第1章  ANSYS Workbench 2020入門  1
1.1  ANSYS Workbench概述  2
1.1.1  ANSYS Workbench的特點  2
1.1.2  ANSYS Workbench 2020應用分類  3
1.1.3  ANSYS Workbench 2020繫統要求和啟動  4
1.1.4  ANSYS Workbench 2020的設計流程  6
1.2  ANSYS Workbench 2020分析的基本過程  6
1.2.1  前處理  7
1.2.2  加載並求解  7
1.2.3  後處理  7
1.3  ANSYS Workbench 2020的圖形界面  8
1.3.1  工具箱  8
1.3.2  Workbench選項窗口  10
1.4  Workbench文檔管理  10
1.4.1  目錄結構  11
1.4.2  顯示文件明細  11
1.4.3  打包文件  12
1.5  項目概圖  12
1.5.1  繫格  13
1.5.2 &nbs格的類型  13
1.5.3  格狀態  14
1.5.4  項目概圖中的鏈接  15
1.5.5  創建項目概圖實例  15
1.6  材料特性應用程序  17
1.6.1  材料庫  18
1.6.2  添加庫中的材料  19
1.6.3  添加新材料  19
第2章  DesignModeler應用程序  21
（視頻講解：33分鐘）
2.1  DesignModeler簡介  22
2.1.1  進入DesignModeler  22
2.1.2  操作界面介紹  24
2.1.3  DesignModeler和CAD類文件交互  27
2.1.4  DesignModeler中幾何體的分類  29
2.1.5  幫助文檔  29
2.2  DesignModeler的操作  30
2.2.1  圖形控制  30
2.2.2  光標模式  30
2.2.3  選擇過濾器  30
2.2.4  快捷菜單  32
2.3  繪制草圖  34
2.3.1  創建新平面  34
2.3.2  創建新草圖  35
2.3.3  工具箱  36
2.3.4  草繪附件  41
2.3.5  草圖繪制實例—機缸墊草圖  42
2.4  特性建模  47
2.4.1  拉伸  47
2.4.2  旋轉  50
2.4.3  掃掠  51
2.4.4  放樣  51
2.4.5  抽殼  52
2.4.6  倒圓  53
2.4.7  倒角  54
2.4.8  特征建模實例1—基臺  54
2.5  體操作  59
2.5.1  鏡像  60
2.5.2  移動  60
2.5.3  縫合  60
2.5.4  陣列特征  61
2.5.5  布爾操作  61
2.5.6  直接創建幾何體  62
2.5.7  三維特征實例2—鏈輪  63
2.6  概念建模  68
2.6.1  概念建模工具  68
2.6.2  定義橫截面  70
2.6.3  面操作  72
2.6.4  概念建模實例—框架  74
第3章  Mechanical應用程序  79
（視頻講解：6分鐘）
3.1  Mechanical概述  80
3.2  Mechanical界面  80
3.2.1  Mechanical標簽欄  81
3.2.2  工具欄  82
3.2.3  樹形目錄  84
3.2.4  屬性窗格  84
3.2.5  繪圖區域  85
3.3  基本分析步驟  85
3.4  一個簡單的分析實例  86
3.4.1  問題描述  87
3.4.2  項目概圖  87
3.4.3  前處理  88
3.4.4  求解  90
3.4.5  結果  91
3.4.6  報告  93
第4章  一般網格控制  95
（視頻講解：6分鐘）
4.1  網格劃分平臺  96
4.1.1  網格劃分概述  96
4.1.2  網格劃分流程  96
4.1.3  分析類型  96
4.2  網格劃分方法  98
4.2.1  自動劃分方法  98
4.2.2  四面體網格劃分方法  98
4.2.3  掃掠網格劃分方法  101
4.2.4  多區域網格劃分方法  101
