ANSYS Workbench 工程实例详解

1 有限元分析及ANSYS Workbench简单应用

1．1 引言

1．2 工程问题的数学物理方程及数值算法

1．2．1 工程问题复杂的需求及过程

1．2．2 工程问题的数学物理方程

1．2．3 控制微分方程的数值算法

1．3 有限元分析技术的发展及应用

1．4 有限元分析的基本原理及相关术语

1．4．1 有限元分析基本原理

1．4．2 有限元分析相关术语

1．5 有限元分析的基本步骤

1．6 有限元分析计算实例—直杆拉伸的轴向变形

1．6．1 问题描述

1．6．2 微分方程的解析解

1．6．3 微分方程的有限元数值解

1．6．4 ANSYS Workbench梁单元分析直杆拉伸的轴向变形

1．6．5 验证结果及理解问题

1．7 有限元分析计算实例—单轴直杆热传导

1．7．1 问题描述

1．7．2 微分方程的解析解

1．7．3 微分方程的有限元数值解

1．7．4 ANSYS Workbench热传导杆单元分析单轴直杆传热

1．7．5 验证结果及理解问题

1．8 有限元分析计算实例—单轴直杆稳态电流传导

1．8．1 问题描述

1．8．2 微分方程的解析解

1．8．3 微分方程的有限元数值解

1．8．4 ANSYS Workbench电实体单元分析单轴直杆的稳态电流传导

1．8．5 验证结果及理解问题

1．9 本章小结

习题

2 ANSYS 15．0 Workbench平台

2．1 ANSYS Workbench 概述

2．2 ANSYS 15．0 Workbench 数值模拟的一般过程

2．3 ANSYS 15．0 Workbench 启动

2．4 ANSYS 15．0 Workbench工作环境

2．4．1 主菜单

2．4．2 基本工具栏

2．4．3 工具箱

2．4．4 项目流程图

2．4．5 参数设置

2．4．6 定制分析流程

2．5 ANSYS 15．0 Workbench窗口管理功能

2．6 ANSYS 15．0 Workbench文件管理

2．6．1 Workbench文件系统

2．6．2 显示文件

2．6．3 文件归档及复原

2．7 ANSYS 15．0 Workbench单位系统

2．8 ANSYS 15．0 Workbench应用程序使用基础

2．8．1 应用程序的工作界面

2．8．2 应用程序的菜单功能

2．8．3 应用程序的工具栏

2．8．4 应用程序的图形显示控制及选择

2．8．5 应用程序的导航结构及其明细

2．8．6 应用程序中加载边界条件

2．8．7 应用工程数据

2．9 ANSYS 15．0 Workbench热结构案例-多工况冷却棒热应力

2．9．1 问题描述及分析

2．9．2 数值模拟过程

2．9．3 验证结果及理解问题

2．10 ANSYS 15．0Workbench热电耦合案例-通电导线传热

2．10．1 问题描述及分析

2．10．2 数值模拟过程

2．10．3 验证结果及理解问题

2．11 本章小结

3 ANSYS Workbench 结构分析基础

3．1 结构静力分析概述

3．1．1 结构静力分析

3．1．2 结构动态静力分析

3．1．3 ANSYS Workbench中的结构静力分析方法

3．2 应力分析及相关术语

3．2．1 结构失效及计算准则

3．2．2 应力分析

3．2．3 应力及其分类

3．2．4 应力集中

3．2．5 接触应力

3．2．6 温度应力

3．2．7 应力状态

3．2．8 位移

3．2．9 应变

3．2．10 线性应力-应变关系

3．2．11 结构材料的机械性能

3．2．11．1 材料的主要机械性能

3．2．11．2 高温与低温情况下的材料性能

3．2．11．3 交变应力下的材料性能

3．2．12 强度理论与强度设计准则

3．3 工程案例—应用梁单元进行机车轮轴的静强度分析

3．3．1 问题描述及分析

3．3．2 应用梁单元计算轮轴应力的数值模拟过程

3．3．3 结果分析与静强度评估

3．4 工程案例-应用3D实体单元进行机车轮轴的静强度分析

3．4．1 应用3D实体单元计算轮轴应力的数值模拟过程

3．4．2 结果分析与应力评定解读

3．4．3 处理应力奇异问题

3．5 工程案例-应用子模型计算机车轮轴过渡处的局部应力

3．5．1 理解应力集中处的应力

3．5．2 应用子模型求解机车轮轴局部应力的数值模拟过程

3．5．3 应力收敛性判定及结果分析

3．6 工程案例-应用疲劳工具计算机车轮轴过渡处的疲劳寿命

3．6．1 修改子模型计算局部应力

