目　錄

CONTENTS

第 1篇 基礎(chǔ)知識(shí)篇

第 1章　ANSYS Workbench2021 R1基礎(chǔ)　3

1.1 有限元法簡(jiǎn)介　 4

1.1.1 有限元法的基本思想　 4

1.1.2 有限元法的特點(diǎn)　 4

1.2 ANSYS簡(jiǎn)介　 5

1.2.1 ANSYS的發(fā)展　 5

1.2.2 ANSYS的功能　 6

1.3 ANSYS Workbench概述　 7

1.3.1 ANSYS Workbench 的特點(diǎn)　 7

1.3.2 ANSYS Workbench的應(yīng)用　 8

1.4 ANSYS Workbench分析的基本過程　 9

1.4.1 前處理　10

1.4.2 加載并求解　10

1.4.3 后處理　10

1.5 ANSYS Workbench 2021 R1的設(shè)計(jì)流程　11

1.6 ANSYS Workbench 2021 R1的系統(tǒng)要求和啟動(dòng)　11

1.6.1 系統(tǒng)要求　11

1.6.2 啟動(dòng)　12

1.6.3 設(shè)置ANSYS Workbench 2021 R1的中文界面　13

第 2章　項(xiàng)目管理　15

2.1 工具箱　16

2.2 項(xiàng)目原理圖　17

2.2.1 系統(tǒng)和模塊　17

2.2.2 模塊的介紹　18

2.2.3 模塊的狀態(tài)　18

2.2.4 項(xiàng)目原理圖中的鏈接　19

2.3 Workbench選項(xiàng)窗口　20

2.4 Workbench 文檔管理　20

2.4.1 目錄結(jié)構(gòu)　20

2.4.2 顯示文件明細(xì)　21

2.4.3 存檔文件　21

2.5 創(chuàng)建項(xiàng)目原理圖實(shí)例　22

第3章　DesignModeler圖形用戶界面　25

3.1 啟動(dòng)DesignModeler　26

3.2 圖形用戶界面　27

3.2.1 界面介紹　27

3.2.2 DesignModeler窗格定制　29

3.2.3 DesignModeler主菜單　30

3.2.4 DesignModeler工具欄　31

3.2.5 詳細(xì)信息視圖窗格　31

3.2.6 DesignModeler與CAD類文件交互　31

3.3 選擇操作　32

3.3.1 基本鼠標(biāo)功能　33

3.3.2 選擇過濾器　33

3.4 視圖操作　35

3.4.1 圖形控制　35

3.4.2 鼠標(biāo)指針狀態(tài)　36

3.5 右鍵快捷菜單　36

3.5.1 插入特征　36

3.5.2 隱藏/顯示目標(biāo)　37

3.5.3 部件或體抑制　38

3.5.4 轉(zhuǎn)到特征　38

3.6 幫助文檔　39

第4章　草圖模式　40

4.1 DesignModeler中幾何體的分類　41

4.2 繪制草圖　41

4.2.1 長度單位　41

4.2.2 創(chuàng)建新平面　41

4.2.3 創(chuàng)建新草圖　42

4.2.4 草圖的隱藏與顯示　43

4.3 工具箱　43

4.3.1 繪制工具箱　44

4.3.2 修改工具箱　44

4.3.3 維度工具箱　46

4.3.4 約束工具箱　47

4.3.5 設(shè)置工具箱　48

4.4 附屬工具　49

4.4.1 標(biāo)尺工具　49

4.4.2 正視于工具　49

4.4.3 撤銷工具　49

4.5 實(shí)例墊片草圖　49

第5章　三維特征　54

5.1 建模特性　55

5.1.1 擠出　55

5.1.2 旋轉(zhuǎn)　58

5.1.3 掃掠　58

5.1.4 蒙皮/放樣　59

5.1.5 薄/表面　59

5.2 修改特征　60

5.2.1 固定半徑混合　60

5.2.2 變量半徑混合　61

5.2.3 頂點(diǎn)倒圓　61

5.2.4 倒角　61

5.3 幾何體操作　62

5.3.1 縫補(bǔ)　62

5.3.2 簡(jiǎn)化　63

5.3.3 切割材料　63

5.3.4 壓印面　63

5.4 幾何體轉(zhuǎn)換　64

5.4.1 移動(dòng)　64

5.4.2 平移　65

5.4.3 旋轉(zhuǎn)　65

5.4.4 鏡像　65

5.4.5 比例　65

5.5 高級(jí)體操作　66

5.5.1 陣列特征　66

5.5.2 布爾操作　67

5.5.3 直接創(chuàng)建幾何體　67

5.6 實(shí)例1聯(lián)軸器　68

5.6.1 新建模型　68

5.6.2 擠出模型　69

5.6.3 擠出底面　70

5.6.4 擠出大圓孔　71

5.6.5 擠出生成鍵槽　72

