产品特色
编辑推荐
1. CAE联盟知名版主编写,出版过多部CAE畅销书。
2. 全实例形式编写,30个经典工程案例+90分钟高清视频讲解。
内容简介
《ANSYS Workbench 17.0 数值模拟工程实例解析 第2版》以ANSYS Workbench 17.0为平台,以30个常见的工程实例为载体,详细讲解了ANSYS Workbench协同仿真平台易用、强大的工程应用功能。30个工程实例的知识点覆盖了线弹性静力学分析、定位焊结构、非线性分析、蠕变分析、模态分析、瞬态动力学分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、界面失效、屈曲分析、刚-柔耦合动态接触分析、跌落冲击、疲劳分析、优化设计、流体分析、热分析、热-结构耦合和流-固耦合等。此外本书使用“How Do”和“Why Do”模式,既讲清了操作方法,又讲清操作的相关的依据,致力于培养读者独立应用工程软件技术能力。全书共30个工程实例,并在附赠网盘资料中提供了30个工程实例的模型文件和后处理操作视频。
《ANSYS Workbench 17.0 数值模拟工程实例解析 第2版》不仅适合作为高等学校理工类高年级本科生或研究生学习ANSYS Workbench 有限元分析软件的教材,还可供从事有限元应用的工程技术人员参考使用,同时书中提供的大量实例也可供高级用户参考。
目录
前言
第1例 弹簧片的大变形几何非线性计算
1.1 实例覆盖的知识点
1.2 问题的描述
1.2.1 几何模型
1.2.2 材料参数
1.2.3 边界条件和载荷
1.3 GUI操作
1.3. 1建立结构静力学分析系统
1.3.2 定义材料数据
1.3.3 建立几何模型
1.3.4 建立有限元模型
1.3.5 结构静力学求解
第2例 胶粘结构的界面开裂失效模拟
2.1 实例覆盖的知识点
2.2 问题的描述
2.2.1 几何模型
2.2.2 材料参数
2.2.3 边界条件和载荷
2.3 GUI操作
2.3.1 建立结构静力学分析系统
2.3.2 定义材料数据
2.3.3 建立几何模型
2.3.4 建立有限元模型
2.3.5 结构静力学求解
第3例 圆柱体挤压成形非线性有限元分析
3.1 实例覆盖的知识点
3.2 问题的描述
3.2.1 几何模型
3.2.2 材料参数
3.2.3 边界条件和载荷
3.3 GUI操作
3.3.1 建立结构静力学分析系统
3.3.2 定义材料数据
3.3.3 建立几何模型
3.3.4 建立有限元模型
3.3.5 结构静力学求解
第4例 焊接接头的弹塑性分析
4.1 实例覆盖的知识点
4.2 问题的描述
4.2.1 几何模型
4.2.2 材料参数
4.2.3 边界条件和载荷
4.3 GUI操作
4.3.1 建立结构静力学分析系统
4.3.2 定义材料数据
4.3.3 建立几何模型
4.3.4 建立有限元模型
4.3.5 结构静力学求解
第5例 螺栓预紧力作用下的C形夹具蠕变计算
5.1 实例覆盖的知识点
5.2 问题的描述
5.2.1 几何模型
5.2.2 材料参数
5.2.3 边界条件和载荷
5.3 GUI操作
5.3.1 建立结构静力学分析系统
5.3.2 定义材料数据
5.3.3 建立几何模型
5.3.4 建立有限元模型
5.3.5 结构静力学求解
第6例 轮-轨接触有限元分析
6.1 实例覆盖的知识点
6.2 问题的描述
6.2.1 几何模型
6.2.2 材料参数
6.2.3 边界条件和载荷
6.3 GUI操作
6.3.1 建立瞬态结构动力学分析系统
6.3.2 定义材料数据
6.3.3 建立几何模型
6.3.4 创建有限元模型
6.3.5 结构瞬态动力学求解
