ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通/CAX工程应用丛书 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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产品特色

编辑推荐

　　17个工程实例3.85GB素材文件
　　本书理论结合实践，系统地介绍了ANSYS Workbench 17.0在有限元分析领域的具体应用，涵盖了绝大部分用户需要使用的功能。
　　本书按照从简单到复杂、从单场到多场分析的逻辑编排，每章均采用实例描述，内容完整且各章相对独立，是一本详细的ANSYS Workbench参考书。
　　本书主要内容包括：创建几何模型、网格划分、结果后处理等基本操作，同时也结合工程案例详细讲解了线性静态结构分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、显式动力学分析、热分析、线性屈曲分析、结构非线性分析、接触问题分析、优化设计、流体动力学分析、电磁场分析及多物理场耦合分析等。

内容简介

　　本书通过理论结合实践的讲解方式，全面、系统地介绍了ANSYS Workbench 17.0在有限元分析领域内的具体应用，涵盖了绝大部分用户需要使用的功能。本书按照从简单到复杂、从单场到多场分析的逻辑编排，每章均采用实例描述，内容完整且各章相对独立，是一本详细的ANSYS Workbench参考书。
　　全书共19章，详细介绍了创建几何模型、网格划分、结果后处理等基本操作，同时也结合工程案例详细讲解了线性静态结构分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、瞬态动力学分析、显式动力学分析、热分析、线性屈曲分析、结构非线性分析、接触问题分析、优化设计、流体动力学分析、电磁场分析及多物理场耦合分析等。
　　本书工程实例丰富、讲解详尽，内容安排循序渐进、深入浅出，适合不同基础的读者。本书适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电气工程等相关专业的本科生、研究生及教师使用，同时也可作为工程技术人员从事工程研究的参考书。

作者简介

　　丁欣硕，高级工程师，已从事机械设计及仿真计算工作十余年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等软件，曾出版《ANSYS Workbench 14.0从入门到精通》等计算机图书，并利用业余时间创建了中国CAX联盟论坛。

