ANSYS Workbench 16.0有限元分析从入门到精通
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《ANSYS Workbench 16.0有限元分析从入门到精通》以ANSYS 16.0版本为依据，对ANSYS Workbench分析的基本思路、操作步骤、应用技巧进行了详细介绍，并结合典型工程应用实例详细讲述了 ANSYS Workbench的具体工程应用方法。《ansys workbench 16.0有限元分析从入门到精通》共13章，前4章为操作基础，详细介绍了ansys workbench分析全流程的基本步骤和方法；其中包括ansys workbench 16.0入门、designmodeler应用程序、mechanical应用程序和一般网格控制。后9章为专题实例，按不同的分析专题讲解了各种分析专题的参数设置方法与技巧；其中包括结构静力学分析、模态分析、屈曲分析、谐响应分析、响应谱分析、振动分析、非线性分析、热分析和优化设计等。
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作者简介：CAD/CAM/CAE技术联盟，是一个cad/cam/cae技术研讨、工程开发、培训咨询和图书创作的工程技术人员协作联盟，包含20多位专职和众多兼职cad/cam/cae工程技术专家。负责人由Autodesk中国认证考试中心首席专家担任，负责Autodesk中国官方认证考试大纲制定、题库建设、技术咨询和师资力量培训工作，成员精通Autodesk系列软件。其创作的很多教材成为国内具有引导性的旗帜作品，在国内相关专业方向图书创作领域具有举足轻重的地位。
第1章 ANSYS Workbench 16.0入门
1.1 ANSYS Workbench概述
1.1.1 ANSYS Workbench的特点
1.1.2 ANSYS Workbench 应用分类
1.1.3 ANSYS Workbench系统要求和启动
1.1.4 ANSYS Workbench 16.0的设计流程
1.2 ANSYS Workbench分析的基本过程
1.2.1 前处理
1.2.2 加载并求解
1.2.3 后处理
1.3 ANSYS 16.0的图形界面
1.3.1 工具箱
1.3.2 Workbench选项窗口
1.4 Workbench 文档管理
1.4.1 目录结构
1.4.2 显示文件明细
1.4.3 打包文件
1.5 项目概图
1.5.1 系统和单元格
1.5.2 单元格的类型
1.5.3 了解单元格状态
1.5.4 项目概图中的链接
1.5.5 创建项目概图实例
1.6 材料特性应用程序
1.6.1 材料库
1.6.2 添加库中的材料
1.6.3 添加新材料
第2章 DesignModeler应用程序
2.1 DesignModeler简介
2.1.1 进入DesignModeler
2.1.2 操作界面介绍
2.1.3 DesignModeler和CAD类文件交互
2.1.4 DesignModeler中几何体的分类
2.1.5 帮助文档
2.2 DesignModeler的操作
2.2.1 图形控制
2.2.2 光标模式
2.2.3 选择过滤器
2.2.4 快捷菜单
2.3 绘制草图
2.3.1 长度单位制
2.3.2 创建新平面
2.3.3 创建新草图
2.3.4 工具箱
2.3.5 草绘附件
2.3.6 草图绘制实例—机缸垫草图
2.4 特性建模
2.4.1 拉伸
2.4.2 旋转
2.4.3 扫掠
2.4.4 放样
2.4.5 抽壳
2.4.6 倒圆
2.4.7 倒角
2.4.8 特征建模实例1—基台
2.5 体操作
2.5.1 镜像
2.5.2 移动
2.5.3 缝合
2.5.4 阵列特征
2.5.5 布尔操作
2.5.6 直接创建几何体
2.5.7 三维特征实例2—链轮
2.6 概念建模
2.6.1 概念建模工具
2.6.2 定义横截面
2.6.3 面操作
2.6.4 概念建模实例—框架
第3章 Mechanical应用程序
3.1 Mechanical概述
3.2 Mechanical 界面
3.2.1 Mechanical菜单栏
3.2.2 工具栏
3.2.3 树形目录
3.2.4 属性窗格
3.2.5 绘图区域
3.3 基本分析步骤
3.4 一个简单的分析实例
3.4.1 问题描述
3.4.2 项目概图
3.4.3 前处理
3.4.4 求解
3.4.5 结果
3.4.6 报告
第4章 一般网格控制
4.1 网格划分平台
4.1.1 网格划分概述