第7例 定位焊结构的有限元分析
7.1 实例覆盖的知识点
7.2 问题的描述
7.2.1 几何模型
7.2.2 材料参数
7.2.3 边界条件和载荷
7.3 GUI操作
7.3.1 创建定位焊连接
7.3.2 建立结构静力学分析系统
7.3.3 定义材料数据
7.3.4 创建有限元模型
7.3.5 结构静力学求解
第8例 细长管的线性屈曲分析
8.1 实例覆盖的知识点
8.2 问题的描述
8.2.1 几何模型
8.2.2 材料参数
8.2.3 边界条件和载荷
8.3 GUI操作
8.3.1 建立线性屈曲分析系统
8.3.2 定义材料数据
8.3.3 建立几何模型
8.3.4创建有限元模型
8.3.5结构静力学分析
8.3.6线性屈曲分析
第9例 离合器轮盘的预应力模态分析
9.1 实例覆盖的知识点
9.2 问题的描述
9.2.1 几何模型
9.2.2 材料参数
9.2.3 边界条件和载荷
9.3 GUI操作
9.3.1 建立预应力模态分析系统
9.3.2 定义材料数据
9.3.3 建立几何模型
9.3.4 创建有限元模型
9.3.5 结构静力学求解
9.3.6 模态求解
第10例 斜齿轮-齿条装配体的模态分析
10.1 实例覆盖的知识点
10.2 问题的描述
10.2.1 几何模型
10.2.2 材料参数
10.2.3 边界条件和载荷
10.3 GUI操作
10.3.1 建立模态分析系统
10.3.2 定义材料数据
10.3.3 建立几何模型
10.3.4 创建有限元模型
10.3.5 模态求解
第11例 多盘转子系统临界转速计算
11.1 实例覆盖的知识点
11.2 问题的描述
11.2.1 几何模型
11.2.2 材料参数
11.2.3 边界条件和载荷
11.3 GUI操作
11.3.1 建立模态分析系统
11.3.2 定义材料数据
11.3.3 建立几何模型
11.3.4 创建有限元模型
11.3.5 模态求解
第12例 斜齿轮动态接触瞬态动力学分析
12.1 实例覆盖的知识点
12.2 问题的描述
12.2.1 几何模型
12.2.2 材料参数
12.2.3 边界条件和载荷
12.3 GUI操作
12.3.1 创建结构瞬态动力学分析系统
12.3.2 定义材料数据
12.3.3 建立几何模型
12.3.4 创建有限元模型
12.3.5 瞬态动力学求解
第13例 行星机构的刚-柔耦合动力学分析
13.1 实例覆盖的知识点
13.2 问题的描述
13.2.1 几何模型
13.2.2 材料参数
13.2.3 边界条件和载荷
13.3 GUI操作
13.3.1 创建结构瞬态动力学分析系统
13.3.2 定义材料数据
13.3.3 建立几何模型
13.3.4 创建有限元模型
13.3.5 瞬态动力学分析
第14例 结构的跌落冲击计算
14.1 实例覆盖的知识点
14.2 问题的描述
14.2.1 几何模型
14.2.2 材料参数
14.2.3 边界条件和载荷
14.3 GUI操作
14.3.1 建立瞬态结构动力学分析系统
14.3.2 定义材料数据
14.3.3 建立几何模型
14.3.4 创建有限元模型
14.3.5 瞬态结构动力学求解
第15例 电动机主轴的谐响应分析
15.1 实例覆盖的知识点
15.2 问题的描述
15.2.1 几何模型
15
前言/序言
ANSYS是目前国内外使用最广泛的计算机辅助分析软件之一,经过40多年的发展,其强大的求解功能和良好的用户界面深受广大用户的欢迎。ANSYS软件是一个集结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元分析软件。同时,它还是世界上第一个通过ISO9001质量认证的分析设计类软件。ANSYS软件可广泛应用于核工业、石油化工、航空航天、机械制造、材料成形、能源、汽车交通、军工等行业及科学研究等领域。ANSYS Workbench平台大幅度提高了工程师的软件学习效率,从而将工程师从软件的学习过程解放出来,可以把更多的时间放到计算结果的评估和应用方面,从而实现改进产品和提高产品质量的目标。
