本書以ANSYS Workbench 14.5軟件為操作平臺, 結合三維軟件的建模配合對大量的案例進行分析, 詳細介紹了該軟件的工作流程與工程應用, 闡述了14.5版本增加的新功能, 大大提升了在復雜系統與多物理場中綜合仿真的能力。全書共11章, 主要內容有ANSYS Workbench背景概述、線性靜力學結構分析、動力學分析、顯式動力學分析、屈曲分析、結構非線性分析、疲勞分析、電磁場分析、流體動力學分析及Workbench多物理耦合分析。隨著ANSYS版本的不斷升級, 在Workbench界面下進行多物理場耦合分析的功能和操作的易用性都在不斷增強, 分析精度不斷提升。
隨著現代科學技術的迅猛發展,仿真已成為各種復雜系統研制工作的一種必不可少的手段。仿真技術由原來僅對航空航天領域的應用拓展到核工業、土木工程、鐵道、石油化工、航空航天、國防軍工、機械制造、能源、汽車交通、電子、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利、日用家電等各個領域中。在研制、鑒定和定型全過程中,都必須全面地應用先進的仿真技術,否則,任何新型、先進的飛行器或者運載工具等其他模型的研制都將是不可能的。
工程仿真是通過數字圖像建立工程系統模型并利用所建數字圖像模型對實際工程系統進行實驗研究的過程,其過程是比較復雜的。ANSYS有限元分析在解決復雜多變的問題中起到了關鍵性的作用。現在該軟件已被應用到實際生產中的每個領域,是工程設計分析中不可缺少的關鍵部分,可以解決工業中線性靜力學結構分析、結構動力學、結構疲勞分析、結構屈曲及穩定分析、電磁場分析、振動噪聲分析、光一機械.熱耦合分析、鑄造仿真分析、結構壓電材料及MEMS分析等問題。
ANSYSWorkbench是一種更加全新的界面操作系統,創建模型與劃分網格更加快捷方便,大大提高了工程師的工作效率,可以自動生成連接并且可以修改連接類型和求解接觸問題,Workbench采用的結果默認算法為PCG算法,包括CAE建模工具Design Modeler,分析工具Design Simulation,優化工具Design Xplorer,且能夠方便地切換到經典環境,坐標系采用笛卡兒坐標系,比較直觀,后處理功能也比較強大,界面簡單容易上手。
本書由山東理工大學于文強、程鵬飛、吳峰倩、紀曉磊、姜化凱、黃福擂等多位工作在教學一線和實驗室的工程技術研究人員合作編寫,案例豐富,章節層次清晰,理論知識介紹精而簡,詳細的操作步驟非常適合作為初學者的教學用書,也可為相關的工程技術人員提供參考,能夠很好地協助讀者掌握各個章節的核心內容,可以提高讀者在工程應用中的分析能力。
感謝為本書做出貢獻的所有學者和同仁,由于作者水平有限,編寫周期較短,本書中難免會有不足與疏漏之處,望各位讀者及有著豐富經驗的工程師能夠及時提出,加以更正,共同完善進步。
第1章 ANSYS Workbench 14.5概述
1.1 ANSYS軟件
1.1.1 背景
1.1.2 工作流程
1.1.3 工程應用
1.2 ANSYS Workbench 14.5介紹
1.2.1 背景
1.2.2 工作環境與新功能的介紹
1.2.3 特點
1.2.4 Design Modeler功能介紹及幾何建模
1.2.5 網格劃分
小結
第2章 線性靜力學結構分析
2.1 線性靜力學結構分析基礎
2.2 線性靜力學分析
2.3 線性靜力學分析流程
2.4 案例圖解
2.4.1 線性梁單元靜力學分析
2.4.2 平板靜力學分析
2.4.3 管道靜力學分析
2.4.4 支撐座靜力學分析
小結
第3章 熱力學分析
3.1 熱分析基礎
3.2 基本傳熱方式
3.2.1 相變
3.2.2 熱載荷
3.2.3 熱邊界條件
3.3 案例圖解
3.3.1 SolidWorks 2014與ANSYS Workbench協同仿真傳熱分析
3.3.2 穩態熱分析
3.3.3 高溫均質混合器模型熱分析
小結
第4章 動力學分析
4.1 動力學分析基礎
4.2 模態分析基礎及案例圖解
4.2.1 計算機機箱模態分析
4.2.2 工程機架模態分析
4.2.3 鋼架模態分析
4.3 諧響應分析基礎及案例圖解
4.3.1 計算機機箱諧響應分析
4.3.2 工程機架諧響應分析
4.4 響應譜分析基礎及案例圖解
4.4.1 計算機機箱響應譜分析
4.4.2 工程機架響應譜分析
4.5 隨機振動分析基礎及案例圖解
4.5.1 塔架模型隨機振動分析
4.5.2 彈簧隨機振動分析
4.6 瞬態動力學分析基礎及案例圖解
4.6.1 實體梁瞬態動力學分析
4.6.2 彈簧瞬態動力學分析
小結
第5章 顯式動力學分析
5.1 顯式動力學分析基礎
5.1.1 ANSY
5.1.2 ANSY
5.1.3 ANSYS
5.2 案例圖解
5.2.1 子彈穿鋼板顯式動力學分析
5.2.2 容器落地顯式動力學分析
小結
第6章 屈曲分析
6.1 線性屈曲分析基礎
6.2 案例圖解
6.2.1 斜撐桿受壓屈曲分析
6.2.2 薄殼容器屈曲分析
小結
第7章 結構非線性分析
7.1 結構非線性分析基礎
7.1.1 引起非線性的原因
7.1.2 非線性分析
7.2 案例圖解
7.2.1 物體跌落接觸大變形分析
7.2.2 沖頭模具非線性分析
小結
第8章 疲勞分析
8.1 疲勞分析基礎
8.2 案例圖解
8.2.1 椅子的疲勞分析
8.2.2 發動機連桿的疲勞分析
小結
第9章 電磁場分析
9.1 電磁場分析基礎
9.2 案例圖解
9.2.1 微型執行器片電場分析
9.2.2 C型磁體靜磁場分析
小結
第10章 流體動力學分析
10.1 流體動力學分析基礎
10.2 案例圖解
10.2.1 三通模型分析
10.2.2 葉輪外流場分析
小結
第11章 Workbench多物理場
耦合分析
11.1 多物理場耦合分析基礎
11.1.1 場的基本概念
11.1.2 耦合場分析
11.2 案例圖解
小結