 本章小结 353 参考文献 354

封面

书名:ANSYS WORKBENCH 19.0基础入门与工程实践(附教学视频)

作者:江民圣

页数:368

定价:¥69.8

出版社:人民邮电出版社

出版日期:2018-11-01

ISBN:9787115496782

PDF电子书大小:158MB 高清扫描完整版