5.6.6 擠出小圓孔　73

5.7 實(shí)例2機(jī)蓋　74

5.7.1 新建模型　74

5.7.2 旋轉(zhuǎn)模型　74

5.7.3 陣列筋　76

5.7.4 創(chuàng)建底面　78

第6章　高級(jí)三維建�！�81

6.1 建模工具　82

6.1.1 凍結(jié)和解凍　82

6.1.2 抑制幾何體　82

6.1.3 多體零件　83

6.2 高級(jí)工具　83

6.2.1 命名的選擇　83

6.2.2 中間表面　84

6.2.3 外殼　86

6.2.4 對(duì)稱特征　86

6.2.5 填充　87

6.2.6 切片　88

6.2.7 面刪除　89

6.3 實(shí)例鑄管　90

6.3.1 導(dǎo)入模型　90

6.3.2 填充特征　91

6.3.3 簡(jiǎn)化模型　91

第7章　概念建�！�93

7.1 概念建模工具　94

7.1.1 來自點(diǎn)的線　94

7.1.2 草圖線　94

7.1.3 分割邊　95

7.1.4 邊線　95

7.2 橫截面　96

7.2.1 橫截面樹形目錄　96

7.2.2 橫截面編輯　96

7.3 面操作　99

7.3.1 邊表面　99

7.3.2 草圖表面　99

7.3.3 面修補(bǔ)　100

7.3.4 邊接頭　100

7.4 實(shí)例框架結(jié)構(gòu)　101

7.4.1 新建模型　101

7.4.2 創(chuàng)建草圖　101

7.4.3 創(chuàng)建線體　103

7.4.4 創(chuàng)建橫截面　103

7.4.5 創(chuàng)建梁之間的面　104

7.4.6 生成多體零件　104

第8章　一般網(wǎng)格控制　106

8.1 網(wǎng)格劃分概述　107

8.1.1 ANSYS網(wǎng)格劃分應(yīng)用程序概述　107

8.1.2 網(wǎng)格劃分步驟　107

8.1.3 分析類型　107

8.2 全局網(wǎng)格控制　109

8.2.1 全局單元尺寸　109

8.2.2 全局尺寸調(diào)整　109

8.2.3 質(zhì)量　111

8.2.4 高級(jí)尺寸功能　112

8.3 局部網(wǎng)格控制　113

8.3.1 尺寸調(diào)整　113

8.3.2 接觸尺寸　116

8.3.3 加密　117

8.3.4 面網(wǎng)格剖分　118

8.3.5 匹配控制　119

8.3.6 收縮　120

8.3.7 膨脹　120

8.4 網(wǎng)格工具　121

8.4.1 生成網(wǎng)格　121

8.4.2 截面　122

8.4.3 創(chuàng)建命名選擇　123

8.5 網(wǎng)格劃分方法　123

8.5.1 自動(dòng)劃分方法　124

8.5.2 四面體　124

8.5.3 掃掠　126

8.5.4 多區(qū)域　126

8.6 實(shí)例1兩管容器網(wǎng)格劃分　128

8.6.1 定義幾何結(jié)構(gòu)　128

8.6.2 初始化網(wǎng)格　129

8.6.3 命名選擇　130

8.6.4 膨脹　131

8.6.5 截面　132

8.7 實(shí)例2四通管網(wǎng)格劃分　132

8.7.1 定義幾何結(jié)構(gòu)　133

8.7.2 CFD網(wǎng)格　134

8.7.3 截面　134

8.7.4 使用面尺寸　136

8.7.5 局部網(wǎng)格劃分　137

第9章　Mechanical簡(jiǎn)介　140

9.1 啟動(dòng)Mechanical　141

9.2 Mechanical圖形用戶界面　141

9.2.1 Mechanical功能區(qū)　142

9.2.2 圖形工具欄　143

9.2.3 樹形目錄　143

9.2.4 詳細(xì)信息窗格　143

9.2.5 視圖區(qū)域　144

9.2.6 應(yīng)用向?qū)А?45

9.3 基本分析步驟　145

9.4 實(shí)例非標(biāo)鋁合金彎管頭　146

9.4.1 問題描述　146

9.4.2 項(xiàng)目原理圖　147

9.4.3 前處理　148

9.4.4 求解　151

9.4.5 結(jié)果　151

第 2篇 專題實(shí)例篇

第 10章　靜力結(jié)構(gòu)分析　155

10.1 幾何模型　156

10.1.1 質(zhì)點(diǎn)　156

10.1.2 材料特性　157

10.2 分析設(shè)置　157

10.3 載荷和約束　158

10.3.1 加速度　159

10.3.2 集中力　159

10.3.3 約束　160

10.4 求解模型　161

10.5 后處理　162

