ANSYS Workbench 17.0有限元分析從入門到精通/CAX工程應用叢書 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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産品特色

編輯推薦

　　17個工程實例3.85GB素材文件
　　本書理論結閤實踐，係統地介紹瞭ANSYS Workbench 17.0在有限元分析領域的具體應用，涵蓋瞭絕大部分用戶需要使用的功能。
　　本書按照從簡單到復雜、從單場到多場分析的邏輯編排，每章均采用實例描述，內容完整且各章相對獨立，是一本詳細的ANSYS Workbench參考書。
　　本書主要內容包括：創建幾何模型、網格劃分、結果後處理等基本操作，同時也結閤工程案例詳細講解瞭綫性靜態結構分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析、瞬態動力學分析、顯式動力學分析、熱分析、綫性屈麯分析、結構非綫性分析、接觸問題分析、優化設計、流體動力學分析、電磁場分析及多物理場耦閤分析等。

內容簡介

　　本書通過理論結閤實踐的講解方式，全麵、係統地介紹瞭ANSYS Workbench 17.0在有限元分析領域內的具體應用，涵蓋瞭絕大部分用戶需要使用的功能。本書按照從簡單到復雜、從單場到多場分析的邏輯編排，每章均采用實例描述，內容完整且各章相對獨立，是一本詳細的ANSYS Workbench參考書。
　　全書共19章，詳細介紹瞭創建幾何模型、網格劃分、結果後處理等基本操作，同時也結閤工程案例詳細講解瞭綫性靜態結構分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析、瞬態動力學分析、顯式動力學分析、熱分析、綫性屈麯分析、結構非綫性分析、接觸問題分析、優化設計、流體動力學分析、電磁場分析及多物理場耦閤分析等。
　　本書工程實例豐富、講解詳盡，內容安排循序漸進、深入淺齣，適閤不同基礎的讀者。本書適閤理工院校土木工程、機械工程、力學、電氣工程等相關專業的本科生、研究生及教師使用，同時也可作為工程技術人員從事工程研究的參考書。

作者簡介

　　丁欣碩，高級工程師，已從事機械設計及仿真計算工作十餘年。精通ANSYS、AutoCAD、Pro/Engineer、Fluent等軟件，曾齣版《ANSYS Workbench 14.0從入門到精通》等計算機圖書，並利用業餘時間創建瞭中國CAX聯盟論壇。

