目 錄
第1章 ANSYS Workbench基礎(chǔ)知識 1
1.1　ANSYS Workbench概述 1
1.1.1　ANSYS Workbench的特點 1
1.1.2　ANSYS Workbench的啟動方法 2
1.1.3　ANSYS Workbench的用戶界面 2
1.1.4　ANSYS Workbench的應(yīng)用方式 6
1.2　ANSYS Workbench項目管理 8
1.2.1　項目組成 8
1.2.2　項目操作 8
1.3　ANSYS Workbench文件管理 10
1.4　ANSYS Workbench入門實例—懸臂梁 11
1.4.1　問題描述及解析解 11
1.4.2　分析步驟 11
第2章 工程數(shù)據(jù) 16
2.1　Engineering Data界面 16
2.2　材料屬性常用操作 18
第3章 幾何模型創(chuàng)建 21
3.1　DesignModeler概述 21
3.1.1　DesignModeler的用戶界面及使用方法 21
3.1.2　DesignModeler的基本操作 23
3.2　2D草圖繪制 25
3.2.1　創(chuàng)建新平面 25
3.2.2　創(chuàng)建新草圖 26
3.2.3　繪制2D圖形 26
3.2.4　草圖投影和草圖援引 29
3.3　3D幾何體創(chuàng)建 30
3.3.1　3D幾何體基礎(chǔ) 30
3.3.2　3D特征 31
3.3.3　高級幾何體操作 34
3.4　概念建模 37
3.4.1　線體 38
3.4.2　面體 39
3.5　復(fù)雜幾何體的創(chuàng)建實例—相交圓柱體 40
3.5.1　相交圓柱體的視圖 40
3.5.2　創(chuàng)建步驟 40
3.6　復(fù)雜幾何體的創(chuàng)建實例—螺栓 48
3.6.1　螺栓的視圖 48
3.6.2　創(chuàng)建步驟 48
3.7　參數(shù)化建模實例—斜齒圓柱齒輪的創(chuàng)建 56
3.7.1　參數(shù)化建模基礎(chǔ) 56
3.7.2　問題描述 59
3.7.3　創(chuàng)建步驟 59
第4章 網(wǎng)格劃分 67
4.1　網(wǎng)格劃分方法 67
4.1.1　針對3D幾何體的方法 68
4.1.2　針對2D幾何體的方法 69
4.2　網(wǎng)格劃分整體控制 69
4.3　局部網(wǎng)格控制 73
4.4　網(wǎng)格劃分實例 73
4.4.1　四面體單元及六面體單元為主劃分法實例—軸 73
4.4.2　掃略劃分網(wǎng)格實例—斜齒圓柱齒輪 76
4.4.3　多區(qū)劃分網(wǎng)格實例—支座 77
4.4.4　將有限元模型導(dǎo)出到經(jīng)典ANSYS中 79
第5章 線性結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析 81
5.1　Mechanical概述 81
5.1.1 Mechanical的用戶界面及使用 81
5.1.2　Mechanical分析步驟 86
5.1.3　Mechanical通用前處理 87
5.1.4　分析設(shè)置（Analysis Settings） 89
5.1.5　邊界條件 91
5.1.6　結(jié)果后處理 93
5.1.7　結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析簡介 96
5.2　平面問題的求解實例—厚壁圓筒問題 96
5.2.1　平面問題 96
5.2.2　對稱性 97
5.2.3　問題描述及解析解 97
5.2.4　分析步驟 97
5.3　靜力學(xué)問題的求解實例—扳手的受力分析 106
5.3.1　問題描述 106
5.3.2　分析步驟 106
5.4　概念建模及靜力學(xué)問題的求解實例—水杯變形分析 112
5.4.1　問題描述 112
5.4.2　分析步驟 112
5.5　復(fù)雜問題的求解實例—液壓支架頂梁剛度和強度分析 119
5.5.1　問題描述 119
5.5.2　分析步驟 120
第6章 結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析 126
6.1　概述 126
6.2　模態(tài)分析 127
6.2.1　模態(tài)分析基礎(chǔ) 127
6.2.2　模態(tài)分析步驟 127
6.2.3　模態(tài)分析特點 127
6.2.4　模態(tài)分析實例—均勻直桿的固有頻率分析 128
6.2.5　模態(tài)分析實例—齒輪的固有頻率分析 133
6.2.6　帶預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析實例—弦的橫向振動研究 139