ANSYS 在CAE 功能上引领现代产品研发科技,涉及的内容包括:高级分析、网格划分、优化、多物理场、多体动力学和高性能计算等。ANSYS Products的主体是ANSYS Workbench,该平台整合了ANSYS诸多产品。ANSYS 17.0不仅为当前的商业应用提供了新技术,而且在以下方面取得了显著进步:续开发和提供了先进的求解器技术;提供了针对复杂仿真的多物理场耦合解决方法;整合了ANSYS 的网格技术并产生统一的网格环境;通过对先进的软硬件平台的支持来实现对大规模问题的高效求解;继续改进最好的CAE 集成环境-ANSYS Workbench;继续融合先进的计算流体动力学技术。
本书以工程实例为载体,向读者详细讲解了ANSYS Workbench的线弹性静力学分析、定位焊结构、非线性分析、蠕变分析、模态分析、瞬态动力学分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、界面失效、屈曲分析、刚-柔耦合动态接触分析、跌落冲击、疲劳分析、优化设计、流体分析、热分析、热-结构耦合和流-固耦合等。
《ANSYS Workbench 17.0 数值模拟工程实例解析 第2版》实例工程背景强,讲述循序渐进,应用领域广泛。通过学习,读者可逐步提高自身的ANSYS Workbench操作水平及利用有限元分析理论进行结构分析的能力,最终具备在结构分析领域解决实际工程问题的思路、方法和能力。
《ANSYS Workbench 17.0 数值模拟工程实例解析 第2版》适合于中、高级用户提高阶段使用。全书主要由长春装甲兵技术学院张洪才编写,沈阳工程学院孙长青编写了其中的1~10例,此外参加本书编写的还有北京遥测技术研究所的张颖轩,长春装甲兵技术学院的牛占军、卢晓兵、张建国、王加雪、赵健峰、金萌、黄永生、秦宝站、卫振彪、黄健、郑坤鹏和李春旭。编者长期从事CAE的研究工作,并根据自己的研究工作整理完成本书内容,本书在编写过程中参考了很多宝贵的文献,在此,作者表示衷心的感谢。同时作者向所有参与和关心本书出版的领导、老师、亲人和朋友致以诚挚的谢意!由于水平有限,难免在写作方式和内容上存在疏漏之处,恳请读者批评指正,如有问题可以发邮件到zafansys@163.com或加微信FEM_ANSYS,验证文字“读者”,以便能促进技术的提高。
《ANSYS Workbench 17.0 数值模拟工程实例解析(第二版)》—— 洞悉工程仿真之道,解锁设计创新之钥 在日新月异的工程技术领域,数值模拟已成为现代工程设计、分析与优化的核心驱动力。它赋予工程师们在虚拟环境中探索复杂问题、预测性能表现、规避潜在风险的强大能力,从而极大地缩短研发周期,降低制造成本,并最终提升产品竞争力。ANSYS Workbench,作为行业内领先的仿真平台,以其集成化、用户友好的界面和强大的求解能力,成为了全球无数工程师信赖的利器。 本书,《ANSYS Workbench 17.0 数值模拟工程实例解析(第二版)》,正是为帮助广大工程技术人员,无论是初学者还是有一定经验的工程师,深入理解并精通ANSYS Workbench 17.0这一强大工具而精心编撰。本书不以枯燥的理论堆砌为目的,而是聚焦于通过一系列精心挑选、贴近实际工程需求的案例,全面而深入地展示ANSYS Workbench在结构力学、流体动力学、热力学以及电磁学等关键工程领域的强大应用能力。 