内页插图

目录

第1章 初识ANSYS Workbench 1
1.1 ANSYS Workbench 17.0概述 1
1.1.1 关于ANSYS Workbench 1
1.1.2 多物理场分析模式 2
1.1.3 项目级仿真参数管理 2
1.1.4 Workbench应用模块 3
1.2 Workbench 17.0的基本操作界面 3
1.2.1 启动ANSYS Workbench 3
1.2.2 ANSYS Workbench主界面 4
1.3 Workbench项目管理 7
1.3.1 复制及删除项目 7
1.3.2 关联项目 7
1.3.3 项目管理操作案例 8
1.3.4 设置项属性 9
1.4 Workbench文件管理 9
1.4.1 文件目录结构 9
1.4.2 快速生成压缩文件 10
1.5 Workbench实例入门 11
1.5.1 案例介绍 11
1.5.2 启动Workbench并建立分析项目 11
1.5.3 导入创建几何体 12
1.5.4 添加材料库 13
1.5.5 添加模型材料属性 14
1.5.6 划分网格 15
1.5.7 施加载荷与约束 16
1.5.8 结果后处理 18
1.5.9 保存与退出 19
1.6 本章小结 20
第2章 创建Workbench几何模型 21
2.1 认识DesignModeler 21
2.1.1 进入DesignModeler 21
2.1.2 DesignModeler的操作界面 23
2.1.3 DesignModeler的鼠标操作 24
2.1.4 图形选取与控制 25
2.1.5 DM几何体 25
2.2 DesignModeler草图模式 26
2.2.1 创建新平面 26
2.2.2 创建新草图 26
2.2.3 草图模式 27
2.2.4 草图援引 28
2.3 创建3D几何体 28
2.3.1 创建3D特征 28
2.3.2 激活体和冻结体 29
2.3.3 切片特征 30
2.3.4 抑制体 30
2.3.5 面印记 30
2.3.6 填充与包围操作 32
2.3.7 创建多体部件体 33
2.4 导入外部CAD文件 34
2.4.1 非关联性导入文件 34
2.4.2 关联性导入文件 35
2.4.3 导入定位 35
2.4.4 创建场域几何体 35
2.5 概念建模 35
2.5.1 从点生成线体 36
2.5.2 从草图生成线体 36
2.5.3 从边生成线体 36
2.5.4 定义横截面 36
2.5.5 从线生成面体 39
2.5.6 从草图生成面体 39
2.5.7 从面生成面体 40
2.6 创建几何体的实例操作 40
2.6.1 进入DM界面 40
2.6.2 绘制零件底部圆盘 41
2.6.3 创建零件肋柱 42
2.6.4 生成线体 45
2.6.5 生成面体 45
2.6.6 保存文件并退出 46
2.7 概念建模实例操作 46
2.7.1 从CAD进入DM界面 46
2.7.2 创建线体 47
2.7.3 生成面体 48
2.7.4 创建横截面 49
2.7.5 为线体添加横截面 50
2.7.6 保存文件并退出 50
2.8 本章小结 50
第3章 Workbench网格划分 51
3.1 网格划分平台 51
3.1.1 网格划分特点 51
3.1.2 网格划分方法 52
3.1.3 网格划分技巧 53
3.1.4 网格划分流程 54
3.1.5 网格尺寸策略 54
3.2 3D几何网格划分 54
3.2.1 四面体网格的优缺点 55
3.2.2 四面体网格划分时的常用参数 55
3.2.3 四面体算法 55
3.2.4 四面体膨胀 57
3.3 网格参数设置 57
3.3.1 默认参数设置 59
3.3.2 尺寸控制 59
3.3.3 膨胀控制 62
3.3.4 网格信息 64
3.4 扫掠网格划分 64
3.4.1 扫掠划分方法 64
3.4.2 扫掠网格控制 66
3.5 多区网格划分 66
3.5.1 多区划分方法 66
3.5.2 多区网格控制 67
3.6 网格划分案例 68
3.6.1 自动网格划分案例 68
3.6.2 网格划分控制案例 72
3.7 本章小结 79
第4章 Mechanical基础 80
4.1 关于Mechanical 80
4.2 Mechanical的基本操作 81
4.2.1 启动Mechanical 81
4.2.2 Mechanical操作界面 81
4.2.3 鼠标控制 84
4.3 材料参数输入控制 85
4.3.1 进入Engineering Data应用程序 85
4.3.2 材料库 85
4.3.3 添加材料 86
4.3.4 添加材料属性 87
4.4 Mechanical 前处理操作 88
4.4.1 几何分支 88
4.4.2 接触与点焊 89
4.4.3 坐标系 91
4.4.4 分析设置 92
4.5 施加载荷和约束 93
4.5.1 施加载荷 94
4.5.2 施加约束 96
4.6 模型求解 96
4.7 结果后处理 98
4.7.1 结果显示 98
4.7.2 变形显示 99
4.7.3 应力和应变 99
4.7.4 接触结果 100
4.7.5 自定义结果显示 101
4.8 本章小结 102
第5章 线性静态结构分析 103
5.1 线性静态结构分析概述 103
5.2 线性静态结构的分析流程 104
5.2.1 几何模型 104
5.2.2 材料特性 105
5.2.3 定义接触区域 105
5.2.4 划分网格 105
5.2.5 施加载荷和边界条件 105
5.2.6 模型求解控制 106
5.2.7 结果后处理 106
5.3 风力发电机叶片静态结构分析 106
5.3.1 问题描述 106
5.3.2 启动Workbench并建立分析项目 106
5.3.3 导入几何体 107
5.3.4 添加材料库 108
5.3.5 添加模型材料属性 111
5.3.6 划分网格 113
5.3.7 施加载荷与约束 114

