ANSYS Workbench 19.0基礎入門與工程實踐(附教學視頻)

配套教學視頻,CAE工程師必備,融入大量實戰經驗、知識講解與有限元分析思路
江民圣 (作者)

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1.內容新:本書是介紹新版本Workbench19.0的書籍,與軟件的更新迭代同步,對讀者和用戶有較強的吸引力;
2.案例全:同時圖書基于理論知識介紹,結合作者自身的工程經驗選用大量的貼合工程實際的案例,為讀者學習提供參考,涵蓋的學科方向廣泛,對讀者學習并投入實際工作能夠提供落地且實用的學習體驗。
3全程視頻:針對每一個操作,筆者都錄制了視頻,進行詳細講解,幫助讀者快速入門。目前市場上帶有視頻的書都銷售很好。
4.經驗豐富:筆者使用Ansys多年,了解其方方面面的知識,能有站在高出分析其優缺點,給出具體的解決方案。

內容摘要

本書基于Workbench 19.0有限元仿真平臺進行講解。首先介紹軟件的基本使用和操作方法,然后通過具體實例分析,詳細介紹軟件平臺的每一個功能??櫚睦礪芻『褪褂梅椒?。通過對每個操作步驟的具體說明,為讀者輕松入門和掌握最新版本的軟件使用提供有效的指導。
本書分為24章,涵蓋軟件通用功能的介紹,如幾何建模、網格劃分以及結果后處理等方面內容,同時包括靜力學分析、模態分析、諧響應分析、隨機振動分析、屈曲分析、熱力學分析、電磁場仿真以及流體力學分析等諸多領域的仿真講解,對仿真平臺進行了系統的介紹。
本書通俗易懂、案例豐富,與工程實際緊密貼合,特別適合有志于從事CAE仿真領域的學生、工程技術研發人員和科研人員。另外,本書也適合其他對有限元仿真感興趣的技術人員。