3．6．2 使用疲劳工具计算轴肩过渡处的疲劳寿命

3．7 本章小结

习题

4 ANSYS Workbench中建立合理的有限元分析模型及算例

4．1 建立合理的有限元分析模型概述

4．2 结构分析建模求解策略

4．2．1 结构的载荷分析

4．2．2 结构理想化

4．2．3 提取分析模型

4．2．3．1 考虑对称性

4．2．3．2 处理重点关心的位置

4．2．3．3 细节结构的考虑

4．2．4 单元选择

4．2．5 网格划分

4．2．6 施加载荷与约束条件

4．2．7 试算结果评估

4．2．8 应力集中现象的处理

4．2．8．1 尖角问题

4．2．8．2 错边问题

4．2．8．3 热点应力

4．3 ANSYS 15．0 Workbench结构分析模型

4．3．1 分析模型的体类型

4．3．2 多体零件

4．3．3 体属性

4．3．4 几何工作表

4．3．5 点质量

4．3．6 厚度

4．3．7 材料属性

4．4 ANSYS 15．0 Workbench结构分析的连接关系

4．4．1 接触连接

4．4．2 接触控制

4．4．3 接触设置

4．4．4 点焊连接

4．4．5 接触工作表

4．4．6 接触分析模型算例-点焊连接不锈钢板的非线性静力分析

4．4．6．1 问题描述及分析

4．4．6．2 点焊连接模型的数值模拟过程

4．4．6．3 结果分析及讨论

4．4．7 远端边界条件

4．4．7．1 远端边界条件概述

4．4．7．2 远端点及其行为控制

4．4．7．3 弹球区控制

4．4．7．4 显示FE连接选项

4．4．8 远端边界分析模型算例-千斤顶底座承载模拟

4．4．8．1 问题描述及分析

4．4．8．2 千斤顶底座承载数值模拟过程

4．4．8．3 结果分析及讨论

4．4．9 关节连接

4．4．9．1 关节特征

4．4．9．2 定义关节

4．4．9．3 设置及修改关节坐标系

4．4．9．4 配置关节

4．4．9．5 应用关节

4．4．10 弹簧连接

4．4．11 梁连接

4．4．12 端点释放

4．4．13 轴承连接

4．4．14 坐标系

4．4．15 命名选择

4．4．16 选择信息

4．4．17 关节连接分析模型算例—曲轴连杆活塞装配体承压模拟

4．4．17．1 问题描述及分析

4．4．17．2 曲轴连杆活塞装配体承压数值模拟过程

4．4．17．3 结果分析及讨论

4．5 螺栓联接模型的建模技术及算例

4．5．1 问题描述及分析

4．5．2 螺栓、绑定接触进行螺栓联接组件分析

4．5．2．1 绑定法兰连接面的数值模拟过程

4．5．2．2 绑定螺栓垫片区的数值模拟过程

4．5．3 螺栓为梁单元进行螺栓联接组件分析

4．5．3．1 梁连接模型的数值模拟过程

4．5．3．2 线体梁模型的数值模拟过程

4．5．4 螺栓为实体单元（螺纹）进行螺栓联接组件分析

4．5．4．1 螺栓预紧单元预紧载荷的正确设置

4．5．4．2 实体单元及螺栓预紧单元联接组件分析的数值模拟过程

4．5．4．3 实体单元及平动关节联接组件分析的数值模拟过程

4．5．5 螺栓为实体单元（有螺纹）进行螺栓联接组件分析

4．6 ANSYS 15．0 Workbench结构网格划分

4．6．1 网格划分概述

4．6．2 网格划分工作界面

4．6．3 网格划分过程

4．6．4 整体网格控制

4．6．5 局部网格控制

4．6．6 检查网格质量

4．6．7 虚拟拓扑

4．6．8 预览和生成网格

4．7 六面体网格划分案例—卡箍连接模型

4．8 四面体网格划分案例—螺线管模型

4．9 杆梁分析模型及算例

4．9．1 杆梁结构计算模型及简化原则

4．9．2 9m单梁吊车弯曲模型及截取边界补强模型的强度分析

4．9．2．1 问题描述及分析

4．9．2．2 单梁吊车弯曲数值模拟过程

4．9．2．3 单梁吊车截取边界补强模型弯曲数值模拟过程

4．9．2．4 结果分析与强度评定

4．10 2D分析模型及算例

4．10．1 2D分析模型简介

4．10．2 2D平面应力模型分析齿轮齿条传动的约束反力矩

4．10．2．1 问题描述及分析

4．10．2．2 数值模拟过程

4．11 3D分析模型及算例

4．11．1 卡箍连接模型的多载荷步数值模拟

4．12 本章小结

习题

5 ANSY2100433B

许京荆，博士，副教授，上海大学机电学院安全断裂分析研究室（ANSYS软件华东区技术支持中心），从事“机械工程中的CAE”方面的教学科研工作，负责ANSYS软件相关课程及技术支持工作。

