ANSYS Workbench 16.0理论解析与工程应用实例

第1章 有限元基本理论1.1 有限元法发展综述 1.1.1 有限元法的孕育过程及诞生和发展 1.1.2 有限元法的基本思想 1.1.3 有限元的应用及其发展趋势1.2 有限元分析基本理论 1.2.1 有限元分析的基本概念和计算步骤 1.2.2 基于最小势能原理的有限元法 1.2.3 杆系结构的非线性分析理论 1.2.4 稳定计算理论1.3 工程问题中的有限元理论 1.3.1 工程问题的数学物理方程 1.3.2 变分函数 1.3.3 插值函数 1.3.4 形函数 1.3.5 刚度矩阵 1.3.6 连通性 1.3.7 边界条件 1.3.8 圆柱坐标系中的问题 1.3.9 直接方法1.4 桁架与梁的有限元方法 1.4.1 桁架的定义 1.4.2 桁架的有限元公式 1.4.3 梁的定义 1.4.4 梁的有限元公式 1.4.5 载荷矩阵1.5 板的有限元方法 1.5.1 矩形单元 1.5.2 自然坐标 1.5.3 线性三角形单元1.6 应用实例 1.6.1 实例1：求解悬索的位移 1.6.2 实例2：求温度分布问题1.7 本章小结第2章 几何建模2.1 ANSYS 16.0平台及模块 2.1.1 Workbench平台界面 2.1.2 菜单栏 2.1.3 工具栏 2.1.4 工具箱2.2 DesignModeler 16.0几何建模 2.2.1 DesignModeler几何建模平台 2.2.2 菜单栏 2.2.3 工具栏 2.2.4 常用命令栏 2.2.5 Tree Outline（模型树） 2.2.6 DesignModeler几何建模实例——连接板 2.2.7 ANSYS SpaceClaim同步几何建模实例——连接板2.3 本章小结第3章 网格划分3.1 ANSYS Meshing 16.0网格划分 3.1.1 Meshing网格划分适用领域 3.1.2 Meshing网格划分方法 3.1.3 Meshing网格默认设置 3.1.4 Meshing网格尺寸设置 3.1.5 Meshing网格膨胀层设置 3.1.6 Meshing网格Patch Conforming选项 3.1.7 Meshing网格高级选项 3.1.8 Meshing网格损伤设置 3.1.9 Meshing网格评估统计3.2 ANSYS Meshing 16.0网格划分实例 3.2.1 应用实例1——网格尺寸控制 3.2.2 应用实例2——扫掠网格划分 3.2.3 应用实例3——多区域网格划分 3.2.4 应用实例4——CDB网格导入3.3 小结第4章 后处理4.1 ANSYS Workbench 16.0后处理 4.1.1 查看结果 4.1.2 结果显示 4.1.3 变形显示 4.1.4 应力和应变 4.1.5 接触结果 4.1.6 自定义结果显示4.2 案例分析 4.2.1 问题描述 4.2.2 启动Workbench并建立分析项目 4.2.3 导入创建几何体 4.2.4 添加材料库 4.2.5 添加模型材料属性 4.2.6 划分网格 4.2.7 施加载荷与约束 4.2.8 结果后处理 4.2.9 保存与退出4.3 本章小结 第5章 结构静力学分析5.1 静力分析简介 5.1.1 线性静力分析 5.1.2 线性静力分析流程 5.1.3 线性静力分析基础5.2 静力分析实例1——实体静力分析 5.2.1 问题描述 5.2.2 启动Workbench并建立分析项目 5.2.3 导入创建几何体 5.2.4 添加材料库 5.2.5 添加模型材料属性 5.2.6 划分网格 5.2.7 施加载荷与约束 5.2.8 结果后处理 5.2.9 保存与退出5.3 静力分析实例2——子模型静力分析 5.3.1 问题描述 5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 5.3.3 导入创建几何体 5.3.4 添加材料库 5.3.5 添加模型材料属性 5.3.6 划分网格 5.3.7 施加载荷与约束 5.3.8 结果后处理 5.3.9 子模型分析 5.3.10 保存并退出5.4 本章小结第6章 模态分析6.1 结构动力学分析简介 6.1.1 结构动力学分析 6.1.2 结构动力学分析的阻尼6.2 模态分析简介 6.2.1 模态分析 6.2.2 模态分析基础 6.2.3 预应力模态分析6.3 模态分析实例1——模态分析 6.3.1 问题描述 6.3.2 启动Workbench并建立分析项目 6.3.3 创建几何体 6.3.4 添加材料库 6.3.5 添加模型材料属性 6.3.6 划分网格 6.3.7 施加载荷与约束 6.3.8 结果后处理 6.3.9 保存与退出6.4 模态分析实例2——有预应力模态分析 6.4.1 问题描述 6.4.2 启动Workbench并建立分析项目 6.4.3 创建几何体 6.4.4 添加材料库 6.4.5 添加模型材料属性 6.4.6 划分网格 6.4.7 施加载荷与约束 6.4.8 模态分析 6.4.9 后处理 6.4.10 保存与退出6.5 本章小结第7章 谐响应分析7.1 