産品特色
編輯推薦
1. CAE聯盟知名版主編寫,齣版過多部CAE暢銷書。
2. 全實例形式編寫,30個經典工程案例+90分鍾高清視頻講解。
內容簡介
《ANSYS Workbench 17.0 數值模擬工程實例解析 第2版》以ANSYS Workbench 17.0為平颱,以30個常見的工程實例為載體,詳細講解瞭ANSYS Workbench協同仿真平颱易用、強大的工程應用功能。30個工程實例的知識點覆蓋瞭綫彈性靜力學分析、定位焊結構、非綫性分析、蠕變分析、模態分析、瞬態動力學分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析、界麵失效、屈麯分析、剛-柔耦閤動態接觸分析、跌落衝擊、疲勞分析、優化設計、流體分析、熱分析、熱-結構耦閤和流-固耦閤等。此外本書使用“How Do”和“Why Do”模式,既講清瞭操作方法,又講清操作的相關的依據,緻力於培養讀者獨立應用工程軟件技術能力。全書共30個工程實例,並在附贈網盤資料中提供瞭30個工程實例的模型文件和後處理操作視頻。
《ANSYS Workbench 17.0 數值模擬工程實例解析 第2版》不僅適閤作為高等學校理工類高年級本科生或研究生學習ANSYS Workbench 有限元分析軟件的教材,還可供從事有限元應用的工程技術人員參考使用,同時書中提供的大量實例也可供高級用戶參考。
目錄
前言
第1例 彈簧片的大變形幾何非綫性計算
1.1 實例覆蓋的知識點
1.2 問題的描述
1.2.1 幾何模型
1.2.2 材料參數
1.2.3 邊界條件和載荷
1.3 GUI操作
1.3. 1建立結構靜力學分析係統
1.3.2 定義材料數據
1.3.3 建立幾何模型
1.3.4 建立有限元模型
1.3.5 結構靜力學求解
第2例 膠粘結構的界麵開裂失效模擬
2.1 實例覆蓋的知識點
2.2 問題的描述
2.2.1 幾何模型
2.2.2 材料參數
2.2.3 邊界條件和載荷
2.3 GUI操作
2.3.1 建立結構靜力學分析係統
2.3.2 定義材料數據
2.3.3 建立幾何模型
2.3.4 建立有限元模型
2.3.5 結構靜力學求解
第3例 圓柱體擠壓成形非綫性有限元分析
3.1 實例覆蓋的知識點
3.2 問題的描述
3.2.1 幾何模型
3.2.2 材料參數
3.2.3 邊界條件和載荷
3.3 GUI操作
3.3.1 建立結構靜力學分析係統
3.3.2 定義材料數據
3.3.3 建立幾何模型
3.3.4 建立有限元模型
3.3.5 結構靜力學求解
第4例 焊接接頭的彈塑性分析
4.1 實例覆蓋的知識點
4.2 問題的描述
4.2.1 幾何模型
4.2.2 材料參數
4.2.3 邊界條件和載荷
4.3 GUI操作
4.3.1 建立結構靜力學分析係統
4.3.2 定義材料數據
4.3.3 建立幾何模型
4.3.4 建立有限元模型
4.3.5 結構靜力學求解
第5例 螺栓預緊力作用下的C形夾具蠕變計算
5.1 實例覆蓋的知識點
5.2 問題的描述
5.2.1 幾何模型
5.2.2 材料參數
5.2.3 邊界條件和載荷
5.3 GUI操作
5.3.1 建立結構靜力學分析係統
5.3.2 定義材料數據
5.3.3 建立幾何模型
5.3.4 建立有限元模型
5.3.5 結構靜力學求解
第6例 輪-軌接觸有限元分析
6.1 實例覆蓋的知識點
6.2 問題的描述
6.2.1 幾何模型
6.2.2 材料參數
6.2.3 邊界條件和載荷
6.3 GUI操作
6.3.1 建立瞬態結構動力學分析係統
6.3.2 定義材料數據
6.3.3 建立幾何模型
6.3.4 創建有限元模型
6.3.5 結構瞬態動力學求解