4.3  全局網格控制  103
4.3.1  相關性和關聯中心  103
4.3.2  尺寸  104
4.3.3  初始尺寸種子  104
4.3.4  平滑和過渡  104
4.3.5  跨度中心角  105
4.3.6  高級尺寸功能  106
4.4  局部網格控制  108
4.4.1  局部尺寸  108
4.4.2  接觸尺寸  111
4.4.3  細化  111
4.4.4  映射面劃分  112
4.4.5  匹配控制  113
4.4.6  收縮控制  114
4.4.7  膨脹  114
4.5  網格工具  115
4.5.1  生成網格  115
4.5.2  截面位面  116
4.5.3  命名選項  118
4.6  網格劃分實例—三通管網格劃分  118
4.6.1  定義幾何  119
4.6.2  Mechanical默認與CFD網格  120
4.6.3  截面位面  120
4.6.4  使用面尺寸  121
4.6.5  局部網格劃分  122
第5章  結構靜力學分析  125
（視頻講解：21分鐘）
5.1  幾何模型  126
5.1.1  質量點  126
5.1.2  材料特性  126
5.2  分析設置  127
5.3  載荷和約束  128
5.3.1  加速度和重力加速度  128
5.3.2  集中力和壓力  129
5.3.3  約束  130
5.4  求解模型  131
5.5  後處理  131
5.6  靜力結構分析實例1—聯軸器變形和應力校核  134
5.6.1  問題描述  134
5.6.2  項目概圖  134
5.6.3  創建模型  136
5.6.4  前處理  141
5.6.5  求解  143
5.6.6  結果  143
5.6.7  報告  144
5.7  靜力結構分析實例2—托架基體強度校核  145
5.7.1  問題描述  145
5.7.2  建立分析項目  145
5.7.3  前處理  147
5.7.4  求解  150
5.7.5  結果  150
第6章  模態分析  152
（視頻講解：13分鐘）
6.1  模態分析方法  153
6.2  模態繫統分析步驟  153
6.2.1  幾何體和質點  153
6.2.2  接觸區域  154
6.2.3  分析類型  154
6.2.4  載荷和約束  155
6.2.5  求解  155
6.2.6  檢查結果  155
6.3  模態分析實例1—機蓋架殼體強度校核  155
6.3.1  問題描述  155
6.3.2  項目概圖  155
6.3.3  前處理  157
6.3.4  求解  159
6.3.5  結果  159
6.4  模態分析實例2—軸裝配體  160
6.4.1  問題描述  161
6.4.2  項目概圖  161
6.4.3  前處理  163
6.4.4  求解  164
6.4.5  結果  164
6.5  模態分析實例3—機翼  166
6.5.1  問題描述  166
6.5.2  項目概圖  167
6.5.3  前處理  169
6.5.4  求解  171
6.5.5  模態分析  172
第7章  屈曲分析  175
（視頻講解：10分鐘）
7.1  屈曲概述  176
7.2  屈曲分析步驟  176
7.2.1  幾何體和材料屬性  177
7.2.2  接觸區域  177
7.2.3  載荷與約束  177
7.2.4  設置屈曲  177
7.2.5  求解模型  178
7.2.6  檢查結果  179
7.3  線性屈曲分析實例1—空圓管  179
7.3.1  問題描述  179
7.3.2  項目概圖  180
7.3.3  創建草圖  181
7.3.4  Mechanical前處理  183
7.3.5  求解  183
7.3.6  結果  185
7.4  線性屈曲分析實例2—支撐架  187
7.4.1  問題描述  187
7.4.2  項目概圖  187
7.4.3  Mechanical前處理  188
7.4.4  求解  190
7.4.5  結果  191