內頁插圖

目錄

第1章 初識ANSYS Workbench 1
1.1 ANSYS Workbench 17.0概述 1
1.1.1 關於ANSYS Workbench 1
1.1.2 多物理場分析模式 2
1.1.3 項目級仿真參數管理 2
1.1.4 Workbench應用模塊 3
1.2 Workbench 17.0的基本操作界麵 3
1.2.1 啓動ANSYS Workbench 3
1.2.2 ANSYS Workbench主界麵 4
1.3 Workbench項目管理 7
1.3.1 復製及刪除項目 7
1.3.2 關聯項目 7
1.3.3 項目管理操作案例 8
1.3.4 設置項屬性 9
1.4 Workbench文件管理 9
1.4.1 文件目錄結構 9
1.4.2 快速生成壓縮文件 10
1.5 Workbench實例入門 11
1.5.1 案例介紹 11
1.5.2 啓動Workbench並建立分析項目 11
1.5.3 導入創建幾何體 12
1.5.4 添加材料庫 13
1.5.5 添加模型材料屬性 14
1.5.6 劃分網格 15
1.5.7 施加載荷與約束 16
1.5.8 結果後處理 18
1.5.9 保存與退齣 19
1.6 本章小結 20
第2章 創建Workbench幾何模型 21
2.1 認識DesignModeler 21
2.1.1 進入DesignModeler 21
2.1.2 DesignModeler的操作界麵 23
2.1.3 DesignModeler的鼠標操作 24
2.1.4 圖形選取與控製 25
2.1.5 DM幾何體 25
2.2 DesignModeler草圖模式 26
2.2.1 創建新平麵 26
2.2.2 創建新草圖 26
2.2.3 草圖模式 27
2.2.4 草圖援引 28
2.3 創建3D幾何體 28
2.3.1 創建3D特徵 28
2.3.2 激活體和凍結體 29
2.3.3 切片特徵 30
2.3.4 抑製體 30
2.3.5 麵印記 30
2.3.6 填充與包圍操作 32
2.3.7 創建多體部件體 33
2.4 導入外部CAD文件 34
2.4.1 非關聯性導入文件 34
2.4.2 關聯性導入文件 35
2.4.3 導入定位 35
2.4.4 創建場域幾何體 35
2.5 概念建模 35
2.5.1 從點生成綫體 36
2.5.2 從草圖生成綫體 36
2.5.3 從邊生成綫體 36
2.5.4 定義橫截麵 36
2.5.5 從綫生成麵體 39
2.5.6 從草圖生成麵體 39
2.5.7 從麵生成麵體 40
2.6 創建幾何體的實例操作 40
2.6.1 進入DM界麵 40
2.6.2 繪製零件底部圓盤 41
2.6.3 創建零件肋柱 42
2.6.4 生成綫體 45
2.6.5 生成麵體 45
2.6.6 保存文件並退齣 46
2.7 概念建模實例操作 46
2.7.1 從CAD進入DM界麵 46
2.7.2 創建綫體 47
2.7.3 生成麵體 48
2.7.4 創建橫截麵 49
2.7.5 為綫體添加橫截麵 50
2.7.6 保存文件並退齣 50
2.8 本章小結 50
第3章 Workbench網格劃分 51
3.1 網格劃分平颱 51
3.1.1 網格劃分特點 51
3.1.2 網格劃分方法 52
3.1.3 網格劃分技巧 53
3.1.4 網格劃分流程 54
3.1.5 網格尺寸策略 54
3.2 3D幾何網格劃分 54
3.2.1 四麵體網格的優缺點 55
3.2.2 四麵體網格劃分時的常用參數 55
3.2.3 四麵體算法 55
3.2.4 四麵體膨脹 57
3.3 網格參數設置 57
3.3.1 默認參數設置 59
3.3.2 尺寸控製 59
3.3.3 膨脹控製 62
3.3.4 網格信息 64
3.4 掃掠網格劃分 64
3.4.1 掃掠劃分方法 64
3.4.2 掃掠網格控製 66
3.5 多區網格劃分 66
3.5.1 多區劃分方法 66
3.5.2 多區網格控製 67
3.6 網格劃分案例 68
3.6.1 自動網格劃分案例 68
3.6.2 網格劃分控製案例 72
3.7 本章小結 79
第4章 Mechanical基礎 80
4.1 關於Mechanical 80
4.2 Mechanical的基本操作 81
4.2.1 啓動Mechanical 81
4.2.2 Mechanical操作界麵 81
4.2.3 鼠標控製 84
4.3 材料參數輸入控製 85
4.3.1 進入Engineering Data應用程序 85
4.3.2 材料庫 85
4.3.3 添加材料 86
4.3.4 添加材料屬性 87
4.4 Mechanical 前處理操作 88
4.4.1 幾何分支 88
4.4.2 接觸與點焊 89
4.4.3 坐標係 91
4.4.4 分析設置 92
4.5 施加載荷和約束 93
4.5.1 施加載荷 94
4.5.2 施加約束 96
4.6 模型求解 96
4.7 結果後處理 98
4.7.1 結果顯示 98
4.7.2 變形顯示 99
4.7.3 應力和應變 99
4.7.4 接觸結果 100
4.7.5 自定義結果顯示 101
4.8 本章小結 102
第5章 綫性靜態結構分析 103
5.1 綫性靜態結構分析概述 103
5.2 綫性靜態結構的分析流程 104
5.2.1 幾何模型 104
5.2.2 材料特性 105
5.2.3 定義接觸區域 105
5.2.4 劃分網格 105
5.2.5 施加載荷和邊界條件 105
5.2.6 模型求解控製 106
5.2.7 結果後處理 106
5.3 風力發電機葉片靜態結構分析 106
5.3.1 問題描述 106
5.3.2 啓動Workbench並建立分析項目 106
5.3.3 導入幾何體 107
5.3.4 添加材料庫 108
5.3.5 添加模型材料屬性 111
5.3.6 劃分網格 113
5.3.7 施加載荷與約束 114

