WORKBEnch18.0有限分析案例详解

本书特色

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本书以ANSYS公司有限元分析软件Workbench 18.0为操作平台，详细介绍了软件的功能及应用。全书共分为19章，首先以各个分析模块为基础，介绍ANSYS Workbench 18.0的建模、网格划分、分析设置、结果后处理，然后以项目范例为指导，讲解Workbench在结构静力学分析、模态分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、接触分析、显示动力学分析、复合材料分析、疲劳分析、多体动力学分析、稳态热力学分析、瞬态热力学分析、流体动力学分析、电场分析、磁场分析及多物理场耦合分析中的应用。随书附赠书中案例所用的源文件，供读者在学习本书时进行操作练习和参考。
本书工程实例丰富，讲解详尽，内容安排循序渐进，既适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电气工程、能源、电子通信、航空航天等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用，也可以作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。

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内容简介

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本书基础理论与实例详解并重，既是ANSYS Workbench初学者的学习教材，也可以作为对ANSYS Workbench有一定基础的用户制定工程问题分析方案、精通高级前后处理与求解技术的参考书。
除详细讲解基本知识外，还介绍了ANSYS Workbench在各个行业中的应用。案例部分设置了多个行业门类，让读者在掌握基本操作技巧的同时，也对细化的相关设计分析应用有一个大致的了解，这也是我们要达到的目标。
内容编排上注重难易结合，通过给出一个或者多个应用实例，帮助读者掌握相关的使用技巧，一目了然地了解该类问题的特点和分析方法。
本书每个工程实例都给出了详细的操作步骤，读者可以很轻松地按照书中的指示，一步一步地完成软件操作，同时编写过程用醒目的提示指出了读者容易遇到的困扰和错误操作。

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作者简介

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丁源，高级工程师，已从事机械设计及仿真计算工作十余年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等软件，曾出版《UG NX 8.0中文版从入门到精通》等计算