第8章  諧響應分析  192
（視頻講解：7分鐘）
8.1  諧響應分析簡介  193
8.2  諧響應分析步驟  193
8.2.1  建立諧響應分析項  193
8.2.2  加載諧響應載荷  194
8.2.3  求解方法  194
8.2.4  後處理中查看結果  195
8.3  諧響應分析實例—固定梁  195
8.3.1  問題描述  195
8.3.2  項目概圖  196
8.3.3  前處理  198
8.3.4  模態分析求解  198
8.3.5  諧響應分析預處理  201
8.3.6  諧響應分析設置並求解  202
8.3.7  諧響應分析後處理  203
第9章  響應譜分析  206
（視頻講解：5分鐘）
9.1  響應譜分析簡介  207
9.1.1  響應譜分析過程  207
9.1.2  在Workbench 2020中進行響應譜分析  208
9.2  響應譜分析實例—三層框架結構地震響應分析  209
9.2.1  問題描述  209
9.2.2  項目概圖  210
9.2.3  前處理  212
9.2.4  模態分析求解  213
9.2.5  響應譜分析設置並求解  215
9.2.6  查看分析結果  217
第10章  隨機振動分析  219
（視頻講解：6分鐘）
10.1  隨機振動分析簡介  220
10.1.1  隨機振動分析過程  220
10.1.2  Workbench 2020中進行隨機振動分析  220
10.2  振動分析實例—橋梁模型隨機振動分析  221
10.2.1  問題描述  221
10.2.2  項目概圖  222
10.2.3  前處理  224
10.2.4  模態分析求解  226
10.2.5  隨機振動分析設置並求解  228
10.2.6  查看分析結果  230
第11章  非線性分析  232
（視頻講解：70分鐘）
11.1  非線性分析概論  233
11.1.1  非線性行為的原因  233
11.1.2  非線性分析的基本信息  234
11.2  結構非線性一般過程  236
11.2.1  建立模型  236
11.2.2  分析設置  236
11.2.3  查看結果  238
11.3  接觸非線性結構  239
11.3.1  接觸基本概念  239
11.3.2  接觸類型  239
11.3.3  剛度及滲透  240
11.3.4  Pinball區域  240
11.3.5  對稱/非對稱行為  242
11.3.6  接觸結果  243
11.4  結構非線性實例1—剛性接觸  243
11.4.1  問題描述  243
11.4.2  項目概圖  243
11.4.3  繪制草圖  244
11.4.4  創建面體  245
11.4.5  更改模型類型  245
11.4.6  修改幾何體屬性  246
11.4.7  添加接觸  248
11.4.8  劃分網格  250
11.4.9  分析設置  252
11.4.10  求解  254
11.4.11  查看求解結果  255
11.5  結構非線性實例2—O型圈  257
11.5.1  問題描述  257
11.5.2  項目概圖  257
11.5.3  繪制草圖  258
11.5.4  創建面體  259
11.5.5  添加材料  260
11.5.6  修改幾何體屬性  262
11.5.7  添加接觸  264
11.5.8  劃分網格  266
11.5.9  分析設置  267
11.5.10  求解  270
11.5.11  查看求解結果  270
11.6  結構非線性實例3—橡膠密封件  272
11.6.1  問題描述  272
11.6.2  項目概圖  272
11.6.3  添加材料  273
11.6.4  定義模型  274
11.6.5  添加接觸  281
11.6.6  分析設置  284
11.6.7  求解  287
11.6.8  查看求解結果  288
第12章  熱分析  290
（視頻講解：18分鐘）
12.1  熱分析基礎  291
12.2  熱傳遞的方式  291