4.1.2 网格划分流程
4.1.3 分析类型
4.2 网格划分方法
4.2.1 自动划分方法
4.2.2 四面体
4.2.3 扫掠
4.2.4 多区域
4.3 全局网格控制
4.3.1 相关性和关联中心
4.3.2 全局单元尺寸
4.3.3 初始尺寸种子
4.3.4 平滑和过渡
4.3.5 跨度中心角
4.3.6 高级尺寸功能
4.4 局部网格控制
4.4.1 局部尺寸
4.4.2 接触尺寸
4.4.3 细化
4.4.4 映射面划分
4.4.5 匹配控制
4.4.6 收缩控制
4.4.7 膨胀
4.5 网格工具
4.5.1 生成网格
4.5.2 截面位面
4.5.3 命名选项
4.6 网格划分实例—三通管网格划分
4.6.1 定义几何
4.6.2 Mechanical默认与CFD网格
4.6.3 截面位面
4.6.4 使用面尺寸
4.6.5 局部网格划分
第5章 结构静力学分析
5.1 几何模型
5.1.1 质量点
5.1.2 材料特性
5.2 分析设置
5.3 载荷和约束
5.3.1 加速度和重力加速度
5.3.2 集中力和压力
5.3.3 约束
5.4 求解模型
5.5 后处理
5.6 静力结构分析实例1—联轴器变形和应力校核
5.6.1 问题描述
5.6.2 项目概图
5.6.3 创建模型
5.6.4 前处理
5.6.5 求解
5.6.6 结果
5.6.7 报告
5.7 静力结构分析实例2—托架基体强度校核
5.7.1 问题描述
5.7.2 建立分析项目
5.7.3 前处理
5.7.4 求解
5.7.5 结果
第6章 模态分析
6.1 模态分析方法
6.2 模态系统分析步骤
6.2.1 几何体和质点
6.2.2 接触区域
6.2.3 分析类型
6.2.4 载荷和约束
6.2.5 求解
6.2.6 检查结果
6.3 模态分析实例1—机盖架壳体强度校核
6.3.1 问题描述
6.3.2 项目概图
6.3.3 前处理
6.3.4 求解
6.3.5 结果
6.4 模态分析实例2—轴装配体
6.4.1 问题描述
6.4.2 项目概图
6.4.3 前处理
6.4.4 求解
6.4.5 结果
6.5 模态分析实例3—机翼
6.5.1 问题描述
6.5.2 项目概图
6.5.3 前处理
6.5.4 求解
6.5.5 模态分析
第7章 屈曲分析
7.1 屈曲概述
7.2 屈曲分析步骤
7.2.1 几何体和材料属性
7.2.2 接触区域
7.2.3 载荷与约束
7.2.4 设置屈曲
7.2.5 求解模型
7.2.6 检查结果
7.3 线性屈曲分析实例1—空圆管
7.3.1 问题描述
7.3.2 项目概图
7.3.3 创建草图
7.3.4 Mechanical前处理
7.3.5 求解
7.3.6 结果
7.4 线性屈曲分析实例2—支撑架
7.4.1 问题描述
7.4.2 项目概图
7.4.3 Mechanical前处理
7.4.4 求解
7.4.5 结果
第8章 谐响应分析
8.1 谐响应分析简介
8.2 谐响应分析步骤
8.2.1 建立谐响应分析项
8.2.2 加载谐响应载荷
8.2.3 求解方法
8.2.4 后处理中查看结果
8.3 谐响应分析实例—固定梁
8.3.1 问题描述
8.3.2 项目概图
8.3.3 前处理
8.3.4 模态分析求解
8.3.5 谐响应分析预处理
8.3.6 谐响应分析设置并求解
8.3.7 谐响应分析后处理
第9章 响应谱分析
9.1 响应谱分析简介
9.1.1 响应谱分析过程
9.1.2 在Workbench 16.0中进行响应谱
分析
9.2 响应谱分析实例—三层框架结构地震响应分析
9.2.1 问题描述
9.2.2 项目概图
9.2.3 前处理
9.2.4 模态分析求解
9.2.5 响应谱分析设置并求解
9.2.6 查看分析结果
第10章 随机振动分析
10.1 随机振动分析简介
10.1.1 随机振动分析过程
10.1.2 Workbench 16.0中进行随机振动分析
10.2 振动分析实例—桥梁模型随机振动分析
10.2.1 问题描述
10.2.2 项目概图
10.2.3 前处理
10.2.4 模态分析求解
10.2.5 随机振动分析设置并求解
10.2.6 查看分析结果
第11章 非线性分析
11.1 非线性分析概论
11.1.1 非线性行为的原因
11.1.2 非线性分析的基本信息
11.2 结构非线性一般过程
11.2.1 建立模型
11.2.2 分析设置
11.2.3 查看结果
11.3 接触非线性结构
11.3.1 接触基本概念
11.3.2 接触类型
11.3.3 刚度及渗透
11.3.4 Pinball区域