第7例 定位焊結構的有限元分析
7.1 實例覆蓋的知識點
7.2 問題的描述
7.2.1 幾何模型
7.2.2 材料參數
7.2.3 邊界條件和載荷
7.3 GUI操作
7.3.1 創建定位焊連接
7.3.2 建立結構靜力學分析係統
7.3.3 定義材料數據
7.3.4 創建有限元模型
7.3.5 結構靜力學求解
第8例 細長管的綫性屈麯分析
8.1 實例覆蓋的知識點
8.2 問題的描述
8.2.1 幾何模型
8.2.2 材料參數
8.2.3 邊界條件和載荷
8.3 GUI操作
8.3.1 建立綫性屈麯分析係統
8.3.2 定義材料數據
8.3.3 建立幾何模型
8.3.4創建有限元模型
8.3.5結構靜力學分析
8.3.6綫性屈麯分析
第9例 離閤器輪盤的預應力模態分析
9.1 實例覆蓋的知識點
9.2 問題的描述
9.2.1 幾何模型
9.2.2 材料參數
9.2.3 邊界條件和載荷
9.3 GUI操作
9.3.1 建立預應力模態分析係統
9.3.2 定義材料數據
9.3.3 建立幾何模型
9.3.4 創建有限元模型
9.3.5 結構靜力學求解
9.3.6 模態求解
第10例 斜齒輪-齒條裝配體的模態分析
10.1 實例覆蓋的知識點
10.2 問題的描述
10.2.1 幾何模型
10.2.2 材料參數
10.2.3 邊界條件和載荷
10.3 GUI操作
10.3.1 建立模態分析係統
10.3.2 定義材料數據
10.3.3 建立幾何模型
10.3.4 創建有限元模型
10.3.5 模態求解
第11例 多盤轉子係統臨界轉速計算
11.1 實例覆蓋的知識點
11.2 問題的描述
11.2.1 幾何模型
11.2.2 材料參數
11.2.3 邊界條件和載荷
11.3 GUI操作
11.3.1 建立模態分析係統
11.3.2 定義材料數據
11.3.3 建立幾何模型
11.3.4 創建有限元模型
11.3.5 模態求解
第12例 斜齒輪動態接觸瞬態動力學分析
12.1 實例覆蓋的知識點
12.2 問題的描述
12.2.1 幾何模型
12.2.2 材料參數
12.2.3 邊界條件和載荷
12.3 GUI操作
12.3.1 創建結構瞬態動力學分析係統
12.3.2 定義材料數據
12.3.3 建立幾何模型
12.3.4 創建有限元模型
12.3.5 瞬態動力學求解
第13例 行星機構的剛-柔耦閤動力學分析
13.1 實例覆蓋的知識點
13.2 問題的描述
13.2.1 幾何模型
13.2.2 材料參數
13.2.3 邊界條件和載荷
13.3 GUI操作
13.3.1 創建結構瞬態動力學分析係統
13.3.2 定義材料數據
13.3.3 建立幾何模型
13.3.4 創建有限元模型
13.3.5 瞬態動力學分析
第14例 結構的跌落衝擊計算
14.1 實例覆蓋的知識點
14.2 問題的描述
14.2.1 幾何模型
14.2.2 材料參數
14.2.3 邊界條件和載荷
14.3 GUI操作
14.3.1 建立瞬態結構動力學分析係統
14.3.2 定義材料數據
14.3.3 建立幾何模型
14.3.4 創建有限元模型
14.3.5 瞬態結構動力學求解
第15例 電動機主軸的諧響應分析
15.1 實例覆蓋的知識點
15.2 問題的描述
15.2.1 幾何模型
15
前言/序言
ANSYS是目前國內外使用最廣泛的計算機輔助分析軟件之一,經過40多年的發展,其強大的求解功能和良好的用戶界麵深受廣大用戶的歡迎。ANSYS軟件是一個集結構、熱、流體、電磁和聲學於一體的大型通用有限元分析軟件。同時,它還是世界上第一個通過ISO9001質量認證的分析設計類軟件。ANSYS軟件可廣泛應用於核工業、石油化工、航空航天、機械製造、材料成形、能源、汽車交通、軍工等行業及科學研究等領域。ANSYS Workbench平颱大幅度提高瞭工程師的軟件學習效率,從而將工程師從軟件的學習過程解放齣來,可以把更多的時間放到計算結果的評估和應用方麵,從而實現改進産品和提高産品質量的目標。
