《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 》

编辑推荐

　　★作者具有丰富的一线教学经验及工程实践经验，出版过多本畅销书。

　　★书中所有案例均经过作者的精挑细选，均为实际工作中常用且经常出错的典型案例。让读者的学习事半功倍。

　　★配套资源丰富。附赠网盘包括所有实例的素材文件和结构文件。

内容简介

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》详细介绍了ANSYSWorkbench17.0的功能及应用。通过学习《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》，读者能掌握该软件的操作，领悟解决工程领域相关实际问题的思路与方法。

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》分基础知识、基础专题应用及拓展专题应用3部分共26章进行讲解。第1～5章讲解ANSYSWorkbench的基础知识，包括Workbench平台、工程数据模块、建模模块、网格划分Meshing和仿真计算模块、Mechanical应用等；第6～13章为基础专题应用部分，依托工程中常见的案例，按照不同的分析方式，分层次、分类别进行讲解，包括结构静力学分析（包括线性及非线性静力分析）、接触分析、结构动力学分析（包括特征值分析、瞬态等分析、模态、谐响应、响应谱）等；第14～26章为拓展专题应用，以专题的形式对有限元分析拓展应用类型进行了示例讲解，包括随机振动分析、显式动力学分析、刚体运动学分析、垫片分析、疲劳分析、断裂分析、模型的简化分析、子模型分析、热分析、流场分析、静磁场分析、多物理场耦合分析和优化设计分析的操作方法等，具有非常重要的参考价值。

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》适合理工类院校土木工程、机械工程、力学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

目录

前言

第1章ANSYSWorkbench介绍
1.1软件概述
1.2软件界面
1.3Workbench项目工程图
1.3.1项目工程图组成
1.3.2项目工程图基本操作
1.3.3常见项目工程图
1.4ANSYSWorkbench分析项目管理
1.4.1项目文件夹
1.4.2文件与项目
1.4.3项目文件管理注意事项
1.4.4ANSYSWorkbench文件
1.4.5导入历史数据库
1.4.6日志
1.4.7项目报告
1.5使用帮助
1.6本章小结

第2章工程数据
2.1工程数据应用
2.1.1EngineeringData应用概览
2.1.2界面
2.1.3工程数据源
2.1.4材料数据
2.1.5基本操作
2.2材料数据
2.2.1支持的材料属性
2.2.2材料属性操作
2.3本章小结

第3章几何建模
3.1DesignModeler介绍
3.1.1DM概览
3.1.2DM界面
3.2　项目工程图操作
3.2.1项目工程图中的DM和CAD
3.2.2项目工程图中的DM操作
3.2.3项目工程图中的DM参数
3.3二维绘图
3.3.1草图与平面
3.3.2自动约束
3.3.3细节查看窗口
3.3.4绘图工具箱
3.3.5修改工具箱
3.3.6尺寸工具箱
3.3.7约束工具箱
3.3.8设置工具箱
3.4建模
3.4.1体和零件
3.4.2细节查看
3.4.3布尔操作
3.4.4三维特征
3.4.5基本体
3.4.6高级特征与工具
3.4.7概念建模
3.5DM建模示例
3.5.1进入DM
3.5.2草图绘制
3.5.3三维建模
3.5.4参数化
3.6导入外部CAD模型
3.6.1非关联性导入文件
3.6.2关联性导入文件
3.6.3导入定位
3.6.4创建场域几何体
3.7本章小结

第4章网格划分
4.1网格划分概述
4.1.1Workbench中的网格划分
4.1.2网格划分算法类型
4.2网格划分控制
4.2.1网格划分方法
4.2.2网格划分命令
4.2.3全局网格控制
4.2.4局部网格控制
4.2.5虚拟拓扑工具
4.3网格划分示例
4.3.1自动网格划分案例
4.3.2网格划分控制案例
4.4CAD模型划分示例
4.5本章小结