本书的核心价值在于其“解析”二字。 我们并非简单地罗列操作步骤,而是致力于剖析每一个工程问题的本质,阐述其背后的物理原理,并详细解读 ANSYS Workbench 17.0 如何通过其各个模块(如 SpaceClaim/DesignModeler 用于前处理几何,Meshing 用于网格划分,ANSYS Mechanical/CFX/Fluent/Maxwell 等用于求解分析,以及 Results/DesignXplorer 等用于后处理与优化)来解决这些问题。每一个案例的选取都力求代表性强,覆盖面广,从基础的静力分析,到复杂的瞬态耦合问题,再到面向优化的参数化设计,都将一一呈现。 结构力学篇: 在结构力学领域,本书将带领读者深入探索 ANSYS Workbench 在应力分析、模态分析、屈曲分析、疲劳分析、断裂力学以及碰 1063 撞分析等方面的应用。 静态结构分析: 从简单的梁、板、壳结构的受力分析入手,逐步过渡到复杂装配体、焊接结构、接触力学等问题。读者将学习如何建立精确的几何模型,进行合理的网格划分,选择恰当的材料属性,定义边界条件和载荷,以及如何准确地解读和评估应力、应变、位移和安全系数等结果。例如,我们将解析一个承受复杂载荷的机械零件的应力分布,揭示其潜在的薄弱环节;探讨一个桥梁结构在不同工况下的变形和应力集中情况,为结构的安全性设计提供科学依据。 模态分析: 掌握振动特性分析对于避免结构共振、确保产品在工作过程中的稳定性至关重要。本书将通过实例演示,解析如何进行模态分析,确定结构的固有频率和振型,并讲解如何结合激励源来预测结构的动态响应。例如,我们将分析一个发动机支架的模态特性,找出可能引起共振的频率,并提出减振降噪的设计建议。 屈曲与稳定性分析: 对于受压结构,屈曲失效是主要的失效模式。本书将展示如何运用 ANSYS Workbench 进行屈曲分析,预测结构的临界屈曲载荷,帮助工程师设计出稳定可靠的受压构件。 疲劳与断裂力学: 深入分析材料在循环载荷下的疲劳寿命预测,以及裂纹扩展的评估。通过实例,读者将学习如何建立疲劳分析模型,选择合适的疲劳准则,并理解断裂韧性在结构可靠性评估中的重要性。 非线性分析: 涵盖材料非线性(如塑性)、几何非线性(如大变形)以及接触非线性等复杂情况。我们将解析一个大型设备在极端载荷下的非线性响应,例如液压缸的活塞受力后的变形和应力分布。 瞬态动力学分析: 模拟结构在随时间变化的载荷下的响应,如冲击、爆炸、振动等。例如,分析车辆碰撞模拟,预测碰撞过程中车辆及乘员的受力情况和损伤程度。 流体动力学篇: 在流体动力学领域,本书将聚焦于 ANSYS Fluent 和 ANSYS CFX 的强大功能,涵盖层流、湍流、不可压缩流、可压缩流、多相流以及耦合流动等问题。 基础流体流动分析: 从简单的管道流动、阀门流动开始,讲解如何建立计算域,进行网格划分,选择湍流模型(如 k-ε, k-ω SST 等),设置边界条件(速度入口、压力出口等),并进行求解。例如,我们将分析一个风扇的空气动力学性能,评估其效率和气流分布。 传热与流体耦合分析: 结合流体流动与热传递,解决如电子设备散热、换热器设计、发动机冷却等问题。我们将模拟一个散热器的热量散发过程,评估其散热效率,并优化设计参数。 多相流与相变: 涉及两相流、三相流等复杂问题,如液滴雾化、气泡行为、燃烧过程等。例如,我们将模拟一个锅炉内的水蒸气生成过程,分析其效率和安全性。 可压缩流与超音速流动: 探讨高速气流的流动特性,如航空器外形设计、喷气发动机等。例如,分析一个飞行器的气动外形在不同速度下的升力和阻力。 