12.3  熱分析流程  292
12.3.1  幾何模型  293
12.3.2  材料屬性  293
12.3.3  實體接觸  294
12.3.4  導熱率  295
12.3.5  施加熱載荷  295
12.3.6  熱邊界條件  296
12.3.7  求解選項  296
12.3.8  結果和後處理  297
12.4  熱分析實例1—傳動裝配體基座  299
12.4.1  問題描述  299
12.4.2  項目概圖  299
12.4.3  前處理  301
12.4.4  求解  304
12.4.5  結果  304
12.5  熱分析實例2—變速箱上箱蓋  306
12.5.1  問題描述  307
12.5.2  項目概圖  307
12.5.3  前處理  308
12.5.4  求解  312
12.5.5  結果  312
12.6  熱分析實例3—齒輪泵基座  314
12.6.1  問題描述  314
12.6.2  項目概圖  314
12.6.3  前處理  315
12.6.4  求解  319
12.6.5  結果  319
第13章  優化設計  321
（視頻講解：8分鐘）
13.1  優化設計概論  322
13.1.1  ANSYS優化方法  322
13.1.2  Design Exploration優化特點  322
13.1.3  Design Exploration優化類型  323
13.1.4  參數定義  323
13.2  優化設計界面  323
13.2.1  用戶界面  323
13.2.2  Design Exploration數據參數界面  324
13.2.3  讀入APDL文件  325
13.3  Design Exploration優化設計使用基礎  325
13.3.1  參數的設置  325
13.3.2  目標驅動優化  327
13.3.3  響應曲面  328
13.3.4  六西格瑪設計  329
13.4  優化設計實例—連杆六西格瑪優化設計  331
13.4.1  問題描述  331
13.4.2  項目概圖  331
13.4.3  Mechanical前處理  332
13.4.4  設置求解  334
13.4.5  六西格瑪設計  336

法作為數值計算方法是在工程分析領域應用較為廣泛的一種計算方法，自20世紀中葉以來，以其獨有的計算優勢得到了廣泛的發展和應用，已出現了不同算法，並由此產生了一批非常成熟的通用和專商業軟件。隨著計算機技術的飛速發展，各種工程軟件也得以廣泛應用。ANSYS軟件以其多物理場耦合分析功能而成為CAE軟件的應用主流，在工程分析應用中得到了較為廣泛的應用。
ANSYS軟件是美國ANSYS公司研制的大型通分析（FEA）軟件，它是世界範圍內增長快的CAE軟件，能夠進行包括結構、熱、聲、流體以及電磁場等學科的研究，在核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫藥、輕工、地礦、水利、日用家電等領域有著廣泛的應用。ANSYS的功能強大，操作簡單方便，現在它已成為國際流行分析軟件，在歷年FEA評比中都名列。目前，中國大多數科研院校采用ANSYS軟件進分析或者作為標準教學軟件。
Workbench是ANSYS公司開發的新一代協同仿真環境，與傳統ANSYS相比較，Workbench有利於協同仿真、項目管理，可以進行雙向的參數傳輸功能，具有復雜裝配件接觸關繫的自動識別、接觸建模功能，可對復雜的幾何模型進行高質量的網格處理，自帶可定制的工程材料數據庫，方便操作者進行編輯、應用，並且支持幾乎所有ANSYS分析功能。
一、編寫目的
鋻於ANSYS Workbench強大的功能和深厚的工程應用底蘊，我們力圖開發一本全方位介紹ANSYS Workbench在工程中實際應用情況的書籍。我們不求將ANSYS Workbench知識點全面講解清楚，而是針對工程設計的需要，利用ANSYS Workbench大體知識脈絡作為線索，以實例作為“抓手”，幫助讀者掌握利用ANSYS Workbench進分析的基本技能和技巧。