11.3.5 对称/非对称行为
11.3.6 接触结果
11.4 结构非线性实例1—刚性接触
11.4.1 问题描述
11.4.2 项目概图
11.4.3 绘制草图
11.4.4 创建面体
11.4.5 更改模型类型
11.4.6 修改几何体属性
11.4.7 添加接触
11.4.8 划分网格
11.4.9 分析设置
11.4.10 求解
11.4.11 查看求解结果
11.5 结构非线性实例2—O型圈
11.5.1 问题描述
11.5.2 项目概图
11.5.3 绘制草图
11.5.4 创建面体
11.5.5 添加材料
11.5.6 修改几何体属性
11.5.7 添加接触
11.5.8 划分网格
11.5.9 分析设置
11.5.10 求解
11.5.11 查看求解结果
11.6 结构非线性实例3—橡胶密封件
11.6.1 问题描述
11.6.2 项目概图
11.6.3 添加材料
11.6.4 定义模型
11.6.5 添加接触
11.6.6 分析设置
11.6.7 求解
11.6.8 查看求解结果
第12章 热分析
12.1 热分析基础
12.2 热传递的方式
12.3 热分析流程
12.3.1 几何模型
12.3.2 材料属性
12.3.3 实体接触
12.3.4 导热率
12.3.5 施加热载荷
12.3.6 热边界条件
12.3.7 求解选项
12.3.8 结果和后处理
12.4 热分析实例1—传动装配体基座
12.4.1 问题描述
12.4.2 项目概图
12.4.3 前处理
12.4.4 求解
12.4.5 结果
12.5 热分析实例2—变速箱上箱盖
12.5.1 问题描述
12.5.2 项目概图
12.5.3 前处理
12.5.4 求解
12.5.5 结果
12.6 热分析实例3—齿轮泵基座
12.6.1 问题描述
12.6.2 项目概图
12.6.3 前处理
12.6.4 求解
12.6.5 结果
第13章 优化设计
13.1 优化设计概论
13.1.1 ANSYS优化方法
13.1.2 Design Explorer优化特点
13.1.3 Design Explorer优化类型
13.1.4 参数定义
13.2 优化设计界面
13.2.1 用户界面
13.2.2 Design Explorer数据参数界面
13.2.3 读入APDL文件
13.3 Design Exploration优化设计使用基础
13.3.1 参数的设置
13.3.2 目标驱动优化
13.3.3 响应曲面
13.3.4 六西格玛设计
13.4 优化设计实例—连杆六西格玛优化设计
13.4.1 问题描述
13.4.2 项目概图
13.4.3 Mechanical前处理
13.4.4 设置求解
13.4.5 六西格玛设计
7.1 屈 曲 概 述 在线性屈曲分析中，需要评价许多结构的稳定性。在薄柱、压缩部件和真空罐的例子中，稳定性是重要的。在失稳(屈曲)的结构，负载基本上没有变(超出一个小负载扰动)，会有一个非常大的变化位移{Δx}，如图7-1所示。
图7-1 失稳悬臂梁
特征值或线性屈曲分析预测理想线弹性结构的理论屈曲强度。此方法相当于教科书上线弹性屈曲分析的方法。用欧拉行列式求解特征值屈曲会与经典的欧拉公式解相一致。
缺陷和非线性行为使现实结构无法与它们的理论弹性屈曲强度一致。线性屈曲一般会得出不保守的结果。
但线性屈曲也会得出无法解释的问题：非弹性的材料响应、非线性作用、不属于建模的结构缺陷(凹陷等)。
尽管不保守，但线性屈曲有多种优点：
(1)它比非线性屈曲计算省时,并且可以作及时步计算来评估临界载荷(屈曲开始时的载荷)。在屈曲分析中做一些对比，可以体现二者的明显不同。
(2)线性屈曲分析可以用来作为确定屈曲形状的设计工具。结构屈曲的方式可以为设计提供向导。
7.2 屈曲分析步骤 需要在屈曲分析之前(或连同)完成静态结构分析。
(1)附上几何体。
(2)指定材料属性。
(3)定义接触区域(如果合适)。
(4)定义网格控制(可选)。
(5)加入载荷与约束。
(6)求解静力结构分析。
(7)链接线性屈曲分析。
(8)设置初始条件。
(9)求解。
(10)模型求解。
(11)检查结果。
7.2.1 几何体和材料属性 与线性静力分析类似，任何软件支持的类型的几何体都可以使用，例如：
R 实体。
R 壳体(确定适当的厚度)。
R 线体(定义适当的横截面)。在分析时只有屈曲模式和位移结果可用于线体。
尽管模型中可以包含点质量，但是由于点质量只受惯性载荷的作用，因此在应用中会有一些限制。
另外不管使用何种几何体和材料，在材料属性中，杨氏模量和泊松比是必须要有的。