第5章Mechanical介绍
5.1Mechanical基础
5.1.1Mechanical界面
5.1.2Mechanical使用过程
5.1.3Mechanical支持的分析
5.2Mechanical使用
5.2.1设置材料属性
5.2.2设置几何模型
5.2.3设置坐标系
5.2.4定义连接
5.2.5分析求解设置
5.2.6设置边界条件
5.2.7结果处理
5.3本章小结

第6章线性静力分析
6.1线性静力分析概述
6.1.1应力?应变关系
6.1.2轴对称模型下的各向异性线性材料
6.1.3热膨胀系数
6.2线性静力分析过程
6.2.1过程概览
6.2.2结果处理
6.3线性静力分析示例
6.3.1问题描述
6.3.2建立分析项目
6.3.3导入几何体
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求解并显示结果
6.3.10更改材料观察分析结果
6.3.11保存与退出
6.4本章小结

第7章非线性静力分析
7.1概述
7.1.1几何非线性
7.1.2材料非线性
7.2非线性静力分析过程
7.3几何非线性静力分析示例
7.3.1前处理
7.3.2求解
7.3.3后处理与B项目
7.4材料非线性静力分析示例
7.4.1前处理
7.4.2求解
7.4.3后处理
7.5本章小结

第8章接触分析
8.1接触分析过程
8.1.1接触分析流程
8.1.2接触设置
8.1.3接触分析结果
8.2接触分析示例
8.2.1前处理
8.2.2求解
8.2.3后处理
8.3本章小结

第9章特征值分析
9.1概述
9.2特征值分析过程
9.2.1线性特征值分析过程
9.2.2非线性特征值分析过程
9.3特征值分析示例
9.3.1前处理
9.3.2线性静力分析求解
9.3.3线性特征值分析求解与后处理
9.3.4非线性特征值分析求解与后处理
9.4本章小结

第10章瞬态分析
10.1瞬态分析基础
10.1.1瞬态分析概述
10.1.2瞬态分析过程
10.2瞬态分析示例
10.2.1前处理
10.2.2问题描述
10.2.3基础操作
10.2.4添加材料特性
10.2.5创建坐标系
10.2.6划分网格
10.2.7施加载荷与约束
10.2.8设置求解选项
10.2.9求解并显示求解结果
10.2.10保存与退出
10.3本章小结

第11章模态分析
11.1模态分析基础
11.1.1概述
11.1.2模态分析过程
11.2模态分析示例
11.2.1问题描述
11.2.2建立分析项目
11.2.3导入几何体
11.2.4添加材料库
11.2.5修改模型材料属性
11.2.6划分网格
11.2.7施加固定约束
11.2.8结果后处理
11.2.9求解并显示求解结果
11.2.10保存与退出
11.3本章小结

第12章谐响应分析
12.1概述
12.1.1谐响应概念
12.1.2谐响应分析理论简介
12.2谐响应分析的方法与过程
12.2.1谐响应分析方法
12.2.2谐响应分析过程
12.3谐响应分析示例
12.3.1前处理
12.3.2模态分析
12.3.3模态叠加法分析
12.3.4完全法分析
12.4本章小结

第13章响应谱分析
13.1响应谱分析基础
13.1.1响应谱分析概述
13.1.2响应谱分析流程
13.2响应谱分析示例
13.2.1前处理
13.2.2模态分析
13.2.3单点响应谱分析
13.2.4多点响应谱分析
13.3本章小结

第14章随机振动分析
14.1随机振动分析基础
14.1.1随机振动分析概述
14.1.2随机振动分析过程
14.2随机振动分析示例
14.2.1问题描述
14.2.2建立分析项目
14.2.3修改模型
14.2.4生成多体部件体
14.2.5划分网格
14.2.6施加固定约束
14.2.7提取模态参数设置
14.2.8查看模态分析结果
14.2.9添加功率谱位移
14.2.10提取随机振动的分析结果
14.2.11查看随机振动的分析结果
14.2.12保存与退出
14.3本章小结

第15章显式动力学分析
15.1显式动力学分析基础
15.1.1显式动力学概述
15.1.2显式动力学分析过程
15.2显式动力学分析示例
15.2.1前处理
15.2.2求解
15.2.3后处理
15.3本章小结

