了得網計算機/網絡_CAE分析大繫 ANSYS Workbench結構分析與實例詳解

編輯推薦

# 完全圖基礎，一看即懂原理
# 融合理論與工程數值分析實戰
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內容簡介

ANSYS產品中的Workbench，以項目流程圖的方式，將結構、流體、電磁等各種分析繫統集成到統一平臺中，進而實現不同軟件之間的無縫鏈接，ANSYS 18.2 Workbench操作便捷，處理復雜的工程模型更為方便，軟件的分析功能和各項操作也有了更好的提升和發展。
本書具體著眼於ANSYS軟件的使用和實際工程應用，結分析方法和具體的軟件操作過程，從工程仿真分析實例出發，詳細介紹了ANSYS 18.2 WORKBENC分析軟件的功能和處理各種問題的使用技巧。
本書目的為初學者提供機械工程中的CAE涉及方法的基礎理論及實踐知識，基於ANSYS 18.2 Workbench軟件平臺，學會使用商業化分析軟件解決工程問題。

作者簡介

許京荊：博士，副教授，上海大學機電學院安全斷裂分析研究室（華東地區ANSYS技術支持中心及培訓中心）負責人，主講“機械工程中的CAE”“ANSYS軟件繫列”等課程，專注於結構安全斷裂失效分析數值仿真分析及其應用領域的研究。

