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本书包括ANSYS Workbench基础知识、工程数据、几何模型创建、网格划分、线性结构静力学分析、结构动力学分析、结构非线性分析、综合应用8部分内容,全书包含33个应用实例,基本涵盖了ANSYS Workbench在机械工程领域的基本应用。读者可以跟随本书所介绍的分析步骤快速入门,然后通过练习与操作,进一步理解这些内容,从而达到在较短时间内,既知其然,又知其所以然,真正掌握ANSYS Workbench和有限元分析方法,并能灵活应用于实际问题中。
第1章 ANSYS Workbench基础知识 1
1.1 ANSYS Workbench概述 1
1.1.1 ANSYS Workbench的特点 1
1.1.2 ANSYS Workbench的启动方法 2
1.1.3 ANSYS Workbench的用户界面 2
1.1.4 ANSYS Workbench的应用方式 6
1.2 ANSYS Workbench项目管理 8
1.2.1 项目组成 8
1.2.2 项目操作 8
1.3 ANSYS Workbench文件管理 10
1.4 ANSYS Workbench入门实例—悬臂梁 11
1.4.1 问题描述及解析解 11
1.4.2 分析步骤 11
第2章 工程数据 16
2.1 Engineering Data界面 16
2.2 材料属性常用操作 18
第3章 几何模型创建 21
3.1 DesignModeler概述 21
3.1.1 DesignModeler的用户界面及使用方法 21
3.1.2 DesignModeler的基本操作 23
3.2 2D草图绘制 25
3.2.1 创建新平面 25
3.2.2 创建新草图 26
3.2.3 绘制2D图形 26
3.2.4 草图投影和草图援引 29
3.3 3D几何体创建 30
3.3.1 3D几何体基础 30
3.3.2 3D特征 31
3.3.3 高级几何体操作 34
3.4 概念建模 37
3.4.1 线体 38
3.4.2 面体 39
3.5 复杂几何体的创建实例—相交圆柱体 40
3.5.1 相交圆柱体的视图 40
3.5.2 创建步骤 40
3.6 复杂几何体的创建实例—螺栓 48
3.6.1 螺栓的视图 48
3.6.2 创建步骤 48
3.7 参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建 56
3.7.1 参数化建模基础 56
3.7.2 问题描述 59
3.7.3 创建步骤 59
第4章 网格划分 67
4.1 网格划分方法 67
4.1.1 针对3D几何体的方法 68
4.1.2 针对2D几何体的方法 69
4.2 网格划分整体控制 69
4.3 局部网格控制 73
4.4 网格划分实例 73
4.4.1 四面体单元及六面体单元为主划分法实例—轴 73
4.4.2 扫略划分网格实例—斜齿圆柱齿轮 76
4.4.3 多区划分网格实例—支座 77
4.4.4 将有限元模型导出到经典ANSYS中 79
第5章 线性结构静力学分析 81
5.1 Mechanical概述 81
5.1.1 Mechanical的用户界面及使用 81
5.1.2 Mechanical分析步骤 86
5.1.3 Mechanical通用前处理 87
5.1.4 分析设置(Analysis Settings) 89
5.1.5 边界条件 91
5.1.6 结果后处理 93
5.1.7 结构静力学分析简介 96
5.2 平面问题的求解实例—厚壁圆筒问题 96
5.2.1 平面问题 96
5.2.2 对称性 97
5.2.3 问题描述及解析解 97
5.2.4 分析步骤 97
5.3 静力学问题的求解实例—扳手的受力分析 106
5.3.1 问题描述 106
5.3.2 分析步骤 106
5.4 概念建模及静力学问题的求解实例—水杯变形分析 112
5.4.1 问题描述 112
5.4.2 分析步骤 112
5.5 复杂问题的求解实例—液压支架顶梁刚度和强度分析 119
5.5.1 问题描述 119
5.5.2 分析步骤 120
第6章 结构动力学分析 126
6.1 概述 126
6.2 模态分析 127