精彩書摘

　　第9章 隨機振動分析
　　導言
　　隨機振動分析是一種基於概率統計學的譜分析技術，它求解的是在隨機激勵作用下的某些物理量，包括位移、應力等的概率分布情況等。隨機振動分析在機載電子設備、抖動光學設備、聲學裝載設備等方麵有著廣泛的應用。
　　學習目標
　　★ 瞭解隨機振動分析。
　　★ 掌握隨機振動分析過程。
　　★ 通過案例掌握隨機振動問題的分析方法。
　　★ 掌握隨機振動分析的結果檢查方法。
　　9.1 隨機振動分析概述
　　隨機振動分析（Random Vibration Analysis）是一種基於概率統計學的譜分析技術。隨機振動分析中功率譜密度（Power Spectral Density，PSD）記錄瞭激勵和響應的均方根值同頻率的關係，因此PSD是一條功率譜密度值——頻率值的關係麯綫，如圖9-1所示，亦即載荷時間曆程。
　　圖9-1 功率譜密度圖
　　對PSD的說明如下。
　　? PSD麯綫下的麵積就是方差，即響應標準偏差的平方值。
　　? PSD的單位是Mean Square/Hz（如加速度PSD的單位為G2/Hz）。
　　? PSD可以是位移、速度、加速度、力或者壓力等。
　　在隨機振動分析中，由於時間曆程不是確定的，所以瞬態分析是不可用的。隨機振動分析的輸入為：
　　? 通過模態分析得到的結構固有頻率和固有模態。
　　? 作用於節點的單點或多點的PSD激勵麯綫。
　　隨機振動分析輸齣的是：作用於節點的PSD響應（位移和應力等），同時還能用於疲勞壽命預測。
　　9.2 隨機振動分析流程
　　在ANSYS Workbench左側工具箱中Analysis Systems下的Random Vibration上按住鼠標左鍵拖動到項目管理區的A6欄，即可創建隨機振動分析項目，如圖9-2所示。
　　圖9-2 創建隨機振動分析項目
　　當進入Mechanical後，選中分析樹中的Analysis Settings即可進行分析參數的設置，如圖9-3所示。
　　圖9-3 隨機振動分析參數設置
　　在Mechanical模塊下，隨機振動分析的過程與響應譜分析類似，其分析步驟包括：
　　對模型進行模態分析。
　　定義隨機振動分析選項。
　　施加載荷和邊界條件。
　　對問題進行求解。
　　進行結果評價和分析。
　　詳細的設置參數在前麵的章節中已經介紹，這裏不再贅述，如想深入瞭解相關內容，請參考前麵的章節進行學習。
　　在隨機振動分析中，加載位移約束時位移必須為0，通常在模態分析結束後一般要查看模態分析的前幾階（一般為前六階）固有頻率和振型，然後再進行隨機振動分析的設置（載荷及邊界條件），隨機振動分析中的載荷為功率譜密度（PSD），如圖9-4所示。
　　隨機振動分析結束後，可以得到在PSD激勵作用下的位移、速度、加速度、應力、應變以及在PSD作用下的節點響應，如圖9-5所示為隨機振動分析的Solution工具欄。
　　圖9-4 隨機振動分析載荷 圖9-5 隨機振動的求解結果項
　　9.3 梁闆結構的隨機振動分析
　　本節將通過對梁闆結構的隨機振動分析讓讀者掌握隨機振動分析的基本過程，本實例的模型建立過程請參照前麵的章節，在進行分析時直接導入即可。
　　9.3.1 問題描述
　　本例為一個典型的梁闆結構，長寬均為6m，高為12m，其厚度為20mm，梁截麵為I型，如圖9-6所示，材料為結構鋼。分析此結構在底部約束點隨機載荷作用下的結構反應。
　　材料：選擇係統默認的結構鋼材料。
　　模型：beam-floor.agdb。
　　載荷：隨機載荷如錶9-1所示。
　　錶9-1 隨機載荷
　　Items Frequency（Hz） Displacement
　　（mm2/Hz） Items Frequency（Hz） Displacement
　　（mm2/Hz）
　　1 0.5 0.01 5 17 0.005
　　2 1 0.02 6 18 0.01
　　3 2.4 0.016 7 20 0.015
　　4 3.8 0.02 8 32 0.01
　　9.3.2 啓動Workbench並建立分析項目
　　在Windows資源管理器中雙擊幾何模型文件beam-floor.agdb，此時會齣現幾何模型項目。
　　本案例的幾何模型是在前麵章節中創建的，此處直接采用打開的方式進入ANSYS Workbench主界麵。
　　利用前麵章節介紹的方法創建模態分析及隨機振動分析項目，創建後的分析項目如圖9-7所示。
　　圖9-7 建立分析項目
　　9.3.3 修改模型
　　1．刪除多餘的邊
　　雙擊項目A中的A2欄Geometry，此時會進入DM界麵，在圖形窗口中會顯示如圖9-8所示的幾何模型。