目錄

第 1章分析及ANSYS Workbench的簡單應用10

1.1 引言10

1.2 工程問題的數學物理方程及數值算法10

1.2.1 工程問題復雜的需求及過程10

1.2.2 工程問題的數學物理方程11
目錄

第 1章分析及ANSYS Workbench的簡單應用10

1.1 引言10

1.2 工程問題的數學物理方程及數值算法10

1.2.1 工程問題復雜的需求及過程10

1.2.2 工程問題的數學物理方程11

1.2.3 控制微分方程的數值算法14

1.3 分析技術的發展及應用15

1.4 分析的基本原理及相關術語16

1.4.1 分析的基本原理16

1.4.2 分析的相關術語17

1.5 分析的基本步驟19

1.6 分析計算實例——直杆拉伸的軸向變形19

1.6.1 問題描述19

1.6.2 微分方程的解析解20

1.6.3 微分方程數值解20

1.6.4 ANSYS Workbenc分析直杆拉

伸的軸向變形22

1.6.5 驗證結果及理解問題33

1.7 分析計算實例——單軸直杆熱

傳導33

1.7.1 問題描述33

1.7.2 微分方程的解析解33

1.7.3 微分方程數值解34

1.7.4 ANSYS Workbench熱傳分析

單軸直杆傳熱36

1.7.5 驗證結果及理解問題40

1.8 分析計算實例——單軸直杆穩態

電流傳導41

1.8.1 問題描述41

1.8.2 微分方程的解析解41

1.8.3 微分方程數值解42

1.8.4 ANSYS Workbench電分析單

軸直杆的穩態電流傳導44

1.8.5 驗證結果及理解問題50

1.9 本章小結50

1.10 習題51

第 2章 ANSYS Workbench平臺53

2.1 ANSYS Workbench概述53

2.2 ANSYS 18.2 Workbench數值模擬的

一般過程53

2.3 ANSYS 18.2 Workbench的啟動54

2.4 ANSYS 18.2 Workbench的工作環境54

2.4.1 主菜單54

2.4.2 基本工具欄58

2.4.3 工具箱58

2.4.4 項目流程圖61

2.4.5 參數設置63

2.4.6 定制分析流程64

2.5 ANSYS 18.2 Workbench窗口管理

功能65

2.6 ANSYS 18.2 Workbench文件管理66

2.6.1 Workbench文件繫統66

2.6.2 顯示文件67

2.6.3 文件歸檔及復原68

2.7 ANSYS 18.2 Workbench單位繫統68

2.8 ANSYS 18.2 Workbench應用程序使用

基礎69

2.8.1 應用程序的工作界面69

2.8.2 應用程序的菜單功能71

2.8.3 應用程序的工具欄72

2.8.4 應用程序的圖形顯示控制及選擇73

2.8.5 應用程序的導航結構及其明細74

2.8.6 應用程序中加載邊界條件75

2.8.7 應用工程數據76

2.9 ANSYS Workbench熱結構案例——多工況冷卻棒熱應力79

2.9.1 問題描述及分析79

2.9.2 數值模擬過程80

2.9.3 驗證結果及理解問題90

2.10 ANSYS Workbench熱電耦合案例——通電導線傳熱90

2.10.1 問題描述及分析90

2.10.2 數值模擬過程91

2.10.3 驗證結果及理解問題97

2.11 本章小結98

第3章 ANSYS Workbench結構分析

基礎99

3.1 結構靜力分析概述99

3.1.1 結構靜力分析99

3.1.2 結構動態靜力分析102

3.1.3 ANSYS Workbench中的結構靜力分析

方法103

3.2 應力分析及相關術語104

3.2.1 結構失效及計算準則104

3.2.2 應力分析105

3.2.3 應力及其分類105

3.2.4 應力集中107

3.2.5 接觸應力107

3.2.6 溫度應力107

3.2.7 應力狀態107

3.2.8 位移108

3.2.9 應變108

3.2.10 線性應力-應變關繫109

3.2.11 結構材料的機械性能110

3.2.12 強度理論與強度設計準則114

3.3 工程案例——應進行機車輪

軸的靜強度分析115

3.3.1 問題描述及分析115

3.3.2 應計算輪軸應力的數值模擬

過程116

3.3.3 結果分析與靜強度評估124

3.4 工程案例——應用3D進行機車

輪軸的靜強度分析124

3.4.1 應用3D計算機車輪軸應力的

數值模擬過程125

3.4.2 結果分析與應力評定解讀132

3.4.3 處理應力奇異問題136

3.5 工程案例——應用子模型計算機車輪軸

過渡處的局部應力138

3.5.1 理解應力集中處的應力138

3.5.2 應用子模型求解機車輪軸局部應

力的數值模擬過程138

3.5.3 應力收斂性判定及結果分析142

3.6 工程案例——應用疲勞工具計算機

車輪軸過渡處的疲勞壽命142

3.7 本章小結144

3.8 習題144

第4章 ANSYS Workbench結構網格

劃分146

4.1 網格劃分概述146

4.2 網格劃分工作界面146

4.3 網格劃分過程147

4.4 整體網格控制147

4.4.1 默認選項149

4.4.2 尺寸控制149

4.4.3 質量控制151

4.4.4 高級網格控制選項162

4.4.5 統計【Statistics】165

4.5 局部網格控制165

4.5.1 方法控制165