第16章刚体运动学分析
16.1刚体运动学分析过程
16.1.1刚体运动学分析过程概览
16.1.2连接类型
16.2刚体运动学示例
16.2.1前处理
16.2.2求解
16.2.3后处理
16.3本章小结

第17章垫片分析
17.1垫片分析过程
17.1.1垫片分析概述
17.1.2垫片分析流程
17.2垫片分析示例
17.2.1前处理
17.2.2求解
17.2.3后处理
17.3本章小结

第18章疲劳分析
18.1疲劳分析过程
18.1.1概述
18.1.2疲劳分析流程
18.1.3查看疲劳分析结果
18.2疲劳分析示例
18.2.1前处理
18.2.2静力分析
18.2.3疲劳分析
18.3本章小结

第19章断裂分析
19.1断裂分析过程
19.1.1断裂模式
19.1.2断裂力学参数
19.1.3断裂力学仿真方法
19.1.4断裂分析流程
19.2断裂分析示例
19.2.1前处理
19.2.2求解
19.2.3后处理
19.3本章小结

第20章模型的简化分析
20.1模型的简化分析基础
20.1.1分析概览
20.1.2简化模型
20.1.3模型的简化分析流程
20.2模型的简化分析示例
20.2.1前处理
20.2.2求解
20.2.3后处理
20.3本章小结

第21章子模型分析
21.1子模型分析基础
21.1.1子模型概述
21.1.2子模型分析流程
21.2子模型分析示例
21.2.1粗糙模型分析
21.2.2子模型分析
21.3本章小结

第22章热分析
22.1热分析基础
22.1.1单位
22.1.2基础理论
22.1.3热分析流程
22.2热分析示例
22.2.1前处理
22.2.2稳态热分析
22.2.3瞬态热分析
22.3本章小结

第23章流场分析
23.1流场分析基础
23.1.1CFX流场分析流程
23.1.2物理条件定义
23.1.3CFX求解
23.1.4CFX后处理
23.2流场分析示例
23.2.1前处理
23.2.2求解
23.2.3后处理
23.3流场致温度场分析示例
23.3.1前处理
23.3.2求解
23.3.3后处理
23.4本章小结

第24章静磁场分析
24.1静磁场分析基础
24.1.1静磁场分析应用
24.1.2静磁场分析过程
24.2静磁场分析示例
24.2.1前处理
24.2.2求解
24.2.3后处理
24.3本章小结

第25章多物理场耦合分析
25.1多物理场耦合分析概述
25.2电磁热耦合分析示例
25.2.1问题描述
25.2.2软件启动与保存
25.2.3建立电磁分析
25.2.4建立几何模型
25.2.5设置求解域
25.2.6赋予材料属性
25.2.7添加激励
25.2.8添加分析步
25.2.9模型检查与计算
25.2.10后处理
25.2.11创建数据共享
25.2.12设定材料
25.2.13划分网格
25.2.14添加边界条件与映射激励
25.2.15求解计算
25.2.16后处理
25.3本章小结

第26章优化设计分析
26.1优化设计基础
26.1.1优化设计概览
26.1.2实验设计
26.1.3相关参数
26.1.4响应面
26.1.5目标驱动优化
26.1.6六西格玛分析
26.2优化设计应用示例
26.2.1基础分析
26.2.2响应面
26.2.3直接优化
26.2.4SSA分析
26.3本章小结
参考文献

前言/序言

　　自ANSYS7.0开始，ANSYS公司便开始推出ANSYS经典版和ANSYSWorkbench版两个版本。Workbench是ANSYS公司推出的协同仿真环境，可以解决企业产品研发过程中CAE软件的异构问题。

　　ANSYSWorkbench为有限元分析提供了强大的处理工具。目前，ANSYS已经在很多领域成功应用。《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》针对ANSYSWorkbench在相关领域的应用，以ANSYSWorkbench17.0为工具，以引导读者掌握ANSYSWorkbench的使用方法为目的进行编写。