目錄

第 1章 初識ANSYS Workbench 19.0 1
1.1 ??榧蚪欏?
1.1.1 軟件啟動 2
1.1.2 外部模型接口 3
1.1.3 通用功能 4
1.1.4 拓撲優化 7
1.1.5 網格劃分 7
1.1.6 動力學分析 7
1.1.7 接觸功能 7
1.2 文件管理 8
1.2.1 文件類型 9
1.2.2 文件歸檔 10
1.3 項目新建 10
1.3.1 新建方法 10
1.3.2 項目保存 11
1.4 分析流程 12
1.5 實例操作 12
1.5.1 實例描述 12
1.5.2 幾何建?!?3
1.5.3 材料屬性設置 13
1.5.4 網格劃分 14
1.5.5 載荷及約束設置 14
1.5.6 模型求解 15
1.5.7 結果后處理 16
1.6 本章小結 17
第 2章 材料庫介紹 18
2.1 認識材料庫 19
2.2 材料庫的操作 19
2.2.1 材料屬性編輯 19
2.2.2 新建材料編輯 21
2.3 常用材料庫數據 23
2.3.1 線性靜力學分析 23
2.3.2 動力學分析 24
2.3.3 塑性變形分析 25
2.3.4 超彈性材料分析 25
2.3.5 熱力學分析 25
2.3.6 顯式動力學分析 26
2.4 本章小結 26
第3章 幾何建?!?7
3.1 認識DesignModeler 28
3.2 DM常用操作指南 28
3.2.1 開啟界面 28
3.2.2 草圖繪制 29
3.2.3 草圖修改 32
3.2.4 特征建?!?3
3.2.5 模型參數化 34
3.2.6 外部幾何模型導入 37
3.2.7 高級操作 39
3.3 認識SpaceClaim 41
3.4 SCDM常用操作指南 41
3.4.1 開啟界面 41
3.4.2 幾何建?!?2
3.4.3 模型編輯 46
3.5 建模應用舉例 48
3.5.1 DM建模實例 48
3.5.2 SCDM建模實例 53
3.6 本章小結 56
第4章 網格劃分 57
4.1 認識網格劃分功能 58
4.2 常用網格類型 58
4.3 網格劃分技術 59
4.3.1 掃掠法 59
4.3.2 四面體劃分法 62
4.3.3 自動劃分法 63
4.3.4 六面體主體法 63
4.3.5 多區域法 64
4.3.6 笛卡兒法 64
4.4 網格控制技術 65
4.4.1 全局網格控制 65
4.4.2 局部網格控制 66
4.4.3 網格質量檢查 69
4.5 ICEM CFD 19.0網格劃分簡介 72
4.6 TurboGrid 19.0網格劃分簡介 74
4.7 本章小結 74
第5章 結果后處理 75
5.1 認識后處理的功能 76
5.2 后處理的常用操作 76
5.2.1 結果查看 76
5.2.2 顯示方式 77
5.2.3 位移縮放 79
5.2.4 結果檢測 80
5.2.5 圖形表格創建 81
5.2.6 收斂性 84
5.2.7 圖表輸出 85
5.2.8 動畫輸出 86
5.3 本章小結 86
第6章 靜力學分析 87
6.1 基本理論介紹 88
6.2 線性靜力學分析實例——支架靜力分析 88
6.2.1 問題描述 88
6.2.2 分析模型建?!?9
6.2.3 材料屬性設置 90
6.2.4 網格劃分 91
6.2.5 載荷及約束設置 91
6.2.6 模型求解 93
6.2.7 結果后處理 94
6.3 線性靜力學分析實例——口型梁靜力分析 94
6.3.1 問題描述 95
6.3.2 分析模型建?!?5
6.3.3 材料屬性設置 97
6.3.4 網格劃分 97
6.3.5 載荷及約束設置 98
6.3.6 模型求解 99
6.3.7 結果后處理 100
6.4 線性靜力學分析實例——殼單元分析實例 101
6.4.1 問題描述 101
6.4.2 幾何建?!?01
6.4.3 材料屬性設置 102
6.4.4 網格劃分 102
6.4.5 載荷及約束設置 103
6.4.6 模型求解 103
6.4.7 結果后處理 103
6.4.8 實體模型計算結果對比 104
6.5 本章小結 106
第7章 接觸分析 107
7.1 接觸分析簡介 108
7.1.1 點-點接觸模型 108
7.1.2 點-面接觸模型 108
7.1.3 面-面接觸模型 109
7.2 接觸類型介紹 109
7.3 接觸分析實例——法蘭盤連接 110
7.3.1 問題描述 110
7.3.2 幾何建?!?10
7.3.3 材料屬性設置 111
7.3.4 接觸設置 111
7.3.5 網格劃分 112
7.3.6 載荷及約束設置 112
7.3.7 模型求解 113
7.3.8 結果后處理 113
7.4 接觸分析實例——螺栓連接 114
7.4.1 問題描述 114
7.4.2 幾何建?!?14
7.4.3 材料屬性設置 117
7.4.4 接觸設置 118
7.4.5 網格劃分 119
7.4.6 載荷及約束設置 119
7.4.7 模型求解 121
7.4.8 結果后處理 121
7.5 本章小結 123
第8章 模態分析 124
8.1 認識模態分析 125
8.2 自由模態分析實例——機床床身計算 126
8.2.1 問題描述 126
8.2.2 幾何建?!?26
8.2.3 材料屬性設置 127