谐响应分析基础 7.1.1 谐响应分析简介 7.1.2 谐响应分析的载荷与输出 7.1.3 谐响应分析通用方程7.2 谐响应分析实例1——梁单元谐响应分析 7.2.1 问题描述 7.2.2 启动Workbench并建立分析项目 7.2.3 创建模态分析项目 7.2.4 材料选择 7.2.5 施加载荷与约束 7.2.6 模态求解 7.2.7 后处理 7.2.8 创建谐响应分析项目 7.2.9 施加载荷与约束 7.2.10 谐响应计算 7.2.11 结果后处理 7.2.12 保存与退出7.3 谐响应分析实例2——谐响应分析 7.3.1 问题描述 7.3.2 启动Workbench并建立分析项目 7.3.3 材料选择 7.3.4 施加载荷与约束 7.3.5 模态求解 7.3.6 后处理 7.3.7 谐响应分析 7.3.8 谐响应计算 7.3.9 结果后处理 7.3.10 保存与退出7.4 谐响应分析实例3——含阻尼谐响应分析7.5 本章小结第8章 响应谱分析8.1 响应谱分析简介 8.1.1 频谱的定义 8.1.2 响应谱分析的基本概念8.2 响应谱分析实例——简单梁响应谱分析 8.2.1 问题描述 8.2.2 启动Workbench并建立分析项目 8.2.3 导入几何体模型 8.2.4 静态力学分析 8.2.5 添加材料库 8.2.6 网格划分 8.2.7 施加约束 8.2.8 模态分析 8.2.9 结果后处理 8.2.10 响应谱分析 8.2.11 添加加速度谱 8.2.12 后处理 8.2.13 其他设置 8.2.14 保存与退出8.3 本章小结第9章 随机振动分析9.1 随机振动分析简介9.2 随机振动分析实例——简单梁随机振动分析 9.2.1 问题描述 9.2.2 启动Workbench并建立分析项目 9.2.3 导入几何体模型 9.2.4 静态力学分析 9.2.5 添加材料库 9.2.6 网格划分 9.2.7 施加约束 9.2.8 模态分析 9.2.9 结果后处理 9.2.10 随机振动分析 9.2.11 添加加速度谱 9.2.12 后处理 9.2.13 保存与退出9.3 本章小结第10章 瞬态动力学分析10.1 瞬态动力学分析简介 10.1.1 瞬态动力学分析简介 10.1.2 瞬态动力学分析基本公式10.2 瞬态动力学分析实例1——建筑物地震分析 10.2.1 问题描述 10.2.2 启动Workbench并建立分析项目 10.2.3 创建几何体模型 10.2.4 瞬态动力学分析 10.2.5 添加材料库 10.2.6 划分网格 10.2.7 施加约束 10.2.8 结果后处理 10.2.9 保存与退出10.3 瞬态动力学分析实例2——振动分析 10.3.1 问题描述 10.3.2 启动Workbench并建立分析项目 10.3.3 创建几何体模型 10.3.4 模态分析 10.3.5 模态分析前处理 10.3.6 施加约束 10.3.7 结果后处理 10.3.8 瞬态动力学分析 10.3.9 添加动态力载荷 10.3.10 后处理 10.3.11 保存与退出10.4 本章小结第11章 线性屈曲分析11.1 线性屈曲分析简介 11.1.1 屈曲分析 11.1.2 线性屈曲分析11.2 项目案例1——钢管屈曲分析 11.2.1 问题描述 11.2.2 启动Workbench并建立分析项目 11.2.3 创建几何体 11.2.4 设置材料 11.2.5 添加模型材料属性 11.2.6 划分网格 11.2.7 施加载荷与约束 11.2.8 结果后处理 11.2.9 线性屈曲分析 11.2.10 施加载荷与约束 11.2.11 结果后处理 11.2.12 保存与退出11.3 本章小结277 第12章 显式动力学分析12.1 显式动力学分析简介12.2 显式动力学分析实例——钢球撞击金属网分析 12.2.1 问题描述 12.2.2 启动Workbench并建立分析项目 12.2.3 启动Explicit Dynamics(LS-DYNA Export)建立项目 12.2.4 材料选择与赋予 12.2.5 建立项目分析 12.2.6 分析前处理 12.2.7 施加载荷 12.2.8 启动LS-DYNA程序 12.2.9 Autodyn计算 12.2.10 问题解读12.3 显式动力学分析实例——金属块穿透钢板分析 12.3.1 问题描述 12.3.2 启动Workbench并建立分析项目 12.3.3 绘制几何模型 12.3.4 添加材料方法 12.3.5 添加材料 12.3.6 显式动力学分析前处理 12.3.7 施加约束 12.3.8 结果后处理 12.3.9 启动AUTODYN软件 12.3.10 LS-DYNA计算 12.3.11 保存与退出12.4 本章小结第13章 复合材料分析13.1 复合材料概论13.2 层合板的失效判断准则13.3 复合材料层合板强度的有限单元法13.4 ANSYS ACP模块功能概述13.5 复合材料静力学分析实例——复合板受力分析 13.5.1 问题描述 13.5.2 启动Workbench软件 13.5.3 静力分析项目 13.5.4 