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| 編輯推薦： |
本书为作者多年工作经验的总结，通过对有限元及软件基础的讲解使读者尽快掌握ANSYS Workbench的操作技巧，同时通过大量的工程案例使读者尽快了解ANSYS Workbench在相关行业的工程应用。
本书涉及的内容包括：ANSYS Workbench 基础知识、几何建模、网格划分、结果后处理、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，还拓展介绍了在Workbench中进行优化设计、流体动力学计算、多物理场耦合分析等方面的综合应用。
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| 內容簡介： |
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本书通过理论结合实践的讲解方式，系统地介绍了ANSYS Workbench 2022中文版在有限元分析领域中的具体应用，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，是一本全面介绍ANSYS Workbench的参考书。全书共18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，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。
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| 關於作者： |
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凌桂龙，博士毕业，现就职于北京航空航天大学，担任航天器设计优化与动态模拟技术重点实验室办公室主任、宇航推进实验室副主任，主要从事火箭发动机系统优化仿真、真空羽流效应系统设计与实验技术开发。先后获国防技术发明一等奖1项、国家技术发明奖二等奖1项、授权发明专利50余项、发表期刊论文20余篇、软件注册权2项、参与出版航天专著1部。
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| 目錄：
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第1章 初识ANSYS Workbench 1
1.1 ANSYS Workbench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操作界面 3
1.2.1 启动Workbench 3
1.2.2 Workbench主界面 4
1.3 Workbench项目管理 6
1.3.1 复制及删除项目 6
1.3.2 关联项目 7
1.3.3 项目管理操作案例 7
1.3.4 设置项属性 8
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 10
1.5.1 案例介绍 10
1.5.2 建立分析项目 11
1.5.3 导入创建几何体 11
1.5.4 添加材料库 12
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 15
1.5.8 结果后处理 17
1.5.9 保存与退出 18
1.6 本章小结 19
第2章 创建几何模型 20
2.1 认识DesignModeler 20
2.1.1 进入DesignModeler 20
2.1.2 DesignModeler的操作界面 22
2.1.3 DesignModeler的鼠标操作 23
2.1.4 图形选取与控制 24
2.1.5 DesignModeler几何体 24
2.2 DesignModeler草图模式 24
2.2.1 创建新平面 25
2.2.2 创建新草图 25
2.2.3 草图模式 25
2.2.4 草图援引 26
2.3 创建3D几何体 26
2.3.1 创建3D特征 27
2.3.2 激活体和冻结体 27
2.3.3 切片特征 28
2.3.4 抑制体 28
2.3.5 面印记 29
2.3.6 填充与包围操作 30
2.3.7 创建多体部件体 31
2.4 导入外部CAD文件 32
2.4.1 非关联性导入文件 32
2.4.2 关联性导入文件 32
2.4.3 导入定位 32
2.4.4 创建场域几何体 33
2.5 概念建模 33
2.5.1 从点生成线体 33
2.5.2 从草图生成线体 34
2.5.3 从边生成线体 34
2.5.4 定义横截面 34
2.5.5 从线生成面体 36
2.5.6 从草图生成面体 37
