描述
开 本: 32开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302467540
本书实例分析丰富，操作步骤介绍详细，主要以案例讲解为主，同时也有基础理论的引导，使读者能够在理解的基础上完成案例的操作分析，也能掌握实际工程应用中问题的分析方法及思路。
本书可供建筑、交通车辆、机械、土木、电气工程、航空航天、工程力学等专业的本科生、研究生以及相关专业的教师使用，同时也可为从事相关工作的仿真分析人员提供参考。
第1章 ANSYS Workbench 14.5概述 1
1.1 ANSYS软件 1
1.1.1 背景 1
1.1.2 工作流程 2
1.1.3 工程应用 2
1.2 ANSYS Workbench 14.5介绍 3
1.2.1 背景 3
1.2.2 工作环境与新功能的介绍 3
1.2.3 特点 5
1.2.4 Design Modeler功能介绍及几何建模 5
1.2.5 网格划分 32
小结 49
第2章 线性静力学结构分析 50
2.1 线性静力学结构分析基础 50
2.2 线性静力学分析 51
2.3 线性静力学分析流程 51
2.4 案例图解 52
2.4.1 线性梁单元静力学分析 52
2.4.2 平板静力学分析 67
2.4.3 管道静力学分析 76
2.4.4 支撑座静力学分析 86
小结 98
第3章 热力学分析 99
3.1 热分析基础 99
3.2 基本传热方式 100
3.2.1 相变 101
3.2.2 热载荷 102
3.2.3 热边界条件 102
3.3 案例图解 102
3.3.1 SolidWorks 2014与ANSYS Workbench协同仿真传热分析 102
3.3.2 稳态热分析 117
3.3.3 高温均质混合器模型热分析 125
小结 139
第4章 动力学分析 140
4.1 动力学分析基础 140
4.2 模态分析基础及案例图解 141
4.2.1 计算机机箱模态分析 141
4.2.2 工程机架模态分析 151
4.2.3 钢架模态分析 159
4.3 谐响应分析基础及案例图解 174
4.3.1 计算机机箱谐响应分析 175
4.3.2 工程机架谐响应分析 182
4.4 响应谱分析基础及案例图解 189
4.4.1 计算机机箱响应谱分析 190
4.4.2 工程机架响应谱分析 195
4.5 随机振动分析基础及案例图解 200
4.5.1 塔架模型随机振动分析 201
4.5.2 弹簧随机振动分析 213
4.6 瞬态动力学分析基础及案例图解 223
4.6.1 实体梁瞬态动力学分析 225
4.6.2 弹簧瞬态动力学分析 239
小结 251
第5章 显式动力学分析 252
5.1 显式动力学分析基础 252
5.1.1 ANSYS LS-DYNA 253
5.1.2 ANSYS AUTODYN 253
5.1.3 ANSYS Explicit 254
5.2 案例图解 254
5.2.1 子弹穿钢板显式动力学分析 254
5.2.2 容器落地显式动力学分析 266
小结 277
第6章 屈曲分析 278
6.1 线性屈曲分析基础 278
6.2 案例图解 279
6.2.1 斜撑杆受压屈曲分析 279
6.2.2 薄壳容器屈曲分析 291
小结 301
第7章 结构非线性分析 302
7.1 结构非线性分析基础 302
7.1.1 引起非线性的原因 302
7.1.2 非线性分析 304
7.2 案例图解 304
7.2.1 物体跌落接触大变形分析 304
7.2.2 冲头模具非线性分析 313
小结 325
第8章 疲劳分析 326
8.1 疲劳分析基础 326
8.2 案例图解 328
8.2.1 椅子的疲劳分析 328
8.2.2 发动机连杆的疲劳分析 337
小结 348
第9章 电磁场分析 349
9.1 电磁场分析基础 349
9.2 案例图解 351
9.2.1 微型执行器片电场分析 351
9.2.2 C型磁体静磁场分析 358
小结 368
第10章 流体动力学分析 369
10.1 流体动力学分析基础 369
10.2 案例图解 371
10.2.1 三通模型分析 371
10.2.2 叶轮外流场分析 383
小结 395
第11章 Workbench多物理场
耦合分析 396
11.1 多物理场耦合分析基础 396
11.1.1 场的基本概念 396
11.1.2 耦合场分析 397
11.2 案例图解 397
小结 412
随着现代科学技术的迅猛发展，仿真已成为各种复杂系统研制工作的一种必不可少的手段。仿真技术由原来仅对航空航天领域的应用拓展到核工业、土木工程、铁道、石油化工、航空航天、国防军工、机械制造、能源、汽车交通、电子、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等各个领域中。在研制、鉴定和定型全过程中，都必须全面地应用先进的仿真技术，否则，任何新型、先进的飞行器或者运载工具等其他模型的研制都将是不可能的。 工程仿真是通过数字图像建立工程系统模型并利用所建数字图像模型对实际工程系统进行实验研究的过程，其过程是比较复杂的。ANSYS有限元分析在解决复杂多变的问题中起到了关键性的作用。现在该软件已被应用到实际生产中的每个领域，是工程设计分析中不可缺少的关键部分，可以解决工业中线性静力学结构分析、结构动力学、结构疲劳分析、结构屈曲及稳定分析、电磁场分析、振动噪声分析、光-机械-热耦合分析、铸造仿真分析、结构压电材料及MEMS分析等问题。 