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目录

第1章 有限元基本理论 11.1 有限元法发展综述 11.1.1 有限元法的孕育过程及诞生和发展 21.1.2 有限元法的基本思想 21.1.3 有限元的应用及其发展趋势 41.2 有限元分析基本理论 61.2.1 有限元分析的基本概念和计算步骤 61.2.2 基于*小势能原理的有限元法 131.2.3 杆系结构的非线性分析理论 171.2.4 稳定计算理论 261.3 本章小结 28第2章 ANSYS Workbench 18.0概述 292.1 ANSYS Workbench 18.0平台及模块 292.1.1 Workbench平台界面 302.1.2 菜单栏 302.1.3 工具栏 362.1.4 工具箱 362.2 DesignModeler 18.0几何建模 402.2.1 DesignModeler几何建模平台 402.2.2 菜单栏 412.2.3 工具栏 482.2.4 常用命令栏 502.2.5 Tree Outline（模型树） 502.2.6 DesignModeler几何建模实例——连接板 522.3 ANSYS SpaceClaim Direct Modeler几何建模 602.3.1 SpaceClaim几何建模平台 602.3.2 菜单选项卡 612.4 ANSYS SpaceClaim Direct Modeler几何建模实例 642.5 ANSYS Meshing 18.0网格划分平台 682.5.1 Meshing网格划分适用领域 682.5.2 Meshing网格划分方法 682.5.3 Meshing网格默认设置 712.5.4 Meshing网格尺寸设置 722.5.5 Meshing网格Patch Conforming选项 752.5.6 Meshing网格膨胀层设置 792.5.7 Meshing网格高级选项 802.5.8 Meshing网格评估统计 812.6 ANSYS Meshing 18.0网格划分实例 812.6.1 应用实例1——网格尺寸控制 812.6.2 应用实例2——扫掠网格划分 872.6.3 外部网格导入实例1——CDB网格导入 932.6.4 外部网格导入实例2——CDB网格导入 972.7 ANSYS Mechanical 18.0后处理 992.7.1 查看结果 992.7.2 结果显示 1022.7.3 变形显示 1022.7.4 应力和应变 1032.7.5 接触结果 1042.7.6 自定义结果显示 1042.8 本章小结 105第3章 结构静力学分析案例详解 1063.1 线性静力分析简介 1063.1.1 线性静力分析 1063.1.2 线性静力分析流程 1073.1.3 线性静力分析基础 1073.2 静力学分析实例1——实体静力分析 1083.2.1 问题描述 1083.2.2 启动Workbench并建立分析项目 1083.2.3 导入创建几何体 1093.2.4 添加材料库 1093.2.5 添加模型材料属性 1113.2.6 划分网格 1123.2.7 施加载荷与约束 1123.2.8 结果后处理 1143.2.9 保存与退出 1153.2.10 读者演练 1163.3 静力学分析实例2——梁单元线性静力分析 1163.3.1 问题描述 1163.3.2 启动Workbench并建立分析项目 1173.3.3 创建几何体 1173.3.4 添加材料库 1213.3.5 添加模型材料属性 1223.3.6 划分网格 1233.3.7 施加载荷与约束 1243.3.8 结果后处理 1253.3.9 保存与退出 1263.3.10 读者演练 1273.4 静力学分析实例3——板单元静力分析 1273.4.1 问题描述 1283.4.2 启动Workbench并建立分析项目 1283.4.3 导入创建几何体 1283.4.4 添加材料库 1293.4.5 添加模型材料属性 1303.4.6 划分网格 1303.4.7 施加载荷与约束 1313.4.8 结果后处理 1323.4.9 保存与退出 1333.4.10 读者演练 1333.5 静力学分析实例4——子模型静力分析 1343.5.1 问题描述 1343.5.2 启动Workbench并建立分析项目 1343.5.3 导入创建几何体 1343.5.4 添加材料库 1353.5.5 添加模型材料属性 1373.5.6 划分网格 1383.5.7 施加载荷与约束 1383.5.8 结果后处理 1403.5.9 子模型分析 1413.5.10 保存并退出 1453.6 本章小结 145第4章 模态分析案例详解 1464.1 结构动力学分析简介 1464.1.1 结构动力学分析 1464.1.2 结构动力学分析的阻尼 1474.2 模态分析简介 1474.2.1 模态分析 