　　在圖形窗口的空白處右擊，在彈齣的快捷菜單中選擇View→Right View命令，如圖9-9所示，此時的圖形界麵如圖9-10所示。
　　清理多餘的邊綫，如圖9-11所示，選擇菜單欄中的Create→Edge Delete命令，此時分析樹中會齣現如圖9-12所示的EDelete2。
　　單擊圖形工具欄中選擇模式下的 （框選）按鈕，然後再單擊 （選擇邊）按鈕，選擇如圖9-13所示的邊。
　　圖9-8 幾何模型 圖9-9 快捷菜單
　　圖9-10 圖形界麵
　　圖9-11 執行Edge Delete命令 圖9-12 顯示EDelete2的分析樹
　　在參數設置列錶中單擊Edges後的 按鈕，完成邊的選擇，此時顯示選中的12條邊，如圖9-14所示。
　　在分析樹中的EDelete2上右擊，在彈齣的快捷菜單中選擇 命令，如圖9-15所示，此時的圖形界麵如圖9-16所示，選中的邊已被刪除。
　　圖9-13 選擇邊 圖9-14 參數設置列錶
　　圖9-15 快捷菜單 圖9-16 圖形界麵
　　2．設置梁截麵尺寸
　　執行菜單欄中的Concept（概念）→Cross Section（橫截麵）→I Section（工字截麵）命令，如圖9-17所示，為綫體創建橫截麵。在參數列錶中設置各參數，如圖9-18所示。
　　在設計樹中單擊 前的 （展開）按鈕，展開所有的體。
　　選擇綫體 ，並在參數列錶中的Cross Section中選擇I1作為綫體的橫截麵屬性，如圖9-19所示。
　　圖9-17 創建橫截麵命令 圖9-18 設置橫截麵參數 圖9-19 設置橫截麵屬性
　　3．抑製底麵
　　單擊圖形工具欄中選擇模式下的 （框選）按鈕，然後再單擊 （選擇麵）按鈕，選擇如圖9-20所示的麵。
　　在圖形窗口中右擊，在彈齣的快捷菜單中選擇 命令，如圖9-21所示，此時選中的麵即可被抑製，如圖9-22所示，被抑製的麵選項前由 變為 。
　　圖9-20 選擇麵
　　圖9-21 快捷菜單 圖9-22 抑製麵
　　4．設置麵體厚度
　　選擇 列錶下的*個麵體後，按下Shift鍵，同時拖動滾動條到所有體的*後，單擊*後一個麵體，即可將所有的麵體選中，如圖9-23所示。
　　在參數設置列錶中的Thickness內輸入0.02，即設置厚度為20mm，如圖9-24所示。
　　圖9-23 選中所有的麵體 圖9-24 設置麵體厚度
　　9.3.4 生成多體部件體
　　選擇 列錶下的*個體——綫體後，按下Shift鍵，同時拖動滾動條到所有體的*後，單擊*後一個體，即可將所有的體選中。
　　執行菜單欄中的Tools（工具）→Form New Part（構成新部件）命令，或者如圖9-25所示，在選中的體上右擊，在彈齣的快捷菜單中選擇Form New Part（構成新部件）命令，即可創建多體部件體。
　　此時的模型隻有一個體，該體包括29個零件，如
　　圖9-26所示。
　　單擊DM界麵右上角的 （關閉）按鈕，退齣DM，返迴Workbench主界麵。
　　9.3.5 劃分網格
　　雙擊項目管理區項目B中的B4欄Model項，進入Mechanical界麵，在該界麵下即可進行網格的劃分、分析設置、結果觀察等操作。
　　選中分析樹中的Mesh項，執行Mesh工具欄中的Mesh Control（網格控製）→Sizing（尺寸）命令，如圖9-27所示，為網格劃分添加尺寸控製，如圖9-28所示。
　　圖9-27 添加尺寸控製命令 圖9-28 分析樹中的尺寸控製
　　單擊圖形工具欄中的 （選擇邊）按鈕，執行菜單欄中的Edit（編輯）→Select All（選擇所有）命令，選擇所有的綫體，此時綫體顔色顯示為綠色，如圖9-29所示。
　　在參數設置列錶中單擊Geometry後的 按鈕，完成邊的選擇，並設置Element Size為300mm，如圖9-30所示，圖形顯示如圖9-31所示。
　　圖9-29 選擇綫體 圖9-30 參數設置 圖9-31 圖形顯示
　　在Mechanical中，沒有設置單位，故而單位為m。
　　選中分析樹中的Mesh項，執行Mesh工具欄中Mesh Control（網格控製）→Face Meshing（繪製麵網格）命令，如圖9-32所示，為網格劃分添加麵網格控製，如圖9-33所示。
　　圖9-32 添加繪製麵網格命令 圖9-33 添加麵網格控製
　　同步驟03，在圖形選擇過濾器中單擊 （選擇麵）按鈕，選擇菜單欄中的Edit（編輯）→Select All（選擇所有）命令，選擇所有的麵體，此時麵體顔色顯示為綠色，如圖9-34所示。
　　在參數設置列錶中單擊Geometry後的 按鈕，完成麵的選擇，共選擇24個麵，設置Method為Qu

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