8.2.4 網格劃分 128
8.2.5 模態求解設置 128
8.2.6 結果后處理 129
8.3 自由模態分析實例——變速箱箱體計算 130
8.3.1 問題描述 130
8.3.2 幾何建?!?30
8.3.3 材料屬性設置 131
8.3.4 網格劃分 131
8.3.5 模態求解設置 132
8.3.6 結果后處理 132
8.4 預應力模態分析實例——方板結構預應力模態分析 133
8.4.1 問題描述 133
8.4.2 幾何建?!?33
8.4.3 材料屬性設置 134
8.4.4 網格劃分 134
8.4.5 載荷及約束設置 135
8.4.6 模型求解 135
8.4.7 結果后處理 135
8.5 本章小結 136
第9章 諧響應分析 137
9.1 諧響應分析簡介 138
9.2 諧響應分析求解方法 138
9.2.1 完整法 139
9.2.2 模態疊加法 139
9.3 諧響應分析實例——支撐面板諧響應分析 139
9.3.1 問題描述 139
9.3.2 幾何建?!?39
9.3.3 材料屬性設置 140
9.3.4 網格劃分 141
9.3.5 邊界及諧波載荷設置 141
9.3.6 求解設置 141
9.3.7 模型求解 142
9.3.8 結果后處理 142
9.4 諧響應分析實例——電器控制柜諧響應分析 144
9.4.1 問題描述 144
9.4.2 幾何建?!?44
9.4.3 材料屬性設置 145
9.4.4 網格劃分 146
9.4.5 分析設置 146
9.4.6 模型求解 148
9.4.7 結果后處理 148
9.5 本章小結 150
第 10章 瞬態分析 151
10.1 瞬態分析簡介 152
10.1.1 直接法 152
10.1.2 迭代法 152
10.2 瞬態分析實例——某回轉結構瞬態分析 152
10.2.1 問題描述 153
10.2.2 幾何建?!?53
10.2.3 材料屬性設置 154
10.2.4 網格劃分 155
10.2.5 載荷及約束設置 155
10.2.6 求解設置 156
10.2.7 結果后處理 157
10.3 瞬態分析實例——單自由度滑塊運動分析 158
10.3.1 問題描述 158
10.3.2 幾何建?!?58
10.3.3 材料屬性設置 158
10.3.4 創建運動約束 158
10.3.5 網格劃分 160
10.3.6 載荷設置 160
10.3.7 求解設置 161
10.3.8 結果后處理 162
10.4 本章小結 163
第 11章 響應譜分析 164
11.1 響應譜分析簡介 165
11.1.1 單點響應譜 165
11.1.2 多點響應譜 166
11.2 響應譜分析實例——某橋架結構響應譜分析 166
11.2.1 問題描述 166
11.2.2 幾何建?!?67
11.2.3 材料屬性設置 167
11.2.4 網格劃分 168
11.2.5 模態求解設置 168
11.2.6 載荷譜加載 169
11.2.7 響應譜求解設置 170
11.2.8 結果后處理 170
11.3 響應譜分析實例——某駕駛室響應譜分析 171
11.3.1 問題描述 171
11.3.2 幾何建?!?71
11.3.3 材料屬性設置 172
11.3.4 網格劃分 172
11.3.5 模態求解設置 173
11.3.6 載荷譜加載 173
11.3.7 響應譜求解設置 174
11.3.8 結果后處理 174
11.4 本章小結 175
第 12章 隨機振動分析 176
12.1 隨機振動分析簡介 177
12.2 隨機振動分析實例——某轉軸隨機振動分析 177
12.2.1 問題描述 178
12.2.2 幾何建?!?78
12.2.3 材料屬性設置 178
12.2.4 網格劃分 179
12.2.5 模態求解設置 179
12.2.6 PSD載荷譜施加 180
12.2.7 求解計算 181
12.2.8 結果后處理 182
12.3 隨機振動分析實例——某直升機機載設備隨機振動分析 183
12.3.1 問題描述 183
12.3.2 幾何建?!?83
12.3.3 材料屬性設置 184
12.3.4 網格劃分 184
12.3.5 模態求解設置 184
12.3.6 PSD載荷譜施加 185
12.3.7 求解計算 186
12.3.8 結果后處理 186
12.4 本章小結 187
第 13章 顯式動力學分析 188
13.1 顯式動力學簡介 189
13.2 顯式動力學實例——子彈射擊簡單模擬 190
13.2.1 問題描述 190
13.2.2 幾何建?!?90
13.2.3 材料屬性設置 190
13.2.4 接觸設置 191
13.2.5 網格劃分 191
13.2.6 邊界及載荷施加 192
13.2.7 求解設置 193
13.2.8 結果后處理 193
13.3 顯式動力學實例——跌落分析 194
13.3.1 問題描述 194
13.3.2 幾何建?!?95
13.3.3 材料屬性設置 195
13.3.4 接觸設置 197
13.3.5 網格劃分 197
13.3.6 邊界及載荷施加 197
13.3.7 求解設置 198
13.3.8 結果后處理 198
13.4 本章小結 199