6.2.1 模态分析基础 127
6.2.2 模态分析步骤 127
6.2.3 模态分析特点 127
6.2.4 模态分析实例—均匀直杆的固有频率分析 128
6.2.5 模态分析实例—齿轮的固有频率分析 133
6.2.6 带预应力的模态分析实例—弦的横向振动研究 139
6.2.7 循环对称结构的模态分析实例—转子的固有频率分析 147
6.3 谐响应分析 155
6.3.1 概述 155
6.3.2 谐响应分析实例—横梁 156
6.4 结构瞬态动力学分析 164
6.4.1 结构瞬态动力学分析概述 164
6.4.2 瞬态动力学分析步骤 164
6.4.3 瞬态动力学分析特点 165
6.4.4 瞬态动力学分析实例—凸轮从动件运动分析 167
6.5 响应谱分析 174
6.5.1 概述 174
6.5.2 响应谱分析步骤 175
6.5.3 响应谱分析实例—地震谱作用下的结构响应分析 176
第7章 结构非线性分析 186
7.1 非线性分析的基本概念 186
7.1.1 概述 186
7.1.2 非线性有限元方程的求解方法 187
7.1.3 非线性分析的特性 188
7.2 几何非线性分析 189
7.2.1 几何非线性概述 189
7.2.2 应力和应变 190
7.2.3 几何非线性分析的注意事项 190
7.2.4 结构非线性分析实例—盘形弹簧载荷和变形关系分析 190
7.2.5 屈曲分析 197
7.2.6 特征值屈曲分析实例—压杆稳定性问题 200
7.2.7 非线性屈曲分析实例—悬臂梁 208
7.3 材料非线性分析 216
7.3.1 材料非线性概述 216
7.3.2 塑性力学的基本法则 217
7.3.3 输入材料数据 218
7.3.4 材料非线性分析实例—自增强厚壁圆筒承载能力研究 219
7.4 状态非线性分析 230
7.4.1 接触概述 230
7.4.2 接触算法 231
7.4.3 接触选项 231
7.4.4 接触分析实例—平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力分析 233
7.4.5 接触分析实例—过盈配合连接与组合厚壁圆筒 243
7.4.6 接触分析实例—斜齿圆柱齿轮传动分析 254
7.4.7 利用MPC技术对3D实体-面体进行连接实例—简支梁 261
第8章 综合应用 272
8.1 热应力计算 272
8.1.1 热分析概述 272
8.1.2 稳态热分析和热应力计算步骤 273
8.1.3 瞬态热分析和热应力计算步骤 275
8.1.4 稳态热分析和热应力计算实例—液体管路 276
8.1.5 瞬态热分析和热应力计算实例—零件淬火 283
8.2 显式动力学分析 291
8.2.1 显式动力学分析概述 291
8.2.2 显式动力学分析实例—弹丸冲击钢板 292
8.3 疲劳强度计算 297
8.3.1 疲劳概述 297
8.3.2 恒定振幅、比例载荷情况下的疲劳分析步骤 298
8.3.3 恒定振幅、比例载荷情况下疲劳强度计算实例—受压带圆孔薄板 301
8.4 刚体动力学分析 308
8.4.1 刚体动力学分析概述 308
8.4.2 刚体动力学分析实例—曲柄滑块机构的运动分析 310
8.5 结构优化分析 317
8.5.1 优化设计基本原理 317
8.5.2 结构优化设计类型 317
8.5.3 Design Exploration概述 317
8.5.4 操作步骤 319
8.5.5 响应曲面优化实例—变截面梁的优化设计 319
8.5.6 直接优化设计实例—液压支架四连杆机构尺寸优化 330
8.6 螺栓联接的受力分析 335
8.6.1 承受预紧力和工作载荷的紧螺栓联接 335
8.6.2 螺栓预紧载荷(Bolt Pretension) 336
8.6.3 带预紧力的螺栓联接的有限元分析 336
附录 345
参考文献 3482100433B
matlab可以进行仿真。比如你可以搭建一个数控机床模型,对其进行pid设计,研究其最优使用参数。
机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。机械工程是以有关的自然科学和技术科学为理论基础,结合生产实践中的技术经验,研究和解决在开发、设计、制造、安装、运用和维修各种...