精彩书摘

　　第9章 随机振动分析
　　导言
　　随机振动分析是一种基于概率统计学的谱分析技术，它求解的是在随机激励作用下的某些物理量，包括位移、应力等的概率分布情况等。随机振动分析在机载电子设备、抖动光学设备、声学装载设备等方面有着广泛的应用。
　　学习目标
　　★ 了解随机振动分析。
　　★ 掌握随机振动分析过程。
　　★ 通过案例掌握随机振动问题的分析方法。
　　★ 掌握随机振动分析的结果检查方法。
　　9.1 随机振动分析概述
　　随机振动分析（Random Vibration Analysis）是一种基于概率统计学的谱分析技术。随机振动分析中功率谱密度（Power Spectral Density，PSD）记录了激励和响应的均方根值同频率的关系，因此PSD是一条功率谱密度值——频率值的关系曲线，如图9-1所示，亦即载荷时间历程。
　　图9-1 功率谱密度图
　　对PSD的说明如下。
　　? PSD曲线下的面积就是方差，即响应标准偏差的平方值。
　　? PSD的单位是Mean Square/Hz（如加速度PSD的单位为G2/Hz）。
　　? PSD可以是位移、速度、加速度、力或者压力等。
　　在随机振动分析中，由于时间历程不是确定的，所以瞬态分析是不可用的。随机振动分析的输入为：
　　? 通过模态分析得到的结构固有频率和固有模态。
　　? 作用于节点的单点或多点的PSD激励曲线。
　　随机振动分析输出的是：作用于节点的PSD响应（位移和应力等），同时还能用于疲劳寿命预测。
　　9.2 随机振动分析流程
　　在ANSYS Workbench左侧工具箱中Analysis Systems下的Random Vibration上按住鼠标左键拖动到项目管理区的A6栏，即可创建随机振动分析项目，如图9-2所示。
　　图9-2 创建随机振动分析项目
　　当进入Mechanical后，选中分析树中的Analysis Settings即可进行分析参数的设置，如图9-3所示。
　　图9-3 随机振动分析参数设置
　　在Mechanical模块下，随机振动分析的过程与响应谱分析类似，其分析步骤包括：
　　对模型进行模态分析。
　　定义随机振动分析选项。
　　施加载荷和边界条件。
　　对问题进行求解。
　　进行结果评价和分析。
　　详细的设置参数在前面的章节中已经介绍，这里不再赘述，如想深入了解相关内容，请参考前面的章节进行学习。
　　在随机振动分析中，加载位移约束时位移必须为0，通常在模态分析结束后一般要查看模态分析的前几阶（一般为前六阶）固有频率和振型，然后再进行随机振动分析的设置（载荷及边界条件），随机振动分析中的载荷为功率谱密度（PSD），如图9-4所示。
　　随机振动分析结束后，可以得到在PSD激励作用下的位移、速度、加速度、应力、应变以及在PSD作用下的节点响应，如图9-5所示为随机振动分析的Solution工具栏。
　　图9-4 随机振动分析载荷 图9-5 随机振动的求解结果项
　　9.3 梁板结构的随机振动分析
　　本节将通过对梁板结构的随机振动分析让读者掌握随机振动分析的基本过程，本实例的模型建立过程请参照前面的章节，在进行分析时直接导入即可。
　　9.3.1 问题描述
　　本例为一个典型的梁板结构，长宽均为6m，高为12m，其厚度为20mm，梁截面为I型，如图9-6所示，材料为结构钢。分析此结构在底部约束点随机载荷作用下的结构反应。
　　材料：选择系统默认的结构钢材料。
　　模型：beam-floor.agdb。
　　载荷：随机载荷如表9-1所示。
　　表9-1 随机载荷
　　Items Frequency（Hz） Displacement
　　（mm2/Hz） Items Frequency（Hz） Displacement
　　（mm2/Hz）
　　1 0.5 0.01 5 17 0.005
　　2 1 0.02 6 18 0.01
　　3 2.4 0.016 7 20 0.015
　　4 3.8 0.02 8 32 0.01
　　9.3.2 启动Workbench并建立分析项目
　　在Windows资源管理器中双击几何模型文件beam-floor.agdb，此时会出现几何模型项目。
　　本案例的几何模型是在前面章节中创建的，此处直接采用打开的方式进入ANSYS Workbench主界面。
　　利用前面章节介绍的方法创建模态分析及随机振动分析项目，创建后的分析项目如图9-7所示。
　　图9-7 建立分析项目
　　9.3.3 修改模型
　　1．删除多余的边
　　双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入DM界面，在图形窗口中会显示如图9-8所示的几何模型。