第 14章 剛體動力學分析 200
14.1 剛體動力學簡介 201
14.1.1 拉格朗日法 201
14.1.2 笛卡兒法 201
14.2 剛體動力學實例——壓力機分析 202
14.2.1 問題描述 202
14.2.2 幾何建?!?02
14.2.3 材料屬性設置 202
14.2.4 運動副設置 203
14.2.5 載荷及驅動設置 206
14.2.6 模型求解設置 207
14.2.7 結果后處理 207
14.3 剛體動力學實例——齒輪嚙合分析 208
14.3.1 問題描述 208
14.3.2 幾何建?!?08
14.3.3 材料屬性設置 209
14.3.4 運動副及接觸創建 209
14.3.5 網格劃分 210
14.3.6 載荷及驅動設置 211
14.3.7 模型求解設置 211
14.3.8 結果后處理 212
14.4 本章小結 212
第 15章 剛柔耦合分析 213
15.1 剛柔耦合分析簡介 214
15.2 剛柔耦合分析實例——曲柄滑塊機構分析 214
15.2.1 問題描述 215
15.2.2 幾何建?!?15
15.2.3 材料屬性設置 215
15.2.4 運動副設置 216
15.2.5 網格劃分 217
15.2.6 載荷及驅動設置 218
15.2.7 模型求解設置 218
15.2.8 結果后處理 219
15.3 剛柔耦合分析實例——挖掘機斗桿分析 219
15.3.1 問題描述 219
15.3.2 幾何建?!?20
15.3.3 材料屬性設置 220
15.3.4 運動副設置 221
15.3.5 載荷及驅動設置 223
15.3.6 網格劃分 224
15.3.7 模型求解設置 225
15.3.8 結果后處理 225
15.4 本章小結 226
第 16章 線性屈曲分析 227
16.1 線性屈曲分析簡介 228
16.2 線性屈曲分析實例——變截面壓桿屈曲分析 229
16.2.1 問題描述 229
16.2.2 幾何建?!?29
16.2.3 材料屬性設置 231
16.2.4 網格劃分 231
16.2.5 載荷及約束設置 231
16.2.6 靜力學求解 232
16.2.7 屈曲分析 232
16.2.8 結果后處理 233
16.3 線性屈曲分析實例——真空管道屈曲分析 233
16.3.1 問題描述 233
16.3.2 幾何建?!?34
16.3.3 材料屬性設置 234
16.3.4 網格劃分 235
16.3.5 載荷及約束設置 235
16.3.6 靜力學求解 237
16.3.7 屈曲分析 237
16.3.8 結果后處理 237
16.4 本章小結 237
第 17章 疲勞分析 238
17.1 疲勞分析簡介 239
17.2 疲勞分析實例——某叉車貨叉疲勞壽命分析 241
17.2.1 問題描述 241
17.2.2 幾何建?!?41
17.2.3 材料屬性設置 241
17.2.4 網格劃分 242
17.2.5 載荷及約束設置 242
17.2.6 靜力求解 243
17.2.7 疲勞求解 243
17.2.8 結果后處理 244
17.3 疲勞分析實例——發動機連桿疲勞強度分析 245
17.3.1 問題描述 245
17.3.2 幾何建?!?45
17.3.3 材料屬性設置 245
17.3.4 網格劃分 246
17.3.5 載荷及約束設置 247
17.3.6 靜力求解 248
17.3.7 疲勞求解 248
17.3.8 結果后處理 249
17.4 本章小結 250
第 18章 子模型分析 251
18.1 子模型分析簡介 252
18.2 子模型分析實例——直角支撐結構應力分析 253
18.2.1 問題描述 253
18.2.2 幾何建?!?53
18.2.3 材料屬性設置 255
18.2.4 整體模型網格劃分 255
18.2.5 整體模型邊界及載荷設置 256
18.2.6 子模型網格劃分 256
18.2.7 子模型邊界設置 256
18.2.8 子模型結果后處理 257
18.2.9 子模型邊界驗證 258
18.3 子模型分析實例——凹槽板子模型分析 259
18.3.1 問題描述 259
18.3.2 幾何建?!?60
18.3.3 材料屬性設置 261
18.3.4 整體模型網格劃分 261
18.3.5 整體模型邊界及載荷設置 262
18.3.6 整體模型求解 262
18.3.7 子模型網格劃分 262
18.3.8 子模型邊界設置 263
18.3.9 子模型結果后處理 263
18.3.10 子模型邊界驗證 264
18.4 本章小結 264
第 19章 熱分析 265
19.1 熱分析簡介 266
19.2 熱分析實例——水杯穩態熱分析 267
19.2.1 問題描述 267
19.2.2 幾何建?!?67
19.2.3 材料屬性設置 269
19.2.4 網格劃分 269
19.2.5 載荷及約束設置 270
19.2.6 模型求解 270
19.2.7 結果后處理 270
19.3 熱分析實例——散熱片瞬態熱分析 271
19.3.1 問題描述 271
19.3.2 幾何建?!?72
19.3.3 材料屬性設置 273
19.3.4 網格劃分 274
19.3.5 載荷及約束設置 274