本書以ANSYS的版本ANSYS 2020為依據，對ANSYS Workbench分析的基本思路、操作步驟、應用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程應用實例詳細講述了ANSYS Workbench的具體工程應用方法。
二、本書特點
1. 專業性強
本書作者擁有多年計算機輔助設計與分析領域的工作經驗和教學經驗，他們總結多年的工程應用經驗以及教學中的心得體會，歷時多年精心編著，力求全面、細致地展現出ANSYS Workbench 2020分析應用領域的各種功能和使用方法。在具體講解的過程中，嚴格遵分析相關規範和國家標準，這種一絲不苟的細致作風溶入字裡行間中，目的是培養讀者嚴謹細致的工程素養，傳播規範的工程分析理論與應用知識。
2. 實例豐富
全書包含數十個常見的、不同類型和大小的實例、實踐，可讓讀者在學習案例的過程中快速了解ANSYS Workbench 2020的用途，並加深對知識點的掌握，力求通過實例的演練幫助讀者找到一條學習ANSYS Workbench 2020的終南捷徑。
3. 內容全面
本書內容全面，對ANSYS Workbench分析的基本思路、操作步驟、應用技巧進行了詳細介紹，並結合典型工程應用實例詳細講述了ANSYS Workbench的具體工程應用方法。通過學習本書，讀者可以全景式地掌握ANSYS Workbench分析的各種基本方法和技巧。
4. 突出技能提升
本書中有很多實例本身就是工程分析項目案例，經過作者精心提煉和改編，不僅保證讀者能夠學好知識點，更重要的是能幫助讀者掌握實際的操作技能。全書結合實例詳細講解了ANSYS Workbench知識要點，讓讀者在學習案例的過程中潛移默化地掌握ANSYS Workbench軟件的操作技巧，同時也培養工程分析實踐能力。
三、本書的配套資源
本書提供了極為豐富的配套學習資源，讀者可登錄清華大學出版社網站，在對應圖書頁面下獲取其下載方式。也可掃描圖書封底的“文泉雲盤”二維碼，獲取學習資源的下載方式，以便讀者朋友在短的時間內學會並掌握這門技術。
1．配套微課視頻
針對本書實例專門制作了23集同步教學視頻，讀者可以掃描書中的二維碼觀看視頻，像看電影一樣輕松愉悅地學習本書內容，然後對照課本加以實踐和練習，可以大大提高學習效率。
2．附贈8種類型常見零部件的分析方法
為了幫助讀者拓寬視野，本書贈送了8種類型常見零部件的分析方法，及其配套的時長75分鐘的動畫演示，可以增強實戰能力。
3．全書實例的源文件
本書配套資源中包含實例和練習實例的源文件和素材，讀者可以安裝ANSYS Workbench 2020軟件後，打開並使用它們。
四、關於本書的服務
1．“ANSYS Workbench 2020”安裝軟件的獲取
按照本書上的實例進行操作練習，以及使用ANSYS Workbench 2020進行分析，需要事先在電腦上安裝ANSYS Workbench 2020軟件。“ANSYS Workbench 2020”安裝軟件可以登錄官方網站聯繫購買正版軟件，或者使用其試用版。另外，當地電腦城、軟件經銷商一般有售。
2．關於本書的技術問題或有關本書信息的發布
讀者朋友遇到有關本書的技術問題，可以掃描封底“文泉雲盤”二維碼查看是否已發布相關勘誤/解疑文檔，如果沒有，可在文檔下方找到聯繫方式，我們將及時回復。
3．關於手機在線學習
掃描書後刮刮卡（需刮開塗層）二維碼，即可獲取書中二維碼的讀取權限，再掃描書中二維碼，可在手機中觀看對應教學視頻。充分利用碎片化時間，隨時隨地提升。需要強調的是，書中給出的是實例的重點步驟，詳細操作過程還需讀者通過視頻來學習並領會。
五、關於作者
本書由CAD/CAM/CAE技術聯盟組織編寫。CAD/CAM/CAE技術聯盟是一個集CAD/CAM/CAE技術研討、工程開發、培訓咨詢和圖書創作於一體的工程技術人員協作聯盟，包含眾多專職和兼職CAD/CAM/CAE工程技術專家。
CAD/CAM/CAE技術聯盟負責人由Autodesk中國認證考試中心首席專家擔任，全面負責Autodesk中國官方認證考試大綱制定、題庫建設、技術咨詢和師資力量培訓工作，成員精通Autodesk繫列軟件。其創作的很多教材成為國內具有引導性的旗幟作品，在國內相關專業方向圖書創作領域具有舉足輕重的地位。