10.6 實(shí)例1連桿基體強(qiáng)度校核　164

10.6.1 問題描述　164

10.6.2 項(xiàng)目原理圖　165

10.6.3 前處理　165

10.6.4 求解　169

10.6.5 結(jié)果　169

10.7 實(shí)例2聯(lián)軸器變形和應(yīng)力校核　171

10.7.1 問題描述　171

10.7.2 項(xiàng)目原理圖　171

10.7.3 前處理　172

10.7.4 求解　174

10.7.5 結(jié)果　175

10.8 實(shí)例3基座基體強(qiáng)度校核　176

10.8.1 問題描述　176

10.8.2 項(xiàng)目原理圖　176

10.8.3 前處理　178

10.8.4 求解　181

10.8.5 結(jié)果　181

第 11章　模態(tài)分析　183

11.1 模態(tài)分析方法　184

11.2 模態(tài)分析步驟　184

11.2.1 幾何體和質(zhì)點(diǎn)　184

11.2.2 接觸區(qū)域　184

11.2.3 分析類型　185

11.2.4 載荷和約束　186

11.2.5 求解　186

11.2.6 檢查結(jié)果　186

11.3 實(shí)例1機(jī)蓋殼體強(qiáng)度校核　186

11.3.1 問題描述　186

11.3.2 項(xiàng)目原理圖　186

11.3.3 前處理　188

11.3.4 求解　189

11.3.5 結(jié)果　190

11.4 實(shí)例2長鉚釘預(yù)應(yīng)力　191

11.4.1 問題描述　192

11.4.2 項(xiàng)目原理圖　192

11.4.3 前處理　193

11.4.4 求解　195

11.4.5 結(jié)果　195

11.5 實(shí)例3機(jī)翼　197

11.5.1 問題描述　198

11.5.2 項(xiàng)目原理圖　198

11.5.3 前處理　199

11.5.4 求解　201

11.5.5 結(jié)果　202

第 12章　響應(yīng)譜分析　205

12.1 響應(yīng)譜分析簡(jiǎn)介　206

12.1.1 響應(yīng)譜分析步驟　206

12.1.2 在ANSYS Workbench2021 R1中進(jìn)行響應(yīng)譜分析　207

12.2 實(shí)例兩跨三層框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析　208

12.2.1 問題描述　208

12.2.2 項(xiàng)目原理圖　209

12.2.3 前處理　210

12.2.4 模態(tài)分析求解　212

12.2.5 響應(yīng)譜分析設(shè)置并求解　214

12.2.6 查看分析結(jié)果　215

第 13章　諧響應(yīng)分析　217

13.1 諧響應(yīng)分析簡(jiǎn)介　218

13.2 諧響應(yīng)分析步驟　218

13.2.1 建立諧響應(yīng)分析　218

13.2.2 加載諧響應(yīng)載荷　219

13.2.3 求解方法　219

13.2.4 查看結(jié)果　219

13.3 實(shí)例固定梁　220

13.3.1 問題描述　220

13.3.2 項(xiàng)目原理圖　220

13.3.3 前處理　223

13.3.4 模態(tài)分析求解　223

13.3.5 諧響應(yīng)分析預(yù)處理　225

13.3.6 諧響應(yīng)分析設(shè)置并求解　226

13.3.7 諧響應(yīng)分析后處理　227

第 14章　隨機(jī)振動(dòng)分析　230

14.1 隨機(jī)振動(dòng)分析簡(jiǎn)介　231

14.1.1 隨機(jī)振動(dòng)分析步驟　231

14.1.2 在ANSYS Workbench2021 R1中進(jìn)行隨機(jī)振動(dòng)分析　231

14.2 實(shí)例橋梁模型隨機(jī)振動(dòng)分析　232

14.2.1 問題描述　232

14.2.2 項(xiàng)目原理圖　233

14.2.3 前處理　234

14.2.4 模態(tài)分析求解　237

14.2.5 隨機(jī)振動(dòng)分析設(shè)置并求解　239

14.2.6 查看分析結(jié)果　240

第 15章　線性屈曲分析　242

15.1 線性屈曲概述　243

15.2 線性屈曲分析步驟　243

15.2.1 幾何體和材料屬性　244

15.2.2 接觸區(qū)域　244

15.2.3 載荷與約束　244

15.2.4 設(shè)置屈曲　244

15.2.5 求解模型　244