2.5.7 从面生成面体 37
2.6 创建几何体的实例操作 37
2.6.1 进入DM界面 38
2.6.2 绘制零件底部圆盘 38
2.6.3 创建零件肋柱 40
2.6.4 生成线体 41
2.6.5 生成面体 42
2.6.6 保存文件并退出 42
2.7 外部模型导入实例操作 42
2.7.1 外部几何模型导入 43
2.7.2 创建线体 43
2.7.3 生成面体 44
2.7.4 创建横截面 44
2.7.5 为线体添加横截面 45
2.7.6 保存文件并退出 45
2.8 本章小结 46
第3章 网格划分 47
3.1 网格划分平台 47
3.1.1 网格划分特点 47
3.1.2 网格划分方法 48
3.1.3 网格划分技巧 49
3.1.4 网格划分流程 50
3.1.5 网格尺寸策略 50
3.2 3D几何网格划分 51
3.2.1 四面体网格的优缺点 51
3.2.2 四面体网格划分时的常用参数 51
3.2.3 四面体算法 52
3.2.4 四面体膨胀 53
3.3 网格参数设置 53
3.3.1 默认参数设置 54
3.3.2 尺寸调整 54
3.3.3 膨胀控制 55
3.3.4 网格质量 56
3.4 扫掠网格划分 57
3.4.1 扫掠划分方法 57
3.4.2 扫掠网格控制 58
3.5 多区域网格划分 59
3.5.1 多区域划分方法 59
3.5.2 多区域网格控制 59
3.6 网格划分案例 60
3.6.1 自动网格划分案例 60
3.6.2 网格划分控制案例 63
3.7 本章小结 67
第4章 Mechanical基础 68
4.1 关于Mechanical 68
4.2 Mechanical基本操作 69
4.2.1 启动Mechanical 69
4.2.2 Mechanical操作界面 69
4.2.3 鼠标控制 72
4.3 材料参数输入控制 72
4.3.1 进入工程数据应用程序 72
4.3.2 材料库 73
4.3.3 添加材料 74
4.3.4 添加材料属性 75
4.4 Mechanical前处理操作 76
4.4.1 几何结构 76
4.4.2 接触与点焊 77
4.4.3 坐标系 78
4.4.4 分析设置 79
4.5 施加载荷和约束 80
4.5.1 施加载荷 80
4.5.2 施加约束 82
4.6 模型求解 82
4.7 结果后处理 83
4.7.1 结果显示 83
4.7.2 变形显示 84
4.7.3 应力和应变 84
4.7.4 接触结果 84
4.7.5 自定义结果显示 85
4.8 本章小结 85
第5章 线性静态结构分析 86
5.1 线性静态结构分析概述 86
5.2 线性静态结构的分析流程 87
5.2.1 几何模型 87
5.2.2 材料特性 88
5.2.3 定义接触区域 88
5.2.4 划分网格 88
5.2.5 施加载荷和边界条件 89
5.2.6 模型求解控制 89
5.2.7 结果后处理 89
5.3 风力发电机叶片静态结构分析 89
5.3.1 问题描述 89
5.3.2 建立分析项目 90
5.3.3 导入几何体 90
5.3.4 添加材料库 92
5.3.5 添加模型材料属性 95
5.3.6 划分网格 96
5.3.7 施加载荷与约束 97
5.3.8 设置求解 98
5.3.9 求解并显示求解结果 99
5.3.10 更改材料观察分析结果 100
5.3.11 保存与退出 102
5.4 本章小结 102
第6章 模态分析 103
6.1 模态分析概述 103
6.2 Workbench模态分析流程 104
6.2.1 几何体和质点 105
6.2.2 接触区域 105
6.2.3 分析类型 105
6.2.4 载荷和约束 106
6.2.5 求解模型 106
6.3 飞机机翼模态分析 107
6.3.1 问题描述 107
6.3.2 建立分析项目 108
6.3.3 导入几何体 108
6.3.4 添加材料库 109
6.3.5 修改模型材料属性 111
6.3.6 划分网格 112
6.3.7 施加固定约束 113
6.3.8 设置求解 113
6.3.9 求解并显示求解结果 114
6.3.10 保存与退出 115
6.4 风力发电机叶片预应力模态分析 116
6.4.1 打开结构静态分析 116
6.4.2 创建预应力模态分析项目 116
6.4.3 结果后处理 117
6.4.4 求解并显示求解结果 118
6.4.5 保存与退出 119
6.5 本章小结 119
第7章 谐响应分析 120
7.1 谐响应分析概述 120
7.2 谐响应分析流程 121
7.2.1 施加简谐载荷 122
7.2.2 求解方法 122
7.2.3 查看结果 123
7.3 连接转轴的谐响应分析 124
7.3.1 问题描述 124