19.3.6 模型求解 275
19.3.7 結果后處理 275
19.4 本章小結 276
第 20章 熱-力耦合分析 277
20.1 熱-力耦合分析簡介 278
20.2 熱-力耦合分析實例——固支梁熱應力分析 279
20.2.1 問題描述 279
20.2.2 幾何建?!?80
20.2.3 材料屬性設置 280
20.2.4 網格劃分 280
20.2.5 瞬態傳熱分析 281
20.2.6 熱應力分析 281
20.2.7 結果后處理 281
20.3 熱-力耦合分析實例——活塞熱機耦合分析 282
20.3.1 問題描述 282
20.3.2 幾何建?!?83
20.3.3 材料屬性設置 283
20.3.4 網格劃分 285
20.3.5 穩態傳熱分析 285
20.3.6 熱-力耦合分析 286
20.3.7 結果后處理 289
20.4 本章小結 289
第 21章 電磁場分析 290
21.1 電磁場分析簡介 291
21.2 電磁場分析實例——條形磁性體磁場分析 293
21.2.1 問題描述 293
21.2.2 幾何建?!?93
21.2.3 材料屬性設置 295
21.2.4 創建變量 296
21.2.5 網格劃分 296
21.2.6 載荷及邊界設置 297
21.2.7 結果后處理 297
21.3 電磁場分析實例——通電線圈磁場分布 298
21.3.1 問題描述 298
21.3.2 幾何建?!?99
21.3.3 材料屬性設置 300
21.3.4 創建變量 300
21.3.5 網格劃分 301
21.3.6 電流輸入及邊界設置 301
21.3.7 結果后處理 302
21.4 本章小結 304
第 22章 優化設計 305
22.1 優化設計簡介 306
22.1.1 優化設計的基本概念 306
22.1.2 優化設計的一般表達式 306
22.1.3 優化設計分類 306
22.1.4 其他概念 307
22.2 優化設計實例——某定位基座拓撲優化設計 307
22.2.1 問題描述 308
22.2.2 幾何建?!?08
22.2.3 材料屬性設置 308
22.2.4 網格劃分 309
22.2.5 載荷及約束設置 309
22.2.6 模型求解 310
22.2.7 結果后處理 310
22.2.8 結果驗算 310
22.3 優化設計實例——固定支架優化設計 311
22.3.1 問題描述 311
22.3.2 幾何建?!?12
22.3.3 材料屬性設置 313
22.3.4 網格劃分 314
22.3.5 靜力學分析 314
22.3.6 拓撲優化 315
22.3.7 尺寸優化 316
22.3.8 結果后處理 320
22.4 本章小結 321
第 23章 流體力學分析 322
23.1 流體力學簡介 323
23.1.1 流體靜力學 323
23.1.2 流體動力學 323
23.1.3 WB 19.0流體仿真簡介 324
23.2 流體力學分析實例——簡易汽車流場分析 324
23.2.1 問題描述 325
23.2.2 幾何建?!?25
23.2.3 網格劃分 326
23.2.4 邊界組設置 327
23.2.5 CFX求解設置 328
23.2.6 模型求解 329
23.2.7 結果后處理 329
23.3 流體力學分析實例——高速列車流場分析 331
23.3.1 問題描述 332
23.3.2 幾何建?!?32
23.3.3 網格劃分 332
23.3.4 邊界組設置 333
23.3.5 Fluent求解設置 334
23.3.6 結果后處理 336
23.4 本章小結 337
第 24章 流固耦合分析 338
24.1 流固耦合簡介 339
24.1.1 流體控制方程 339
24.1.2 固體控制方程 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 流固耦合分析實例——收縮噴管流固耦合分析 340
24.2.1 問題描述 341
24.2.2 幾何建?!?41
24.2.3 流體網格劃分 341
24.2.4 流體求解設置 342
24.2.5 流體結果后處理 344
24.2.6 結構場求解設置 344
24.2.7 結構場結果后處理 346
24.3 流固耦合分析實例——排氣管道流固耦合分析 347
24.3.1 問題描述 347
24.3.2 幾何建?!?47
24.3.3 流體網格劃分 347
24.3.4 流體求解設置 348
24.3.5 流體結果后處理 351
24.3.6 結構場求解設置 352
24.3.7 結構場結果后處理 353
24.4 本章小結 353
參考文獻 354

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作者介紹

江民圣 兼職某企業研究院擔任CAE仿真工程師以及研發項目經理職位,負責同浙大、 北京航空航天大學等高校的研發項目,目前已申請專利1項,學習至今 已發表論文多篇,其中EI收錄2篇,同時創建公眾號與知乎專欄“CAE仿真空間”, 撰寫、分享和交流CAE仿真技術,得到眾多網友及業內人士的關注。

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