6.2.7　循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的模態(tài)分析實例—轉(zhuǎn)子的固有頻率分析 147
6.3　諧響應(yīng)分析 155
6.3.1　概述 155
6.3.2　諧響應(yīng)分析實例—橫梁 156
6.4　結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學(xué)分析 164
6.4.1　結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力學(xué)分析概述 164
6.4.2　瞬態(tài)動力學(xué)分析步驟 164
6.4.3　瞬態(tài)動力學(xué)分析特點 165
6.4.4　瞬態(tài)動力學(xué)分析實例—凸輪從動件運動分析 167
6.5　響應(yīng)譜分析 174
6.5.1　概述 174
6.5.2　響應(yīng)譜分析步驟 175
6.5.3　響應(yīng)譜分析實例—地震譜作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析 176
第7章 結(jié)構(gòu)非線性分析 186
7.1　非線性分析的基本概念 186
7.1.1　概述 186
7.1.2　非線性有限元方程的求解方法 187
7.1.3　非線性分析的特性 188
7.2　幾何非線性分析 189
7.2.1　幾何非線性概述 189
7.2.2　應(yīng)力和應(yīng)變 190
7.2.3　幾何非線性分析的注意事項 190
7.2.4　結(jié)構(gòu)非線性分析實例—盤形彈簧載荷和變形關(guān)系分析 190
7.2.5　屈曲分析 197
7.2.6　特征值屈曲分析實例—壓桿穩(wěn)定性問題 200
7.2.7　非線性屈曲分析實例—懸臂梁 208
7.3　材料非線性分析 216
7.3.1　材料非線性概述 216
7.3.2　塑性力學(xué)的基本法則 217
7.3.3　輸入材料數(shù)據(jù) 218
7.3.4　材料非線性分析實例—自增強厚壁圓筒承載能力研究 219
7.4　狀態(tài)非線性分析 230
7.4.1　接觸概述 230
7.4.2　接觸算法 231
7.4.3　接觸選項 231
7.4.4　接觸分析實例—平行圓柱體承受法向載荷時的接觸應(yīng)力分析 233
7.4.5　接觸分析實例—過盈配合連接與組合厚壁圓筒 243
7.4.6　接觸分析實例—斜齒圓柱齒輪傳動分析 254
7.4.7　利用MPC技術(shù)對3D實體-面體進行連接實例—簡支梁 261
第8章 綜合應(yīng)用 272
8.1　熱應(yīng)力計算 272
8.1.1　熱分析概述 272
8.1.2　穩(wěn)態(tài)熱分析和熱應(yīng)力計算步驟 273
8.1.3　瞬態(tài)熱分析和熱應(yīng)力計算步驟 275
8.1.4　穩(wěn)態(tài)熱分析和熱應(yīng)力計算實例—液體管路 276
8.1.5　瞬態(tài)熱分析和熱應(yīng)力計算實例—零件淬火 283
8.2　顯式動力學(xué)分析 291
8.2.1　顯式動力學(xué)分析概述 291
8.2.2　顯式動力學(xué)分析實例—彈丸沖擊鋼板 292
8.3　疲勞強度計算 297
8.3.1　疲勞概述 297
8.3.2　恒定振幅、比例載荷情況下的疲勞分析步驟 298
8.3.3　恒定振幅、比例載荷情況下疲勞強度計算實例—受壓帶圓孔薄板 301
8.4　剛體動力學(xué)分析 308
8.4.1　剛體動力學(xué)分析概述 308
8.4.2　剛體動力學(xué)分析實例—曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析 310
8.5　結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析 317
8.5.1　優(yōu)化設(shè)計基本原理 317
8.5.2　結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計類型 317
8.5.3　Design Exploration概述 317
8.5.4　操作步驟 319
8.5.5　響應(yīng)曲面優(yōu)化實例—變截面梁的優(yōu)化設(shè)計 319
8.5.6　直接優(yōu)化設(shè)計實例—液壓支架四連桿機構(gòu)尺寸優(yōu)化 330
8.6　螺栓聯(lián)接的受力分析 335
8.6.1　承受預(yù)緊力和工作載荷的緊螺栓聯(lián)接 335
8.6.2　螺栓預(yù)緊載荷（Bolt Pretension） 336
8.6.3　帶預(yù)緊力的螺栓聯(lián)接的有限元分析 336
附錄 345
參考文獻 348