定义复合材料数据 13.5.5 数据更新 13.5.6 ACP复合材料定义 13.5.7 有限元计算 13.5.8 后处理 13.5.9 ACP专业后处理工具 13.5.10 保存与退出13.6 本章小结第14章 疲劳分析14.1 疲劳分析简介14.2 疲劳分析方法 14.2.1 疲劳程序 14.2.2 应力寿命曲线 14.2.3 疲劳材料特性14.3 疲劳分析实例1——前桥疲劳分析 14.3.1 问题描述 14.3.2 启动Workbench并建立分析项目 14.3.3 导入创建几何体 14.3.4 添加材料库 14.3.5 添加模型材料属性 14.3.6 划分网格 14.3.7 施加载荷与约束 14.3.8 结果后处理 14.3.9 保存工程文件 14.3.10 添加疲劳分析选项 14.3.11 保存与退出14.4 疲劳分析实例2——实体疲劳分析 14.4.1 问题描述 14.4.2 启动Workbench并建立分析项目 14.4.3 导入创建几何体 14.4.4 添加材料库 14.4.5 添加模型材料属性 14.4.6 划分网格 14.4.7 施加载荷与约束 14.4.8 结果后处理 14.4.9 保存文件 14.4.10 启动nCode程序 14.4.11 疲劳分析 14.4.12 保存与退出14.5 本章小结第15章 压电分析15.1 压电材料基本知识 15.1.1 压电材料的概念 15.1.2 压电材料的主要特性 15.1.3 压电复合材料的有限元分析方法 15.1.4 基本耦合公式 15.1.5 压电材料的主要参数15.2 压电分析模块的安装15.3 压电分析实例——压电传感器分析 15.3.1 问题描述 15.3.2 启动Workbench并建立分析项目 15.3.3 导入创建几何体 15.3.4 添加材料库 15.3.5 网格与属性 15.3.6 施加载荷与约束 15.3.7 结果后处理 15.3.8 模态分析 15.3.9 保存与退出15.4 小结 第16章 热学分析16.1 热力学分析简介 16.1.1 热力学分析目的 16.1.2 热力学分析 16.1.3 基本传热方式16.2 稳态热学分析实例1——热传递分析 16.2.1 问题描述 16.2.2 启动Workbench并建立分析项目 16.2.3 导入几何体模型 16.2.4 创建分析项目 16.2.5 添加材料库 16.2.6 添加模型材料属性 16.2.7 划分网格 16.2.8 施加载荷与约束 16.2.9 结果后处理 16.2.10 保存与退出16.3 稳态热学分析实例2——热对流分析 16.3.1 问题描述 16.3.2 启动Workbench并建立分析项目 16.3.3 导入几何体模型 16.3.4 创建分析项目 16.3.5 添加材料库 16.3.6 添加模型材料属性 16.3.7 划分网格 16.3.8 施加载荷与约束 16.3.9 结果后处理 16.3.10 保存与退出 16.3.11 读者演练16.4 稳态热学分析实例3——热辐射分析 16.4.1 案例介绍 16.4.2 启动Workbench并建立分析项目 16.4.3 定义材料参数 16.4.4 导入模型 16.4.5 划分网格 16.4.6 定义荷载 16.4.7 求解以后处理 16.4.8 保存并退出16.5 本章小结第17章 流体动力学分析17.1 流体动力学分析简介 17.1.1 流体动力学分析 17.1.2 CFD基础17.2 流体动力学实例——CFX旋转机械流场分析 17.2.1 问题描述 17.2.2 启动Workbench并建立分析项目 17.2.3 BladeGen中设置 17.2.4 TurboGrid中设置 17.2.5 CFX中设置17.3 本章小结第18章 电磁场分析18.1 电磁场基本理论 18.1.1 麦克斯韦方程 18.1.2 一般形式的电磁场微分方程 18.1.3 电磁场中常见边界条件 18.1.4 ANSYS Workbench平台电磁分析 18.1.5 Ansoft软件电磁分析18.2 瞬态磁场分析实例——金属屏蔽分析 18.2.1 启动Workbench并建立分析项目 18.2.2 建立求解器 18.2.3 建立几何模型 18.2.4 添加材料 18.2.5 边界条件设定 18.2.6 网格划分 18.2.7 求解计算 18.2.8 图表显示 18.2.9 3D图表显示 18.2.10 修改材料属性 18.2.11 保存与退出18.3 本章小结 第19章 结构优化分析19.1 优化分析简介 19.1.1 优化设计概述 19.1.2 Workbench结构优化分析19.2 优化分析实例——响应曲面优化分析 19.2.1 问题描述 19.2.2 启动Workbench并建立分析项目 19.2.3 导入几何模型 19.2.4 结果后处理19.3 本章小结 第20章 ANSYS AIM分析过程20.1 ANSYS AIM分析环境简介20.2 ANSYS AIM分析实例——板弯曲分析 20.2.1 问题描述 20.2.2 启动Workbench并建立分析项目20.3 本章小结参考文献