15.2.6 檢查結(jié)果　245

15.3 實(shí)例1空心管　246

15.3.1 問題描述　246

15.3.2 項(xiàng)目原理圖　247

15.3.3 創(chuàng)建草圖　248

15.3.4 前處理　249

15.3.5 求解　250

15.3.6 結(jié)果　251

15.4 實(shí)例2升降架　252

15.4.1 問題描述　252

15.4.2 項(xiàng)目原理圖　252

15.4.3 前處理　253

15.4.4 求解　255

15.4.5 結(jié)果　256

第 16章　結(jié)構(gòu)非線性分析　257

16.1 結(jié)構(gòu)非線性分析概論　258

16.1.1 引起結(jié)構(gòu)非線性的原因　258

16.1.2 結(jié)構(gòu)非線性分析的基本信息　259

16.2 結(jié)構(gòu)非線性分析的一般過程　261

16.2.1 建立模型　261

16.2.2 分析設(shè)置　262

16.2.3 查看結(jié)果　264

16.3 接觸非線性結(jié)構(gòu)　264

16.3.1 接觸基本概念　264

16.3.2 接觸類型　265

16.3.3 剛度及滲透　265

16.3.4 搜索區(qū)域　266

16.3.5 對(duì)稱/非對(duì)稱接觸行為　266

16.3.6 接觸結(jié)果　268

16.4 實(shí)例1剛性接觸　268

16.4.1 問題描述　268

16.4.2 項(xiàng)目原理圖　269

16.4.3 繪制草圖　269

16.4.4 創(chuàng)建面體　270

16.4.5 更改模型分析類型　271

16.4.6 修改幾何體屬性　271

16.4.7 添加接觸　272

16.4.8 劃分網(wǎng)格　274

16.4.9 分析設(shè)置　275

16.4.10 求解　277

16.4.11 查看求解結(jié)果　279

16.4.12 接觸結(jié)果后處理　280

16.5 實(shí)例2O形密封圈　282

16.5.1 問題描述　282

16.5.2 項(xiàng)目原理圖　282

16.5.3 繪制草圖　283

16.5.4 創(chuàng)建面體　285

16.5.5 添加材料　285

16.5.6 修改幾何體屬性　287

16.5.7 添加接觸　289

16.5.8 劃分網(wǎng)格　290

16.5.9 分析設(shè)置　292

16.5.10 求解　293

16.5.11 查看求解結(jié)果　294

第 17章　熱分析　296

17.1 熱分析模型　297

17.1.1 幾何模型　297

17.1.2 材料屬性　297

17.2 裝配體　297

17.2.1 實(shí)體接觸　297

17.2.2 導(dǎo)熱率　298

17.2.3 點(diǎn)焊　299

17.3 熱環(huán)境功能區(qū)　299

17.3.1 熱載荷　299

17.3.2 熱邊界條件　299

17.4 求解選項(xiàng)　300

17.5 結(jié)果和后處理　301

17.5.1 溫度　301

17.5.2 熱通量　302

17.6 實(shí)例1變速器上箱蓋　302

17.6.1 問題描述　303

17.6.2 項(xiàng)目原理圖　303

17.6.3 前處理　303

17.6.4 求解　307

17.6.5 結(jié)果　307

17.7 實(shí)例2齒輪泵基座　308

17.7.1 問題描述　309

17.7.2 項(xiàng)目原理圖　309

17.7.3 前處理　310

17.7.4 求解　313

17.7.5 結(jié)果　314

第 18章　優(yōu)化設(shè)計(jì)　315

18.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)概論　316

18.1.1 ANSYS優(yōu)化方法　316

18.1.2 定義參數(shù)　316

18.2 優(yōu)化工具　317

18.2.1 拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)　317

18.2.2 設(shè)計(jì)探索優(yōu)化　318

18.3 實(shí)例板材拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)　319

18.3.1 問題描述　319

18.3.2 項(xiàng)目原理圖　319

18.3.3 創(chuàng)建模型 　321

18.3.4 前處理　322

18.3.5 求解　325

18.3.6 結(jié)果　326