7.3.2 Workbench基础操作 124
7.3.3 创建多体部件体及抑制体 125
7.3.4 网格参数设置 126
7.3.5 施加载荷与约束 127
7.3.6 设置求解 128
7.3.7 求解并显示求解结果 129
7.3.8 保存与退出 131
7.4 本章小结 131
第8章 响应谱分析 132
8.1 谱分析概述 132
8.2 响应谱分析流程 132
8.3 地震位移下的响应谱分析 134
8.3.1 问题描述 134
8.3.2 启动Workbench进入DM界面 134
8.3.3 创建模型 135
8.3.4 添加材料 140
8.3.5 为体添加材料 141
8.3.6 划分网格 142
8.3.7 施加固定约束 143
8.3.8 提取模态参数设置 144
8.3.9 查看模态分析结果 144
8.3.10 添加响应谱位移 145
8.3.11 提取响应谱分析结果 146
8.3.12 查看分析结果 147
8.3.13 保存与退出 147
8.4 本章小结 148
第9章 随机振动分析 149
9.1 随机振动分析概述 149
9.2 随机振动分析流程 150
9.3 梁板结构的随机振动分析 151
9.3.1 问题描述 151
9.3.2 建立分析项目 151
9.3.3 修改模型 152
9.3.4 生成多体部件体 154
9.3.5 划分网格 155
9.3.6 施加固定约束 156
9.3.7 提取模态参数设置 156
9.3.8 查看模态分析结果 157
9.3.9 添加功率谱位移 158
9.3.10 提取随机振动的分析结果 159
9.3.11 查看随机振动的分析结果 160
9.3.12 保存与退出 161
9.4 本章小结 161
第10章 瞬态动力学分析 162
10.1 瞬态动力学分析概述 162
10.2 瞬态动力学分析流程 162
10.2.1 几何模型 163
10.2.2 时间步长 164
10.2.3 运动副 164
10.2.4 弹簧 164
10.2.5 阻尼 165
10.2.6 载荷和约束 165
10.2.7 后处理中查看结果 165
10.3 汽车主轴的瞬态动力学分析 165
10.3.1 问题描述 166
10.3.2 Workbench基础操作 166
10.3.3 为体添加材料特性 167
10.3.4 创建坐标系 167
10.3.5 划分网格 168
10.3.6 施加载荷与约束 168
10.3.7 设置求解选项 169
10.3.8 求解并显示求解结果 171
10.3.9 保存与退出 173
10.4 本章小结 173
第11章 显式动力学分析 174
11.1 显式动力学分析概述 174
11.1.1 显式算法与隐式算法的区别 174
11.1.2 ANSYS中的显式动力学模块 175
11.2 显式动力学分析流程 175
11.3 质量块冲击薄板的显式动力学分析 176
11.3.1 问题描述 176
11.3.2 启动Workbench并建立分析项目 176
11.3.3 建立几何模型 177
11.3.4 添加材料特性 179
11.3.5 添加模型材料属性 181
11.3.6 划分网格 182
11.3.7 施加载荷与约束 184
11.3.8 提取显式动力学分析结果 185
11.3.9 求解并显示求解结果 186
11.3.10 保存与退出 188
11.4 本章小结 188
第12章 热分析 189
12.1 传热概述 189
12.1.1 传热方式 190
12.1.2 热分析类型 190
12.1.3 非线性热分析 191
12.1.4 边界条件或初始条件 191
12.2 热分析流程 191
12.2.1 几何模型 192
12.2.2 实体接触 192
12.2.3 导热率 193
12.2.4 施加载荷 193
12.2.5 热边界条件 194
12.2.6 热应力分析 194
12.2.7 结果后处理 194
12.3 散热器的热分析 195
12.3.1 问题描述 195
12.3.2 启动Workbench并建立分析项目 195
12.3.3 导入几何体 196
12.3.4 添加材料库 197
12.3.5 添加模型材料属性 199
12.3.6 划分网格 200
12.3.7 施加载荷与约束 200
12.3.8 设置求解 201
12.3.9 求解并显示求解结果 202
12.3.10 热应变分析 202
12.3.11 保存与退出 204
12.4 本章小结 204
第13章 特征值屈曲分析 205
13.1 屈曲分析概述 205
13.1.1 关于欧拉屈曲 205
13.1.2 线性屈曲的计算 206
13.1.3 线性屈曲分析的特点 207
13.2 线性屈曲的分析过程 207
13.2.1 几何体和材料属性 207
13.2.2 接触区域 208