机械工程师:指三个级别机械工程师的统称
ANSYS workbench在机械工程设计领域的应用研究
Workbench是ANSYS公司提出的协同仿真环境,通过对产品研发流程中仿真环境的开发与实施,搭建的具有自主知识产权的、集成多学科异构CAE技术的仿真系统。现代机械工程设计的复杂性使得机械优化与处理变得越来越困难,利用仿真软件探索新的优化设计方法是工程师们研发产品的一个重要手段。在综合大量文献的基础上,阐述了ANSYS Workbench在机械工程优化设计领域的应用及其目的与必要性,并从机械结构与材料疲劳性等方面探讨其对现代机械优化设计的影响,为其今后的应用提供了可借鉴的方向。
ANSYS Workbench在工程机械优化设计中的应用
介绍工程机械优化设计的背景,ANSYS有限元分析软件的概况和用ANSYS Workbench模块进行优化分析的流程以及在工程机械优化设计中的意义,并举例说明ANSYS Workbench模块在工程机械中的应用。通过实践应用,得出的结论是:ANSYS Workbench优化设计模块大大缩短了工程机械设计人员的结构优化设计周期,提高了设计效率。
第1章ANSYS Workbench基础1
1.1 ANSYS Workbench概述1
1.2 ANSYS Workbench14.0平台2
1.2.1 ANSYS Workbench14.0的启动方式2
1.2.2 ANSYS Workbench14.0界面2
1.2.3 Workbench14.0应用程序类型6
1.2.4 ANSYS Workbench14.0产品分析流程7
1.2.5使用Workbench功能10
1.3 ANSYS 14.0安装和配置11
1.3.1 ANSYS14.0主程序安装11
1.3.2 ANSYS14.0许可配置安装16
1.3.3 ANSYS14.0并行处理平台安装21
1.3.4 ANSYS14.0数据管理平台安装22
1.3.5 Workbench14.0运行环境配置22
1.4 Workbench14.0工作目录、文件及格式23
1.4.1设置Workbench14.0工作目录23
1.4.2 ANSYS Workbench14.0文件管理24
1.4.3 ANSYS Workbench14.0文件格式24
1.5应用CAE仿真技术需注意的事项27
本章小结28
第2章几何草绘29
2.1 DesignModeler用户界面29
2.1.1进入DesignModeler用户界面29
2.1.2 DesignModeler界面介绍29
2.1.3 DesignModeler窗口管理33
2.2绘制2D草图34
2.3模型导入与导出39
2.4Workbench14.0草图绘制工程实例40
2.4.1工程实例1:绘制轴40
2.4.2工程实例2:绘制底座44
本章小结47
第3章三维几何建模48
3.1 Design Modeler体和零件48
3.2 Design Modeler特征体49
3.3编辑特征体52
3.4概念建模56
3.5参数化建模57
3.6高级3D几何工具59
3.7 Workbench14.0三维建模工程实例62
3.7.1工程实例1:概念建模创建加固梁62
3.7.2工程实例2:参数化建模创建滑轮65
本章小结71
第4章网格划分72
4.1网格划分平台概述72
4.2基于ANSYS Meshing的网格划分方法及流程72
4.2.1网格划分方法72
4.2.2网格划分流程75
4.3全局网格控制76
4.4局部网格控制78
4.5 ICEM CFD网格81
4.6涡轮机械网格划分84
4.6.1 ANSYS TurboGrid环境介绍84
4.6.2 TurboGrid功能工具86
4.7 Workbench14.0网格划分工程实例89
4.7.1工程实例1:ANSYS Meshing机床模型网格划分89
4.7.2工程实例2:ICEM CFD股骨网格划分91
4.7.3工程实例3:TurboGrid涡轮模型网格划分98
本章小结100
第5章结构线性静力分析101
5.1结构静力分析基础101
5.2结构静力分析前处理102
5.2.1结构静力分析界面102
5.2.2材料属性103
5.2.3几何模型103
5.2.4坐标系105
5.2.5连接关系106
5.2.6网格划分108
5.2.7分析设置108
5.2.8惯性载荷110
5.2.9结构载荷110
5.2.10支撑约束111
5.2.11条件关系112
5.3结构静力分析后处理112
5.3.1求解选项112
5.3.2结果后处理112
5.4Workbench 14.0结构静力分析工程实例116
5.4.1工程实例1:某起重机结构静力分析116