ANSYS Workbench是一种更加全新的界面操作系统，创建模型与划分网格更加快捷方便，大大提高了工程师的工作效率，可以自动生成连接并且可以修改连接类型和求解接触问题，Workbench采用的结果默认算法为PCG算法，包括CAE建模工具Design Modeler，分析工具Design Simulation，优化工具DesignXplorer，且能够方便地切换到经典环境，坐标系采用笛卡儿坐标系，比较直观，后处理功能也比较强大，界面简单容易上手。 本书由山东理工大学于文强、程鹏飞、吴峰倩、纪晓磊、姜化凯、黄福擂等多位工作在教学一线和实验室的工程技术研究人员合作编写，案例丰富，章节层次清晰，理论知识介绍精而简，详细的操作步骤非常适合作为初学者的教学用书，也可为相关的工程技术人员提供参考，能够很好地协助读者掌握各个章节的核心内容，可以提高读者在工程应用中的分析能力。 感谢为本书做出贡献的所有学者和同仁，由于作者水平有限，编写周期较短，本书中难免会有不足与疏漏之处，望各位读者及有着丰富经验的工程师能够及时提出，加以更正，共同完善进步。 编 者 2008年2月
通过第4章动力学分析的学习，相信读者对ANSYS Workbench中的隐式动力学已经有一定的了解了，本章主要讲解显式动力学，包括三个模块，ANSYS LS-DYNA，主要完成在Workbench下的前处理工作；ANSYS AUTODYN，其功能是提供一个全面的多解决方案；ANSYS Explicit，主要用于满足固体、流体、气体及它们之间相互作用的非线性动力学仿真。同样，本章通过图例详解来讲解显式动力学的分析流程。
本章所要学习的内容包括：
- 了解显式动力学分析基础
- 熟悉显式动力学分析的操作流程
- 掌握ANSYS Workbench显式动力学中命令选项的应用
- 了解显式动力学分析的应用场合
5.1 显式动力学分析基础
显式动力学通常的应用领域主要有：汽车工业，如碰撞分析、气囊设计等；航天航空，如飞机结构冲击动力分析、碰撞和坠毁、火箭级间分离模拟分析、冲击爆炸及动态载荷和特种复合材料设计等；制造业，如冲压、锻造、铸造和切割等；建筑业，如爆破拆除、地震安全和混凝土结构等；国防工业，如穿甲弹与破甲弹设计、冲击波传播和空气，水与土壤中爆炸等；电子领域，如跌落分析、包装设计和电子封装等。
当数值仿真问题涉及瞬态、大应变、大变形、材料的破坏，材料完全失效或者伴随复杂接触的结构问题时，通过显式动力学求解可以解决这些问题。
1．Lagrange（拉格朗日求解器）
拉格朗日法，其网格是在计算模型上，受力后网格随计算模型变化而变化。应用拉格朗日法的单元类型有三种：实体单元、壳单元和梁单元。拉式法主要用于计算结构响应。
2．Euler（欧拉求解器）
不同于拉格朗日法，欧拉法的网格是固定于空间，在计算力学模型流动或变形时是经过空间固定的网格，从而在计算时通常可以避免问题的网格畸变。欧拉法主要用于计算流体或大变形的固体。
3．SPH（无网格法）
无网格法采用光滑粒子流体动力学（Smooth Particle Hydrodynamics，SPH）方法，主要用于模拟断裂和破碎脆性材料，在工程高速冲击陶瓷和混凝土上有着广泛的应用。
5.1.1 ANSYS LS-DYNA
该软件为功能成熟、输入要求复杂的程序，是一个单独的程序，提供方便、实用的接口技术来连接有多年应用实践的显式动力学求解器。1996年一经推出，ANSYS LS-DYNA就帮助众多行业的客户解决了诸多复杂的设计问题。
在经典的ANSYS参数化设计语言（APDL）环境中，ANSYS Mechanical软件的用户早已经可以进行显式分析求解。
近，采用ANSYS Workbench强大和完整的CAD双向驱动工具、几何清理工具、自动划分与丰富的网格划分工具来完成ANSYS LS-DYNA分析中初始条件、边界条件的方便快速定义。
显式动力学计算充分利用ANSYS Workbench的功能特点生成ANSYS LS-DYNA求解计算用的关键字输入文件（.k），另外，安装程序中包含LS-Prepost，提供对显式动力学仿真结果进行专业后处理的功能。
5.1.2 ANSYS AUTODYN
ANSYS AUTODYN是集成于Workbench下的显式动力学软件，提供了一个全面的多解决方案的模块产品（具有先进数值方法的非线性动力学软件）。
ANSYS AUTODYN软件是一个功能强大的用来解决固体、流体、气体及其相互作用的高度非线性动力学问题的显式分析模块，该软件不仅计算稳健、使用方便，而且还提供很多高级功能。
与其他显式动力学软件相比，ANSYS AUTODYN软件具有易学、易用、直观、方便、方便、交互式图形界面的特性。
采用ANSYS AUTODYN进行仿真分析可以大大降低工作量，提高工作效率和降低劳动成本。通过自动定义接触和流固耦合界面，以及默认的参数可以大大节约时间和降低工作量。
ANSYS AUTODYN提供如下求解技术。
（1）有限元法，用于计算结构动力学（FE）。
（2）有限体积法，用于快速瞬态计算流体动力学（CFD）。
（3）无网格粒子法，用于高速、大变形和碎裂（SPH）。
（4）多求解器耦合，用于多种物理现象耦合情况下的求解。
（5）丰富的材料模型，包括材料本构响应和热力学计算。
（6）串行计算和共享内存式和分布式并行计算。
ANSYS Workbench平台提供了一个有效的仿真驱动产品开发环境。
（1）CAD双向驱动。
（2）显式分析网格的自动生成。
（3）自动接触面探测。
（4）参数驱动优化。
（5）仿真计算报告的全面生成。
（6）通过ANSYS Design Modeler实现几何建模、修复和清理。
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