13.2.3 载荷与约束 208
13.2.4 屈曲设置 208
13.2.5 模型求解 209
13.2.6 结果检查 209
13.3 桁架结构的抗屈曲分析 210
13.3.1 问题描述 210
13.3.2 Workbench基础操作 210
13.3.3 创建多体部件体 212
13.3.4 网格参数设置 213
13.3.5 施加载荷与约束 213
13.3.6 设置求解选项 214
13.3.7 求解并显示求解结果 215
13.3.8 保存与退出 216
13.4 本章小结 216
第14章 结构非线性分析 217
14.1 结构非线性分析概述 217
14.2 结构非线性分析流程 219
14.2.1 超弹性材料 219
14.2.2 塑性材料 222
14.3 销轴的结构非线性分析 226
14.3.1 问题描述 226
14.3.2 启动Workbench并建立分析项目 227
14.3.3 创建几何体 227
14.3.4 添加模型材料属性 231
14.3.5 划分网格 233
14.3.6 求解载荷步数的设置 235
14.3.7 施加载荷与约束 235
14.3.8 设置求解项 236
14.3.9 求解并显示求解结果 237
14.3.10 保存与退出 240
14.4 本章小结 240
第15章 接触问题分析 241
15.1 接触问题分析概述 241
15.1.1 罚函数法和增强拉格朗日法 241
15.1.2 拉格朗日乘数法 242
15.1.3 多点约束法 242
15.2 接触问题分析流程 243
15.2.1 接触刚度与渗透 243
15.2.2 接触类型 244
15.2.3 对称/非对称行为 244
15.2.4 施加摩擦接触 245
15.2.5 检查接触结果 245
15.3 轴承内外套的接触分析 246
15.3.1 问题描述 246
15.3.2 启动Workbench并建立分析项目 246
15.3.3 创建几何体 247
15.3.4 添加模型材料属性 253
15.3.5 设置接触选项 255
15.3.6 划分网格 256
15.3.7 施加载荷与约束 257
15.3.8 设置求解项 259
15.3.9 求解并显示求解结果 260
15.3.10 保存与退出 261
15.4 本章小结 261
第16章 优化设计 262
16.1 设计探索概述 262
16.1.1 参数定义 262
16.1.2 设定优化方法 263
16.1.3 设计探索选项 263
16.1.4 设计探索特点 263
16.1.5 设计探索操作界面 264
16.2 设计探索优化设计基础 265
16.2.1 参数设置 265
16.2.2 响应面优化 266
16.2.3 响应曲面 267
16.2.4 实验设计 268
16.2.5 六西格玛分析 270
16.3 连接板的优化设计 271
16.3.1 问题描述 271
16.3.2 启动Workbench并建立分析项目 271
16.3.3 导入几何体 272
16.3.4 添加材料库 273
16.3.5 添加模型材料属性 275
16.3.6 划分网格 275
16.3.7 施加约束与载荷 276
16.3.8 设置求解项 277
16.3.9 求解并显示求解结果 278
16.3.10 观察优化参数 279
16.3.11 响应曲面 281
16.3.12 观察新设计点的结果 284
16.3.13 保存与退出 284
16.4 本章小结 285
第17章 流体动力学分析 286
17.1 流体动力学基础 286
17.1.1 质量守恒方程 286
17.1.2 动量守恒方程 287
17.1.3 能量守恒方程 287
17.1.4 湍流模型 288
17.2 流体动力学的分析流程 288
17.3 基于Fluent的导弹流体动力学分析 289
17.3.1 案例介绍 289
17.3.2 启动Workbench并建立分析项目 289
17.3.3 导入几何体 290
17.3.4 划分网格 291
17.3.5 网格检查与处理 293
17.3.6 设置物理模型和材料 294
17.3.7 设置操作环境和边界条件 296
17.3.8 设置求解方法和控制参数 297
17.3.9 设置监视窗口和初始化 298
17.3.10 求解和退出 300
17.3.11 计算结果的后处理 300
17.3.12 保存与退出 305
17.4 本章小结 306
第18章 多物理场耦合分析 307
18.1 多物理场耦合分析概述 307
18.2 流体结构耦合分析 308
18.2.1 案例介绍 308
18.2.2 启动Workbench并建立分析项目 309
18.2.3 导入几何体 310
18.2.4 划分网格 311
18.2.5 网格检查与处理 312