ANSYS 在CAE 功能上引領現代産品研發科技,涉及的內容包括:高級分析、網格劃分、優化、多物理場、多體動力學和高性能計算等。ANSYS Products的主體是ANSYS Workbench,該平颱整閤瞭ANSYS諸多産品。ANSYS 17.0不僅為當前的商業應用提供瞭新技術,而且在以下方麵取得瞭顯著進步:續開發和提供瞭先進的求解器技術;提供瞭針對復雜仿真的多物理場耦閤解決方法;整閤瞭ANSYS 的網格技術並産生統一的網格環境;通過對先進的軟硬件平颱的支持來實現對大規模問題的高效求解;繼續改進最好的CAE 集成環境-ANSYS Workbench;繼續融閤先進的計算流體動力學技術。
本書以工程實例為載體,嚮讀者詳細講解瞭ANSYS Workbench的綫彈性靜力學分析、定位焊結構、非綫性分析、蠕變分析、模態分析、瞬態動力學分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析、界麵失效、屈麯分析、剛-柔耦閤動態接觸分析、跌落衝擊、疲勞分析、優化設計、流體分析、熱分析、熱-結構耦閤和流-固耦閤等。
《ANSYS Workbench 17.0 數值模擬工程實例解析 第2版》實例工程背景強,講述循序漸進,應用領域廣泛。通過學習,讀者可逐步提高自身的ANSYS Workbench操作水平及利用有限元分析理論進行結構分析的能力,最終具備在結構分析領域解決實際工程問題的思路、方法和能力。
《ANSYS Workbench 17.0 數值模擬工程實例解析 第2版》適閤於中、高級用戶提高階段使用。全書主要由長春裝甲兵技術學院張洪纔編寫,瀋陽工程學院孫長青編寫瞭其中的1~10例,此外參加本書編寫的還有北京遙測技術研究所的張穎軒,長春裝甲兵技術學院的牛占軍、盧曉兵、張建國、王加雪、趙健峰、金萌、黃永生、秦寶站、衛振彪、黃健、鄭坤鵬和李春旭。編者長期從事CAE的研究工作,並根據自己的研究工作整理完成本書內容,本書在編寫過程中參考瞭很多寶貴的文獻,在此,作者錶示衷心的感謝。同時作者嚮所有參與和關心本書齣版的領導、老師、親人和朋友緻以誠摯的謝意!由於水平有限,難免在寫作方式和內容上存在疏漏之處,懇請讀者批評指正,如有問題可以發郵件到zafansys@163.com或加微信FEM_ANSYS,驗證文字“讀者”,以便能促進技術的提高。
《ANSYS Workbench 17.0 數值模擬工程實例解析(第二版)》—— 洞悉工程仿真之道,解鎖設計創新之鑰 在日新月異的工程技術領域,數值模擬已成為現代工程設計、分析與優化的核心驅動力。它賦予工程師們在虛擬環境中探索復雜問題、預測性能錶現、規避潛在風險的強大能力,從而極大地縮短研發周期,降低製造成本,並最終提升産品競爭力。ANSYS Workbench,作為行業內領先的仿真平颱,以其集成化、用戶友好的界麵和強大的求解能力,成為瞭全球無數工程師信賴的利器。 本書,《ANSYS Workbench 17.0 數值模擬工程實例解析(第二版)》,正是為幫助廣大工程技術人員,無論是初學者還是有一定經驗的工程師,深入理解並精通ANSYS Workbench 17.0這一強大工具而精心編撰。本書不以枯燥的理論堆砌為目的,而是聚焦於通過一係列精心挑選、貼近實際工程需求的案例,全麵而深入地展示ANSYS Workbench在結構力學、流體動力學、熱力學以及電磁學等關鍵工程領域的強大應用能力。 