1474.2.2 模态分析基础 1484.2.3 预应力模态分析 1484.3 模态分析实例1——模态分析 1494.3.1 问题描述 1494.3.2 启动Workbench并建立分析项目 1494.3.3 创建几何体 1504.3.4 添加材料库 1504.3.5 添加模型材料属性 1524.3.6 划分网格 1534.3.7 施加载荷与约束 1534.3.8 结果后处理 1544.3.9 保存与退出 1574.4 模态分析实例2——有预应力模态分析 1574.4.1 问题描述 1574.4.2 启动Workbench并建立分析项目 1574.4.3 创建几何体 1584.4.4 添加材料库 1584.4.5 添加模型材料属性 1604.4.6 划分网格 1614.4.7 施加载荷与约束 1614.4.8 模态分析 1634.4.9 后处理 1634.4.10 保存与退出 1654.5 模态分析实例3——有预应力模态分析 1654.5.1 问题描述 1654.5.2 修改外载荷数据 1664.5.3 模态分析 1664.5.4 后处理 1664.5.5 保存与退出 1684.5.6 结论 1684.6 本章小结 168第5章 谐响应分析案例详解 1695.1 谐响应分析简介 1695.1.1 谐响应分析 1695.1.2 谐响应分析的载荷与输出 1705.1.3 谐响应分析通用方程 1705.2 谐响应分析实例1——梁单元谐响应分析 1705.2.1 问题描述 1705.2.2 启动Workbench并建立分析项目 1715.2.3 创建模态分析项目 1725.2.4 材料选择 1725.2.5 施加载荷与约束 1725.2.6 模态分析 1745.2.7 后处理 1745.2.8 创建谐响应分析项目 1765.2.9 施加载荷与约束 1765.2.10 谐响应计算 1775.2.11 结果后处理 1785.2.12 保存与退出 1795.3 谐响应分析实例2——实体模型谐响应分析 1805.3.1 问题描述 1805.3.2 启动Workbench并建立分析项目 1805.3.3 材料选择 1815.3.4 施加载荷与约束 1815.3.5 模态分析 1835.3.6 后处理 1835.3.7 谐响应分析设置和求解 1855.3.8 谐响应计算 1865.3.9 结果后处理 1865.3.10 保存与退出 1885.4 本章小结 188第6章 响应谱分析案例详解 1896.1 响应谱分析简介 1896.1.1 频谱的定义 1896.1.2 响应谱分析的基本概念 1906.2 响应谱分析实例1——简单桥梁响应谱分析 1926.2.1 问题描述 1926.2.2 启动Workbench并建立分析项目 1936.2.3 导入几何体模型 1936.2.4 静态力学分析 1946.2.5 添加材料库 1946.2.6 划分网格 1946.2.7 施加约束 1956.2.8 模态分析 1976.2.9 结果后处理 1976.2.10 响应谱分析 1986.2.11 添加加速度谱 1996.2.12 后处理 1996.2.13 保存与退出 2016.3 响应谱分析实例2——建筑物框架响应谱分析 2016.3.1 问题描述 2016.3.2 启动Workbench并建立分析项目 2026.3.3 导入几何体模型 2036.3.4 静态力学分析 2036.3.5 添加材料库 2046.3.6 划分网格 2046.3.7 施加约束 2056.3.8 模态分析 2066.3.9 结果后处理 2066.3.10 响应谱分析 2076.3.11 添加加速度谱 2086.3.12 后处理 2096.3.13 保存与退出 2106.4 本章小结 210第7章 随机振动分析案例详解 2117.1 随机振动分析简介 2117.2 随机振动分析实例1——简单桥梁随机振动分析 2127.2.1 问题描述 2127.2.2 启动Workbench并建立分析项目 2137.2.3 导入几何体模型 2137.2.4 静态力学分析 2147.2.5 添加材料库 2147.2.6 划分网格 2157.2.7 施加约束 2167.2.8 模态分析 2177.2.9 结果后处理 2177.2.10 随机振动分析 2197.2.11 添加加速度谱 2197.2.12 后处理 2207.2.13 保存与退出 2217.3 随机振动分析实例2——建筑物框架随机振动分析 2217.3.1 问题描述 2227.3.2 启动Workbench并建立分析项目 2227.3.3 导入几何体模型 2237.3.4 静态力学分析 2237.3.5 添加材料库 2247.3.6 划分网格 2247.3.7 施加约束 2257.3.8 模态分析 2267.3.9 结果后处理 2267.3.10 随机振动分析 2277.3.11 添加加速度谱 2277.3.12 后处理 2287.3.13 保存与退出 