　　1．《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》特点

　　?由浅入深、循序渐进：《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》以初中级读者为对象，首先从ANSYSWorkbench使用基础讲起，再辅以ANSYSWorkbench在工程中的代表案例，全面介绍了使用其进行常见有限元分析的步骤。

　　?步骤详尽、内容新颖：《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》结合作者多年ANSYSWorkbench使用经验，通过实际工程应用案例，将ANSYSWorkbench软件的使用方法与技巧详细地讲解给读者。《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》在讲解过程中步骤详尽、内容新颖，讲解过程辅以相应的图片，使读者在阅读时一目了然，从而快速掌握书中所讲内容。

　　?示例典型、轻松易学：学习分析案例的具体操作是掌握ANSYSWorkbench最好的方式。《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》通过综合应用案例，透彻详尽地讲解了ANSYSWorkbench在各方面的应用。

　　2．《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》内容

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》分基础知识、基础专题应用及拓展专题应用3部分共26章进行讲解，其中第1～5章为基础知识部分，第6～13章为基础专题应用部分，第14～26章为拓展专题应用部分，即《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》的重点。其中：

　　第一部分：基础知识部分是使用ANSYSWorkbench的基础，建议读者在学习后续有关分析过程时经常参考该部分的内容，以掌握基础操作步骤。本部分的章节安排如下。

　　第1章ANSYSWorkbench介绍第2章工程数据

　　第3章几何建模第4章网格划分

　　第5章Mechanical介绍

　　第二部分：基础专题应用部分以常见的有限元应用为基础，对有限元分析常见的类型进行了示例讲解，确保读者能参照这些示例对常见的分析进行设置，并正确分析。本部分的章节安排如下。

　　第6章线性静力分析第7章非线性静力分析

　　第8章接触分析第9章特征值分析

　　第10章瞬态分析第11章模态分析

　　第12章谐响应分析第13章响应谱分析

　　第三部分：拓展专题应用部分以专题的形式对有限元分析拓展应用类型进行了示例讲解，读者可以根据自己的实际工作需要选择相应的章节进行学习。本部分的章节安排如下。

　　第14章随机振动分析第15章显式动力学分析

　　第16章刚体运动学分析第17章垫片分析

　　第18章疲劳分析第19章断裂分析

　　第20章模型的简化分析第21章子模型分析

　　第22章热分析第23章流场分析

　　第24章静磁场分析第25章多物理场耦合分析

　　第26章优化设计分析

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》以软件的工程应用为主，偏重于讲解软件的使用方法。因此，专题应用中的每个案例都根据实际工程应用做了简化，以方便读者掌握软件的使用方法。

　　提示：《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》附赠网盘资源包括书中各案例所用到的素材源文件以及求解结果文件，以方便读者学习使用。

　　3．读者对象

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》既适用于ANSYSWorkbench初学者，又适用于有一定基础的工程技术人员，具体包括：

　　?初学ANSYSWorkbench的工程技术人员?相关培训机构的教师和学员

　　?大中专院校的教师和在校生?ANSYSWorkbench有限元分析爱好者

　　?参加工作实习的新手?初中级ANSYSWorkbench从业人员

　　?广大科研工作人员

　　4．读者服务

　　为了方便解决《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》疑难问题，读者在学习过程中如遇到与《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》有关的技术问题，可以发邮件到邮箱caxart@126.com，或者访问博客http://blog.sina.com.cn/caxart，编者会尽快给予解答。

　　5．编者团队

　　《ANSYSWorkbench17.0有限元分析从入门到精通第2版》主要由张岩编写，参与编写的还有丁金滨、石良臣、林金宝、张亮亮、高飞、李昕、唐宗鹏、凌桂龙、王芳、韩希强、孙国强、于苍海、温正、陈艳霞、郭海霞、张建伟、刘成柱、宋玉旺、沈再阳、陈峰浩、张文电、丁凯、王菁和李战芬。

　　虽然编者在《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》的编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中欠妥之处在所难免，希望读者和同仁能够及时指出，共同促进《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》质量的提高。

　　最后，希望《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 第2版》能为读者的学习和工作提供帮助！

　　编者