18.2.6 设置物理模型和材料 313
18.2.7 设置操作环境和边界条件 315
18.2.8 设置求解方法和控制参数 316
18.2.9 设置监视窗口和计算 317
18.2.10 计算结果的后处理 317
18.2.11 结构力学模型设置 319
18.2.12 网格划分 319
18.2.13 添加约束与载荷 320
18.2.14 设置求解项 321
18.2.15 求解并显示求解结果 321
18.2.16 保存与退出 322
18.3 本章小结 322
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| 內容試閱：
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ANSYS公司的ANSYS Workbench平台作为多物理场及优化分析平台，将在流体市场份额最大的两家公司的FLUENT及CFX软件集成起来，并且提供了软件之间的数据耦合，从而为用户提供了巨大的便利。
目前ANSYS公司的最新版ANSYS Workbench 2022提供了CAD双向参数链接互动、项目数据自动更新机制、全面的参数管理、无缝集成的优化设计工具等，在ANSYS Workbench 集成环境下，可以进行结构、流体、热、电磁及其相互耦合分析。
1. 主要内容
本书在必要的理论概述的基础上，通过大量的典型案例对ANSYS Workbench分析平台中的模块进行详细介绍，并结合实际工程对学习过程中的常见问题进行详细讲解，讲述简洁、明了，给人耳目一新的感觉。
本书包括18章，主要介绍ANSYS Workbench 2022平台在结构、热学、流体动力学等领域中的有限元分析及操作过程。
第1~4章：介绍ANSYS Workbench 2022平台、几何建模与导入方法、网格划分及网格质量评价方法、结果的后处理操作等方面的内容。
● 第1章 初识ANSYS Workbench ● 第2章 创建几何模型
● 第3章 网格划分 ● 第4章 MECHANICAL基础
第5~10章：介绍ANSYS Workbench的基础分析内容，包括线性静态结构分析、模态分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析以及瞬态动力学分析等方面的内容。
● 第5章 线性静态结构分析 ● 第6章 模态分析
● 第7章 谐响应分析 ● 第8章 响应谱分析
● 第9章 随机振动分析 ● 第10章 瞬态动力学分析
第11~15章：介绍ANSYS Workbench的进阶分析功能，主要包括显式动力学分析、热分析、线性屈曲分析、结构非线性分析以及接触问题分析等内容。
● 第11章 显式动力学分析 ● 第12章 热分析
● 第13章 特征值屈曲分析 ● 第14章 结构非线性分析
● 第15章 接触问题分析
第16~18章：介绍Workbench优化设计、流体动力学分析、多物理场耦合分析等内容。
● 第16章 优化设计 ● 第17章 流体动力学分析
● 第18章 多物理场耦合分析
2. 本书特色
由浅入深，循序渐进：本书以初、中级读者为对象，首先从有限元的基本原理及ANSYS Workbench的使用基础讲起，再辅以ANSYS Workbench在工程中的应用案例，帮助读者尽快掌握ANSYS Workbench进行有限元分析的技能。
步骤详尽，内容新颖：本书结合编者多年的ANSYS Workbench使用经验与实际工程应用案例，将ANSYS Workbench软件的使用方法与技巧详细讲解给读者。本书在讲解过程中步骤详尽、内容新颖，讲解过程辅以相应的图片，使读者在阅读时一目了然，从而快速掌握书中所讲内容。
3. 读者对象
本书适用于ANSYS Workbench的初学者和期望提高有限元分析及建模仿真工程应用能力的读者阅读，具体包括：
? 大中专院校的教师和在校生 ? 参加工作实习的“菜鸟”
? 广大科研工作人员 ? 初学ANSYS Workbench的技术人员
? 相关培训机构的教师和学员 ? ANSYS Workbench爱好者
4. 资源下载
为方便读者高效使用本书，本书提供了部分案例的视频教学与素材文件，读者可以扫描书中的二维码直接观看视频教学，上机练习素材文件可扫描下述二维码免费下载。如果下载有问题，请发送电子邮件到booksaga@126.com，邮件主题为“ANSYS Workbench 2022中文版从入门到精通”。
5．本书作者
参与本书编写的除署名作者凌桂龙之外，丁金滨也参与了编写，虽然编者在本书的编写过程中力求叙述准确、完善，但由于水平有限，书中疏漏之处在所难免，希望读者和同仁能够及时指出，共同促进本书质量的提高。
编 者
2022年3月
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