2297.4 本章小结 229第8章 瞬态动力学分析案例详解 2308.1 瞬态动力学分析简介 2308.1.1 瞬态动力学分析 2308.1.2 瞬态动力学分析基本公式 2308.2 瞬态动力学分析实例1——蜗轮蜗杆传动分析 2318.2.1 问题描述 2318.2.2 启动Workbench并建立分析项目 2318.2.3 导入几何体模型 2328.2.4 瞬态动力学分析参数设置 2338.2.5 添加材料库 2348.2.6 划分网格 2348.2.7 施加约束 2348.2.8 结果后处理 2358.2.9 保存与退出 2378.3 瞬态动力学分析实例2——活塞运动分析 2378.3.1 问题描述 2378.3.2 启动Workbench并建立分析项目 2388.3.3 导入几何体模型 2388.3.4 瞬态动力学分析属性设置 2398.3.5 添加材料库 2418.3.6 划分网格 2428.3.7 施加约束 2428.3.8 结果后处理 2438.3.9 保存与退出 2448.4 活塞运动优化分析 2458.5 本章小结 247第9章 接触分析案例详解 2489.1 接触分析简介 2489.2 静态接触分析实例——铝合金板孔受力分析 2509.2.1 问题描述 2509.2.2 启动Workbench并建立分析项目 2509.2.3 建立几何体模型 2509.2.4 添加材料库 2529.2.5 添加模型材料属性 2529.2.6 创建接触 2529.2.7 划分网格 2529.2.8 施加载荷与约束 2549.2.9 结果后处理 2549.2.10 保存与退出 2569.3 本章小结 256第10章 显示动力学分析案例详解 25710.1 显示动力学分析简介 25710.2 显示动力学分析实例1——钢球撞击金属网分析 25810.2.1 问题描述 25910.2.2 启动Workbench并建立分析项目 25910.2.3 启动Workbench LS-DYNA建立项目 26010.2.4 材料选择与赋予 26010.2.5 建立项目分析 26110.2.6 分析前处理 26210.2.7 施加载荷 26210.2.8 结果后处理 26410.2.9 保存与退出 26610.3 显示动力学分析实例2——金属块穿透钢板分析 26610.3.1 问题描述 26610.3.2 启动Workbench并建立分析项目 26610.3.3 绘制几何模型 26710.3.4 材料选择 26910.3.5 显示动力学分析前处理 27110.3.6 施加约束 27210.3.7 结果后处理 27310.3.8 启动AUTODYN软件 27410.3.9 LS-DYNA计算 27610.3.10 保存与退出 27810.4 本章小结 278第11章 复合材料分析案例详解 27911.1 复合材料概论 27911.2 ANSYS ACP模块功能概述 28011.3 复合材料静力学分析实例——复合板受力分析 28311.3.1 问题描述 28311.3.2 启动Workbench软件 28411.3.3 静力分析项目 28411.3.4 定义复合材料数据 28511.3.5 数据更新 28711.3.6 ACP复合材料定义 28811.3.7 有限元计算 29311.3.8 后处理 29411.3.9 ACP专业后处理工具 29411.3.10 保存与退出 29611.4 本章小结 296第12章 疲劳分析案例详解 29712.1 疲劳分析简介 29712.2 疲劳分析实例——轴疲劳分析 29912.2.1 问题描述 29912.2.2 启动Workbench并建立分析项目 30012.2.3 导入几何模型 30012.2.4 添加材料库 30012.2.5 添加模型材料属性 30012.2.6 划分网格 30112.2.7 施加载荷与约束 30212.2.8 结果后处理 30312.2.9 添加Fatigue Tool工具 30412.2.10 疲劳分析 30412.2.11 保存与退出 30612.3 本章小结 306第13章 多体动力学分析案例详解 30713.1 多体动力学分析简介 30713.2 多体动力学分析实例——挖掘机臂运动分析 30813.2.1 问题描述 30813.2.2 启动Workbench并建立分析项目 30813.2.3 导入几何模型 30913.2.4 多体动力学分析 30913.2.5 添加材料库 31213.2.6 划分网格 31213.2.7 施加约束 31213.2.8 结果后处理 31413.2.9 保存与退出 31513.3 本章小结 316第14章 稳态热力学分析案例详解 31714.1 热力学分析简介 31714.1.1 热力学分析目的 31714.1.2 热力学分析 31714.1.3 基本传热方式 31814.2 稳态热力学分析实例1——热传递分析 31914.2.1 问题描述 