本書的核心價值在於其“解析”二字。 我們並非簡單地羅列操作步驟,而是緻力於剖析每一個工程問題的本質,闡述其背後的物理原理,並詳細解讀 ANSYS Workbench 17.0 如何通過其各個模塊(如 SpaceClaim/DesignModeler 用於前處理幾何,Meshing 用於網格劃分,ANSYS Mechanical/CFX/Fluent/Maxwell 等用於求解分析,以及 Results/DesignXplorer 等用於後處理與優化)來解決這些問題。每一個案例的選取都力求代錶性強,覆蓋麵廣,從基礎的靜力分析,到復雜的瞬態耦閤問題,再到麵嚮優化的參數化設計,都將一一呈現。 結構力學篇: 在結構力學領域,本書將帶領讀者深入探索 ANSYS Workbench 在應力分析、模態分析、屈麯分析、疲勞分析、斷裂力學以及碰 1063 撞分析等方麵的應用。 靜態結構分析: 從簡單的梁、闆、殼結構的受力分析入手,逐步過渡到復雜裝配體、焊接結構、接觸力學等問題。讀者將學習如何建立精確的幾何模型,進行閤理的網格劃分,選擇恰當的材料屬性,定義邊界條件和載荷,以及如何準確地解讀和評估應力、應變、位移和安全係數等結果。例如,我們將解析一個承受復雜載荷的機械零件的應力分布,揭示其潛在的薄弱環節;探討一個橋梁結構在不同工況下的變形和應力集中情況,為結構的安全性設計提供科學依據。 模態分析: 掌握振動特性分析對於避免結構共振、確保産品在工作過程中的穩定性至關重要。本書將通過實例演示,解析如何進行模態分析,確定結構的固有頻率和振型,並講解如何結閤激勵源來預測結構的動態響應。例如,我們將分析一個發動機支架的模態特性,找齣可能引起共振的頻率,並提齣減振降噪的設計建議。 屈麯與穩定性分析: 對於受壓結構,屈麯失效是主要的失效模式。本書將展示如何運用 ANSYS Workbench 進行屈麯分析,預測結構的臨界屈麯載荷,幫助工程師設計齣穩定可靠的受壓構件。 疲勞與斷裂力學: 深入分析材料在循環載荷下的疲勞壽命預測,以及裂紋擴展的評估。通過實例,讀者將學習如何建立疲勞分析模型,選擇閤適的疲勞準則,並理解斷裂韌性在結構可靠性評估中的重要性。 非綫性分析: 涵蓋材料非綫性(如塑性)、幾何非綫性(如大變形)以及接觸非綫性等復雜情況。我們將解析一個大型設備在極端載荷下的非綫性響應,例如液壓缸的活塞受力後的變形和應力分布。 瞬態動力學分析: 模擬結構在隨時間變化的載荷下的響應,如衝擊、爆炸、振動等。例如,分析車輛碰撞模擬,預測碰撞過程中車輛及乘員的受力情況和損傷程度。 流體動力學篇: 在流體動力學領域,本書將聚焦於 ANSYS Fluent 和 ANSYS CFX 的強大功能,涵蓋層流、湍流、不可壓縮流、可壓縮流、多相流以及耦閤流動等問題。 基礎流體流動分析: 從簡單的管道流動、閥門流動開始,講解如何建立計算域,進行網格劃分,選擇湍流模型(如 k-ε, k-ω SST 等),設置邊界條件(速度入口、壓力齣口等),並進行求解。例如,我們將分析一個風扇的空氣動力學性能,評估其效率和氣流分布。 傳熱與流體耦閤分析: 結閤流體流動與熱傳遞,解決如電子設備散熱、換熱器設計、發動機冷卻等問題。我們將模擬一個散熱器的熱量散發過程,評估其散熱效率,並優化設計參數。 多相流與相變: 涉及兩相流、三相流等復雜問題,如液滴霧化、氣泡行為、燃燒過程等。例如,我們將模擬一個鍋爐內的水蒸氣生成過程,分析其效率和安全性。 可壓縮流與超音速流動: 探討高速氣流的流動特性,如航空器外形設計、噴氣發動機等。例如,分析一個飛行器的氣動外形在不同速度下的升力和阻力。 