4.5.2大小175

4.5.3 接觸尺寸177

4.5.4細化178

4.5.5 映射面網格178

4.5.6 匹配控制180

4.5.7 修剪控制181

4.5.8 邊界層控制182

4.6 檢查網格質量183

4.7 虛擬拓撲184

4.8 預覽和生成網格186

4.9 網格劃分案例——卡箍連接模型187

4.10 網格劃分案例——螺線管模型192

4.11 本章小結198

第5章 ANSYS Workbench建立合理

5.1 建立合理分析模型概述199

5.2 結構分析建模求解策略200

5.2.1 結構的載荷分析200

5.2.2 結構理想化201

5.2.3 提取分析模型201

5.2.4選擇203

5.2.5 網格劃分204

5.2.6 施加載荷與約束條件204

5.2.7 試算結果評估204

5.2.8 應力集中現像的處理204

5.3 ANSYS Workbench結構分析模型205

5.3.1 分析模型的體類型205

5.3.2 多體零件206

5.3.3 體屬性206

5.3.4 幾何工作表207

5.3.5 點質量208

5.3.6 厚度208

5.3.7 材料屬性209

5.4 ANSYS 18.2 Workbench結構分析的

連接關繫210

5.4.1 接觸連接210

5.4.2 接觸控制210

5.4.3 接觸設置212

5.4.4 點焊連接214

5.4.5 接觸工作表215

5.4.6 接觸分析模型案例——點焊連接不

鏽鋼板的非線性靜力分析215

5.4.7 遠端邊界條件223

5.4.8 遠端邊界分析模型案例——千斤頂

底座承載模擬226

5.4.9 關節連接232

5.4.10 彈簧連接237

5.4.11 梁連接239

5.4.12 端點釋放239

5.4.13 軸承連接240

5.4.14 坐標繫242

5.4.15 命名選擇243

5.4.16 選擇信息245

5.4.17 關節應用案例——活塞連杆組件承壓模擬245

5.5 螺栓連接模型的建模技術及案例255

5.5.1 概述255

5.5.2 案例描述及分析256

5.5.3 無螺栓、綁定接觸進行螺栓連接

組件分析256

5.5.4 螺栓進行螺栓連接組件

分析265

5.5.5 螺栓為（無螺紋）進行螺栓

連接組件分析275

5.5.6 螺栓為（有螺紋）進行螺栓

連接組件分析284

5.5.7 螺栓連接組件分析小結287

5.6 杆梁結構分析模型及案例288

5.6.1 杆梁結構計算模型及簡化原則288

5.6.2 9m單梁弔車彎曲模型及截取邊界補強

模型的強度分析291

5.7 2D分析模型及案例300

5.7.1 2D分析模型簡介300

5.7.2 2D平面應力模型分析齒輪齒條傳動

的約束反力矩301

5.8 3D分析模型及案例306

5.8.1 概述306

5.8.2 卡箍連接模型的多載荷步數值

模擬306

5.9 本章小結315

5.10 習題316

第6章 ANSYS Workbench結構靜強度

分析318

6.1 靜強度分析318

6.1.1 靜強度分析概述318

6.1.2 靜強度設計方法318

6.1.3 壓力容器開孔接管區靜強度分析319

6.2 本章小結325

第7章 ANSYS Workbench結構疲勞

強度分析326

7.1 疲勞分析概述326

7.2 疲勞分析設計方法326

7.2.1 總壽命法326

7.2.2 損傷容限法327

7.3 總壽命法疲勞強度設計327

7.3.1 無限壽命設計法327

7.3.2 有限壽命設計法327

7.4 ANSYS Workbench高周疲勞分析328

7.4.1 疲勞工具處理的載荷328

7.4.2 高周疲勞分析過程329

7.4.3 材料的疲勞特性330

7.4.4 疲勞工具331

7.5 分析案例——矩形板邊緣承受交變彎矩

的疲勞分析333

7.5.1 問題描述及分析333

7.5.2 數值模擬過程334

7.5.3 結果分析與討論336

7.6 非比例載荷的疲勞分析338

7.6.1 簡述338

7.6.2 非比例載荷的疲勞分析過程338

7.7 分析案例——正應力的非比例加載

疲勞分析339

7.7.1 問題描述及分析339

7.7.2 數值模擬過程339

7.7.3 結果分析與討論344

7.8 非恆幅載荷的疲勞分析345

7.8.1 不規則載荷歷程的處理345

7.8.2 非恆定振幅、比例加載疲勞分析

相關設置345

7.9 分析案例——連杆受壓疲勞分析347

7.9.1 問題描述及分析347

7.9.2 恆幅對稱循環加載的數值模擬過程347

7.9.3 變幅比例加載的疲勞分析過程352

7.10 本章小結355

第8章結構熱變形及熱應力分析356

8.1 結構熱應力分析方法概述356

8.2 傳熱基本方式356

8.3 穩態傳熱357

8.4 結構熱變形及熱應力分析

方程358

8.5 覆銅板模型低溫熱應力分析359

8.5.1 問題描述及分析359

8.5.2 剛性結點的熱應力理論計算359

8.5.3 數值模擬過程360

8.5.4 結果分析與討論364

8.6 泵殼傳熱及熱應力分析364

8.6.1 問題描述與分析364

8.6.2 數值模擬過程364

8.6.3 結果分析與討論369

8.7 本章小結369

8.8 習題369

參考文獻371

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