31914.2.2 启动Workbench并建立分析项目 31914.2.3 导入几何模型 32014.2.4 创建分析项目 32014.2.5 添加材料库 32114.2.6 添加模型材料属性 32214.2.7 划分网格 32314.2.8 施加载荷与约束 32314.2.9 结果后处理 32414.2.10 保存与退出 32614.3 稳态热力学分析实例2——热对流分析 32614.3.1 问题描述 32714.3.2 启动Workbench并建立分析项目 32714.3.3 导入几何模型 32714.3.4 创建分析项目 32814.3.5 添加材料库 32814.3.6 添加模型材料属性 33014.3.7 划分网格 33014.3.8 施加载荷与约束 33114.3.9 结果后处理 33214.3.10 保存与退出 33314.3.11 读者演练 33314.4 稳态热力学分析实例3——热辐射分析 33414.4.1 案例介绍 33414.4.2 启动Workbench并建立分析项目 33414.4.3 定义材料参数 33414.4.4 导入模型 33514.4.5 划分网格 33514.4.6 定义荷载 33714.4.7 后处理 33814.4.8 保存并退出 34014.5 本章小结 340第15章 瞬态热力学分析案例详解 34115.1 热力学分析简介 34115.1.1 瞬态热力学分析目的 34115.1.2 瞬态热力学分析 34115.2 瞬态热力学分析实例1——散热片瞬态热学分析 34215.2.1 问题描述 34215.2.2 启动Workbench并建立分析项目 34215.2.3 创建瞬态热分析 34215.2.4 施加载荷与约束 34315.2.5 后处理 34315.2.6 保存与退出 34415.3 瞬态热学分析实例2——高温钢球瞬态热学分析 34415.3.1 问题描述 34415.3.2 启动Workbench并建立分析项目 34515.3.3 创建瞬态热分析 34515.3.4 施加载荷与约束 34615.3.5 后处理 34715.3.6 保存与退出 34815.4 本章小结 348第16章 流体动力学分析案例详解 34916.1 流体动力学分析简介 34916.1.1 流体动力学分析 34916.1.2 CFD基础 35216.2 流体动力学实例1——CFX内流场分析 35916.2.1 问题描述 36016.2.2 启动Workbench并建立分析项目 36016.2.3 创建几何体模型 36016.2.4 网格划分 36116.2.5 流体动力学前处理 36216.2.6 流体计算 36416.2.7 结果后处理 36516.3 流体动力学实例2——Fluent流场分析 36716.3.1 问题描述 36716.3.2 软件启动与保存 36816.3.3 导入几何数据文件 36816.3.4 网格设置 36916.3.5 进入Fluent平台 37116.3.6 材料选择 37316.3.7 设置几何属性 37316.3.8 流体边界条件 37416.3.9 求解器设置 37516.3.10 结果后处理 37616.3.11 Post后处理 37816.4 流体动力学实例3——Icepak流场分析 38016.4.1 问题描述 38216.4.2 软件启动与保存 38216.4.3 导入几何数据文件 38316.4.4 添加Icepak模块 38416.4.5 求解分析 38716.4.6 Post后处理 38916.4.7 静态力学分析 39016.5 本章小结 392第17章 电场分析案例详解 39317.1 电磁场基本理论 39317.1.1 麦克斯韦方程 39317.1.2 一般形式的电磁场微分方程 39417.1.3 电磁场中常见边界条件 39517.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析 39617.1.5 ANSOFT软件电磁分析 39617.2 Maxwell静态电场分析实例——同轴电缆电场计算 39717.2.1 启动Maxwell 16.0并建立分析项目 39817.2.2 建立几何模型 39817.2.3 建立求解器及求解域 40017.2.4 添加材料 40017.2.5 边界条件设置 40117.2.6 求解计算 40217.2.7 图表显示 40317.2.8 Workbench平台中加载Maxwell工程文件 40517.2.9 保存与退出 40517.3 Maxwell直流传导分析实例——焊接位置的电场分析 40517.3.1 启动Workbench并建立分析项目 40617.3.2 几何模型导入 40617.3.3 建立求解器 40717.3.4 添加材料 40717.3.5 边界条件设置 40817.3.6 求解计算 40917.3.7 网格划分 40917.3.8 后处理 