流動穩定性與噪聲分析: 預測流動的穩定性,分析氣動噪聲的産生機理,為産品降噪設計提供指導。 熱力學篇: 在熱力學領域,本書將側重於 ANSYS Mechanical 和 ANSYS Fluent/CFX 在穩態和瞬態傳導、對流、輻射傳熱以及耦閤傳熱問題上的應用。 穩態與瞬態傳導分析: 分析固體材料內部的熱量傳遞過程,如電子元件的散熱、建築材料的保溫性能等。我們將模擬一個電子芯片的穩態溫度分布,評估其散熱能力。 對流傳熱分析: 結閤流體流動,分析自然對流和強製對流傳熱,如液體冷卻、氣體循環等。 輻射傳熱分析: 考慮物體之間通過電磁波進行的熱量傳遞,在高溫環境、真空環境等分析中尤為重要。 耦閤傳熱分析: 整閤傳導、對流和輻射,解決復雜的實際傳熱問題,例如太陽能集熱器的熱效率分析。 電磁學篇: 在電磁學領域,本書將展示 ANSYS Maxwell 在電動機、發電機、變壓器、天綫、電磁兼容(EMC)等領域的仿真應用。 永磁同步電機設計與分析: 模擬電機的電磁場分布、力矩輸齣、損耗等,優化電機性能。 電磁感應與渦流分析: 分析電磁感應現象,計算渦流損耗,如電磁爐、感應加熱等。 天綫設計與輻射分析: 預測天綫的輻射方嚮圖、增益、阻抗等參數,優化天綫性能。 電磁兼容(EMC)與電磁乾擾(EMI)分析: 評估産品在電磁環境中的兼容性,預測潛在的電磁乾擾問題,並提齣解決方案。 仿真流程與優化篇: 除瞭上述各個領域的具體應用,本書還將貫穿 ANSYS Workbench 的整體工作流程,強調模型建立、網格劃分、求解器設置、結果後處理以及數據管理的重要性。 參數化建模與網格自適應: 學習如何建立參數化模型,通過改變設計參數來快速生成不同幾何模型,以及如何利用網格自適應技術提高計算精度和效率。 結果可視化與評估: 深入講解如何利用 ANSYS Workbench 強大的後處理工具,如雲圖、矢量圖、麯綫圖、動畫等,直觀地展示仿真結果,並進行定性與定量的評估。 多物理場耦閤仿真: 演示如何將不同物理場(如結構-流體、流體-熱、結構-熱等)進行耦閤,解決更復雜的工程問題。 參數化設計與優化(DesignXplorer): 介紹如何利用 DesignXplorer 工具,對設計參數進行掃描、優化和穩健性分析,從而找到最佳的設計方案,實現性能的提升和成本的降低。例如,通過參數化設計優化一個汽車翼型,以獲得最小的阻力。 本書的特色: 案例驅動,實戰性強: 所有講解都緊密圍繞工程實際案例展開,讓讀者在解決具體問題的過程中學習仿真技術。 循序漸進,易於理解: 從基礎概念到高級應用,邏輯清晰,語言通俗易懂,適閤不同層次的讀者。 版本更新,技術前沿: 聚焦於 ANSYS Workbench 17.0 版本,確保內容的及時性和適用性,緊跟工程仿真技術的發展步伐。 全麵覆蓋,體係完整: 涵蓋瞭結構、流體、熱、電磁等多個重要工程領域,力求為讀者構建一個完整的 ANSYS Workbench 應用知識體係。 技巧與經驗分享: 在案例解析中,融入作者在工程實踐中積纍的寶貴技巧和注意事項,幫助讀者少走彎路,快速掌握關鍵技能。 本書的目標讀者: 機械工程、航空航天工程、土木工程、汽車工程、電子工程、生物醫學工程等相關專業的在校學生。 從事産品設計、研發、分析的工程師和技術人員。 希望掌握先進仿真工具,提升工作效率和創新能力的廣大工程技術人員。 對工程仿真技術感興趣,希望係統學習 ANSYS Workbench 應用的初學者。 掌握 ANSYS Workbench 17.0,不僅僅是掌握一款軟件,更是掌握瞭一種解決復雜工程問題的思維方式和創新工具。 本書將是您在工程仿真領域探索、學習和實踐的得力助手,助您在激烈的科技競爭中,洞悉工程仿真之道,解鎖設計創新之鑰,最終實現工程夢想。