　　在图形窗口的空白处右击，在弹出的快捷菜单中选择View→Right View命令，如图9-9所示，此时的图形界面如图9-10所示。
　　清理多余的边线，如图9-11所示，选择菜单栏中的Create→Edge Delete命令，此时分析树中会出现如图9-12所示的EDelete2。
　　单击图形工具栏中选择模式下的 （框选）按钮，然后再单击 （选择边）按钮，选择如图9-13所示的边。
　　图9-8 几何模型 图9-9 快捷菜单
　　图9-10 图形界面
　　图9-11 执行Edge Delete命令 图9-12 显示EDelete2的分析树
　　在参数设置列表中单击Edges后的 按钮，完成边的选择，此时显示选中的12条边，如图9-14所示。
　　在分析树中的EDelete2上右击，在弹出的快捷菜单中选择 命令，如图9-15所示，此时的图形界面如图9-16所示，选中的边已被删除。
　　图9-13 选择边 图9-14 参数设置列表
　　图9-15 快捷菜单 图9-16 图形界面
　　2．设置梁截面尺寸
　　执行菜单栏中的Concept（概念）→Cross Section（横截面）→I Section（工字截面）命令，如图9-17所示，为线体创建横截面。在参数列表中设置各参数，如图9-18所示。
　　在设计树中单击 前的 （展开）按钮，展开所有的体。
　　选择线体 ，并在参数列表中的Cross Section中选择I1作为线体的横截面属性，如图9-19所示。
　　图9-17 创建横截面命令 图9-18 设置横截面参数 图9-19 设置横截面属性
　　3．抑制底面
　　单击图形工具栏中选择模式下的 （框选）按钮，然后再单击 （选择面）按钮，选择如图9-20所示的面。
　　在图形窗口中右击，在弹出的快捷菜单中选择 命令，如图9-21所示，此时选中的面即可被抑制，如图9-22所示，被抑制的面选项前由 变为 。
　　图9-20 选择面
　　图9-21 快捷菜单 图9-22 抑制面
　　4．设置面体厚度
　　选择 列表下的*个面体后，按下Shift键，同时拖动滚动条到所有体的*后，单击*后一个面体，即可将所有的面体选中，如图9-23所示。
　　在参数设置列表中的Thickness内输入0.02，即设置厚度为20mm，如图9-24所示。
　　图9-23 选中所有的面体 图9-24 设置面体厚度
　　9.3.4 生成多体部件体
　　选择 列表下的*个体——线体后，按下Shift键，同时拖动滚动条到所有体的*后，单击*后一个体，即可将所有的体选中。
　　执行菜单栏中的Tools（工具）→Form New Part（构成新部件）命令，或者如图9-25所示，在选中的体上右击，在弹出的快捷菜单中选择Form New Part（构成新部件）命令，即可创建多体部件体。
　　此时的模型只有一个体，该体包括29个零件，如
　　图9-26所示。
　　单击DM界面右上角的 （关闭）按钮，退出DM，返回Workbench主界面。
　　9.3.5 划分网格
　　双击项目管理区项目B中的B4栏Model项，进入Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作。
　　选中分析树中的Mesh项，执行Mesh工具栏中的Mesh Control（网格控制）→Sizing（尺寸）命令，如图9-27所示，为网格划分添加尺寸控制，如图9-28所示。
　　图9-27 添加尺寸控制命令 图9-28 分析树中的尺寸控制
　　单击图形工具栏中的 （选择边）按钮，执行菜单栏中的Edit（编辑）→Select All（选择所有）命令，选择所有的线体，此时线体颜色显示为绿色，如图9-29所示。
　　在参数设置列表中单击Geometry后的 按钮，完成边的选择，并设置Element Size为300mm，如图9-30所示，图形显示如图9-31所示。
　　图9-29 选择线体 图9-30 参数设置 图9-31 图形显示
　　在Mechanical中，没有设置单位，故而单位为m。
　　选中分析树中的Mesh项，执行Mesh工具栏中Mesh Control（网格控制）→Face Meshing（绘制面网格）命令，如图9-32所示，为网格划分添加面网格控制，如图9-33所示。
　　图9-32 添加绘制面网格命令 图9-33 添加面网格控制
　　同步骤03，在图形选择过滤器中单击 （选择面）按钮，选择菜单栏中的Edit（编辑）→Select All（选择所有）命令，选择所有的面体，此时面体颜色显示为绿色，如图9-34所示。
　　在参数设置列表中单击Geometry后的 按钮，完成面的选择，共选择24个面，设置Method为Qu

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