41017.3.9 保存与退出 41117.4 本章小结 411第18章 磁场分析案例详解 41218.1 ANSOFT软件磁场分析 41218.2 Maxwell静态磁场分析实例——磁场力计算 41318.2.1 启动Workbench并建立分析项目 41318.2.2 建立几何模型 41418.2.3 建立求解器及求解域 41818.2.4 添加材料 41918.2.5 边界条件设置 41918.2.6 求解计算 42018.2.7 参数化扫描 42218.2.8 保存与退出 42318.3 Maxwell涡流磁场分析实例——金属块涡流损耗 42418.3.1 启动Workbench并建立分析项目 42418.3.2 几何模型的导入 42518.3.3 建立求解器 42518.3.4 添加材料 42618.3.5 边界条件设置 42618.3.6 求解计算 42718.3.7 损耗计算 42918.3.8 保存与退出 42918.4 Maxwell瞬态磁场分析实例——金属块涡流损耗 43018.4.1 启动Workbench并建立分析项目 43018.4.2 建立求解器 43118.4.3 建立几何模型 43118.4.4 添加材料 43218.4.5 边界条件设置 43318.4.6 网格划分 43418.4.7 求解计算 43518.4.8 图表显示 43718.4.9 3D图表显示 43818.4.10 保存与退出 43918.5 本章小结 439第19章 多物理场耦合分析案例详解 44019.1 多物理场耦合分析简介 44019.1.1 多物理场耦合分析 44019.1.2 多物理场应用场合 44119.2 耦合实例1——Maxwell和Mechanical线圈电磁结构瞬态耦合 44219.2.1 问题描述 44219.2.2 软件启动与保存 44319.2.3 导入几何数据文件 44319.2.4 求解器与求解域的设置 44419.2.5 赋予材料属性 44419.2.6 添加激励 44519.2.7 模型检查与计算 44719.2.8 后处理 44819.2.9 创建电磁分析环境 44919.2.10 创建力学分析和数据共享 45019.2.11 材料设置 45119.2.12 网格划分 45219.2.13 添加边界条件与映射激励 45219.2.14 求解计算 45419.2.15 后处理 45419.2.16 关闭Workbench平台 45519.3 耦合实例2——FLUENT和Mechanical流体结构耦合分析 45519.3.1 载入工程文件 45519.3.2 结构力学计算 45519.3.3 材料设置 45719.3.4 网格划分 45819.3.5 添加边界条件与映射激励 45819.3.6 求解计算 45919.3.7 后处理 46019.3.8 读者演练 46019.4 耦合实例3——Maxwell和Mechanical线圈电磁结构瞬态耦合 46119.4.1 问题描述 46119.4.2 软件启动与保存 46119.4.3 导入几何数据文件 46119.4.4 求解器与求解域的设置 46219.4.5 赋予材料属性 46319.4.6 添加激励 46419.4.7 模型检查与计算 46619.4.8 后处理 46719.4.9 创建力学分析和数据共享 46919.4.10 材料设置 47019.4.11 网格划分 47119.4.12 添加边界条件与映射激励 47119.4.13 求解计算 47319.4.14 后处理 47319.4.15 关闭Workbench平台 47419.5 耦合实例4——Maxwell和Icepak电磁热流耦合 47419.5.1 问题描述 47419.5.2 软件启动与保存 47519.5.3 建立电磁分析 47519.5.4 几何模型的建立 47619.5.5 求解域的设置 48019.5.6 赋予材料属性 48019.5.7 添加激励 48119.5.8 分析步创建 48219.5.9 模型检查与计算 48219.5.10 后处理 48319.5.11 创建几何数据共享 48419.5.12 添加Icepak模块 48519.5.13 求解分析 48819.5.14 Post后处理 49019.6 本章小结 491附录A Simplorer电力电子系统仿真模块 492附录B ANSYS Workbench平台ACT模块 496参考文献 498

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书名:WORKBEnch18.0有限分析案例详解

作者:丁金滨

页数:未知

定价:¥99.0

出版社:清华大学出版社

出版日期:2019-11-27

ISBN:9787302540496

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