流动稳定性与噪声分析: 预测流动的稳定性,分析气动噪声的产生机理,为产品降噪设计提供指导。 热力学篇: 在热力学领域,本书将侧重于 ANSYS Mechanical 和 ANSYS Fluent/CFX 在稳态和瞬态传导、对流、辐射传热以及耦合传热问题上的应用。 稳态与瞬态传导分析: 分析固体材料内部的热量传递过程,如电子元件的散热、建筑材料的保温性能等。我们将模拟一个电子芯片的稳态温度分布,评估其散热能力。 对流传热分析: 结合流体流动,分析自然对流和强制对流传热,如液体冷却、气体循环等。 辐射传热分析: 考虑物体之间通过电磁波进行的热量传递,在高温环境、真空环境等分析中尤为重要。 耦合传热分析: 整合传导、对流和辐射,解决复杂的实际传热问题,例如太阳能集热器的热效率分析。 电磁学篇: 在电磁学领域,本书将展示 ANSYS Maxwell 在电动机、发电机、变压器、天线、电磁兼容(EMC)等领域的仿真应用。 永磁同步电机设计与分析: 模拟电机的电磁场分布、力矩输出、损耗等,优化电机性能。 电磁感应与涡流分析: 分析电磁感应现象,计算涡流损耗,如电磁炉、感应加热等。 天线设计与辐射分析: 预测天线的辐射方向图、增益、阻抗等参数,优化天线性能。 电磁兼容(EMC)与电磁干扰(EMI)分析: 评估产品在电磁环境中的兼容性,预测潜在的电磁干扰问题,并提出解决方案。 仿真流程与优化篇: 除了上述各个领域的具体应用,本书还将贯穿 ANSYS Workbench 的整体工作流程,强调模型建立、网格划分、求解器设置、结果后处理以及数据管理的重要性。 参数化建模与网格自适应: 学习如何建立参数化模型,通过改变设计参数来快速生成不同几何模型,以及如何利用网格自适应技术提高计算精度和效率。 结果可视化与评估: 深入讲解如何利用 ANSYS Workbench 强大的后处理工具,如云图、矢量图、曲线图、动画等,直观地展示仿真结果,并进行定性与定量的评估。 多物理场耦合仿真: 演示如何将不同物理场(如结构-流体、流体-热、结构-热等)进行耦合,解决更复杂的工程问题。 参数化设计与优化(DesignXplorer): 介绍如何利用 DesignXplorer 工具,对设计参数进行扫描、优化和稳健性分析,从而找到最佳的设计方案,实现性能的提升和成本的降低。例如,通过参数化设计优化一个汽车翼型,以获得最小的阻力。 本书的特色: 案例驱动,实战性强: 所有讲解都紧密围绕工程实际案例展开,让读者在解决具体问题的过程中学习仿真技术。 循序渐进,易于理解: 从基础概念到高级应用,逻辑清晰,语言通俗易懂,适合不同层次的读者。 版本更新,技术前沿: 聚焦于 ANSYS Workbench 17.0 版本,确保内容的及时性和适用性,紧跟工程仿真技术的发展步伐。 全面覆盖,体系完整: 涵盖了结构、流体、热、电磁等多个重要工程领域,力求为读者构建一个完整的 ANSYS Workbench 应用知识体系。 技巧与经验分享: 在案例解析中,融入作者在工程实践中积累的宝贵技巧和注意事项,帮助读者少走弯路,快速掌握关键技能。 本书的目标读者: 机械工程、航空航天工程、土木工程、汽车工程、电子工程、生物医学工程等相关专业的在校学生。 从事产品设计、研发、分析的工程师和技术人员。 希望掌握先进仿真工具,提升工作效率和创新能力的广大工程技术人员。 对工程仿真技术感兴趣,希望系统学习 ANSYS Workbench 应用的初学者。 掌握 ANSYS Workbench 17.0,不仅仅是掌握一款软件,更是掌握了一种解决复杂工程问题的思维方式和创新工具。 本书将是您在工程仿真领域探索、学习和实践的得力助手,助您在激烈的科技竞争中,洞悉工程仿真之道,解锁设计创新之钥,最终实现工程梦想。