内容介绍

《ANSYS 7.0 工程分析实例详解》以工程分析中遇到的实际问题为主线，以实例讲解的形式，向读者介绍了如何掌握工程分析的思路与技巧。《ANSYS 7.0 工程分析实例详解》适合对ANSYS软件有初步了解，要提高实际工程分析能力的读者阅读，也可作为高等院校相关专业师生的参考书。

2100433B

胡坤，机械设计及理论专业博士，西南石油大学机电工程学院硕士生导师。主要从事多相流理论研究及过程装备研发教学工作，拥有10余年ANSYS CFD软件应用经验，熟悉ANSYS CFD软件仿真流程定制及二次开发，著有《ANSYS ICEM CFD工程实例详解》《ANSYS CFD疑难问题实例详解》等多本书籍。曾用网名“流沙CAE”，独立运营同名新浪博客“流沙CAE”以及原创微信公众号“CFD之道”，聚焦于CFD发展及应用资讯、CFD理论解析、CFD软件应用技巧、CFD相关案例解析以及CFD编程定制等原创内容的分享，广受3万 专业粉丝的高度认可。

第1章 ANSYS Workbench 14.0概述

1.1 ANSYS软件简介

1.2 ANSYS Workbench 14.0模块

1.3 ANSYS Workbench 14.0与Pro/ECreo软件集成设置

1.4 ANSYS Workbench 14.几何建模

1.5 ANSYS Workbench 14.0网格划分工具

1.6 ANSYS Workbench 14.0其他网格划分工具

1.7 本章小结

第2章 结构静力学分析及实例详解

2.1 线性静力分析简介

2.2 项目案例1——实体静力分析

2.3 项目案例2——梁单元线性静力分析

2.4 项目案例3——曲面实体静力分析

2.5 项目案例4——支承座静态结构分析

2.6 本章小结

第3章 模态分析及实例详解

3.1 模态分析简介

3.2 项目案例1——机箱模态分析

3.3 项目案例2——有预应力模态分析

3.4 项目案例3——制动鼓模态分析

3.5 本章小结

第4章 谐响应分析及实例详解

4.1 谐响应分析简介

4.2 项目案例1——机箱谐响应分析

4.3 项目案例2——齿轮箱谐响应分析

4.4 项目案例3——丝杆谐响应分析

4.5 本章小结

第5章 响应谱分析及实例详解

5.1 响应谱分析简介

5.2 项目案例1——塔架响应谱分析

5.3 项目案例2——计算机机箱响应谱分析

5.4 本章小结

第6章 瞬态动力学分析及实例详解

6.1 瞬态动力学分析简介

6.2 项目案例1——实体梁瞬态动

6.3 项目案例2——弹簧瞬态动力学分析

6.4 本章小结

第7章 随机振动分析及实例详解

7.1 随机振动分析简介

7.2 项目案例1——随机振动学分析

7.3 项目案例2——弹簧随机振动分析

7.4 本章小结

第8章 显示动力学分析及实例详解

8.1 显示动力学分析简介

8.2 项目案例1——钢钉受力显示动力学分析

8.3 项目案例2——钢板成型显示动力学分析

8.4 本章小结

第9章 结构非线性分析及实例详解

9.1 结构非线性分析简介

9.2 项目案例——接触大变形分析

9.3 本章小结

第10章 接触分析及实例详解

10.1 接触分析简介

10.2 项目案例1——虎钳接触分析

10.3 项目案例2——装配体接触分析

10.4 本章小结

第11章 线性屈曲分析及实例详解

11.1 线性屈曲分析简介

11.2 项目案例1——钢管屈曲分析

11.3 项目案例2——金属容器屈曲分析

11.4 项目案例3——工字梁屈曲分析

11.5 本章小结

第12章 热力学分析及实例详解

12.1 热力学分析简介

12.2 项目案例1——稳态热分析实例

12.3 项目案例2——杯子瞬态热学分析

12.4 本章小结

第13章 疲劳分析及实例详解

13.1 疲劳分析简介

13.2 项目案例——椅子疲劳分析

13.3 本章小结

第14章 流体动力学分析及实例详解

14.1 流体动力学分析简介

14.1.1 流体动力学分析

14.1.2 基本控制方程

14.2 项目案例1——三通流体动力学分析

14.3 项目案例2——叶轮外流场分析

14.4 本章小结

第15章 Workbench耦合场分析及实例详解

15.1 多物理场耦合分析简介

15.2 项目案例1——四分裂导线电磁结构耦合分析

15.3 项目案例2——螺线管电磁结构耦合分析

15.4 本章小结

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