5.4.2工程实例2:某型燃气轮机机座静力分析121
本章小结126
第6章结构非线性分析127
6.1非线性分析环境与分类127
6.2接触非线性127
6.2.1接触设置127
6.2.2接触工具129
6.3几何非线性130
6.3.1网格控制130
6.3.2大变形130
6.4材料非线性130
6.4.1塑性材料131
6.4.2超弹性材料133
6.5非线性诊断135
6.5.1非线性收敛诊断135
6.5.2非线性诊断总结136
6.6Workbench 14.0结构非线性分析工程实例136
6.6.1工程实例1:某型片弹簧非线性大变形分析136
6.6.2工程实例2:某型管夹具螺栓预紧非线性接触分析141
本章小结150
第7章结构动力学分析151
7.1动力学分析基础151
7.2模态分析基础152
7.2.1模态分析理论基础153
7.2.2 Workbench模态分析流程153
7.3谐响应分析基础156
7.3.1谐响应分析基本理论157
7.3.2 Workbench谐响应分析流程157
7.4响应谱分析基础160
7.4.1响应谱分析基础160
7.4.2 Workbench响应谱分析流程160
7.5随机振动分析基础162
7.5.1随机振动分析基础162
7.5.2 Workbench随机振动分析流程163
7.6瞬态动力学分析基础164
7.6.1瞬态动力学分析基础164
7.6.2 Workbench瞬态动力学分析流程164
7.7Workbench 14.0结构动力分析工程实例167
7.7.1工程实例1:某机床珐琅振动模态分析167
7.7.2工程实例2:某斜拉桥预应力模态分析171
7.7.3工程实例3:某S型金属波纹管膜片谐响应分析177
7.7.4工程实例4:某斜拉桥频谱分析182
7.7.5工程实例5:某电线塔随机振动分析184
7.7.6工程实例6:某主轴的瞬态动力学分析188
本章小结194
第8章显式动力学分析195
8.1 ANSYS显式动力学分析概述195
8.2 AUTODYN199
8.3 Workbench 14.0显式动力学分析工程实例201
8.3.1工程实例1:圆柱体撞击刚性墙201
8.3.2工程实例2:子弹冲击带铝板内衬的陶瓷装甲206
8.4本章小结217
第9章热力学分析218
9.1传热学基础218
9.2 ANSYS Workbench 14.0热分析220
9.3 Workbench 14.0热力学工程实例228
9.3.1工程实例1:飞机双层窗导热分析228
9.3.2工程实例2:发动机支架热应力分析231
9.3.3工程实例3:晶体管瞬态热分析236
本章小结242
第10章流体动力学分析Ⅰ(ANSYS CFX)243
10.1 CFX概述243
10.2 CFX前处理245
10.3 CFX-Solver求解设置256
10.3.1定义模拟计算256
10.3.2求解工作界面257
10.4 CFX-Post后处理260
10.5 ANSYS CFX14.0工程实例分析264
10.5.1工程实例1:某风洞整流器流体力学分析264
10.5.2工程实例2:某离心泵流体力学分析272
本章小结283
第11章流体动力学分析Ⅱ(ANSYS FLUENT)284
11.1 FLUENT概述284
11.2 ANSYS FLUENT环境界面285
11.3 FLUENT问题设置288
11.4求解设置294
11.5 FLUENT后处理295
11.6 ANSYS FLUENT14.0流体力学分析工程实例298
11.6.1工程实例1:二维瞬态流体力学分析298
11.6.2工程实例2:黏性流体在三维管道的流动分析306
本章小结315
第12章优化设计316
12.1 Design Explorer 316
12.2实验设计319
12.3响应曲面320
12.4目标驱动优化323
12.5相关参数326
12.6六西格玛分析328
12.7 Workbench 14.0优化设计分析工程实例329
12.7.1工程实例1:某支撑构件肋板的多目标优化329
12.7.2工程实例2:某中央铁块的流固耦合及多目标驱动优化339
12.8本章小结351
参考文献3522100433B
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
…… 2100433B
《ANSYS Workbench结构工程高级应用》作者长期从事ANSYS Workbench结构工程的研究与应用工作,对该软件功能、特色和应用领域了解通透,经验丰富,编写了多本ANSYS应用图书,内容新颖、技术超前、案例经典,深受广大读者的喜爱。