本書共14章，第1-4章以各個分析模塊為基礎，介紹ANSYS Workbench 2022及其與其他軟件的集成、幾何建模、網格劃分、結果后處理等內容。第5-14章以項目實例為指導，主要講解Workbench在結構靜力學分析、結構動力學分析、熱力學分析、接觸分析、電磁場分析、線性屈曲分析、結構優化分析、流體動力學分析、多物理場耦合分析及疲勞分析中的應用等內容。
本書基于ANSYS Workbench 2022進行講解，細致介紹了Workbench在：
結構靜力學分析、結構動力學分析、熱力學分析、接觸分析、電磁場分析、線性屈曲分析、結構優化分析、流體動力學分析、多物理場耦合分析及疲勞分析等場景的應用。
本書特色
■ 內容全面，結構清晰，講解細致。
■ 工程實例豐富，配套提供全部案例素材。
■ 掃描書中二維碼，觀看配套視頻講解。
■ 關注“仿真技術”，獲取更多資源。
“仿真聯盟”由工作在教學、科研一線的專業人士組成，聯盟成員均畢業于清華、北航、國科大等一流大學，他們或擁有多年的工程項目經驗，或擁有豐富的教學、培訓經驗。成員熟練掌握相關仿真技術，精通如Fluent、ABAQUS、MATLAB中的一種或多種仿真工具。為幫助廣大初學者掌握相關工具的應用特組織編寫了本教程，也希望有志于從事仿真工作的讀者關注“仿真技術”公眾號。
第 1 章 Workbench 概述 1
11 ANSYS 軟件簡介 1
12 Workbench 軟件及模塊 3
121 Workbench 軟件界面 3
122 菜單欄 4
123 工具欄 8
124 工具箱 8
13 Workbench 與其他軟件集成設置 12
14 本章小結 12
第 2 章 幾何建模 13
21 DesignModeler 平臺概述 13
211 DesignModeler 平臺界面 13
212 菜單欄 13
213 工具欄 20
214 常用命令欄 22
215 “樹輪廓”面板 22
22 DesignModeler 幾何建模 24
221 DesignModeler 零件建模 24
222 DesignModeler 裝配體建模 28
223 DesignModeler 建模工具 33
224 DesignModeler 概念建模工具 36
23 幾何建模綜合實例 40
24 本章小結 47
第 3 章 網格劃分 48
31 Meshing 平臺概述 48
311 Meshing 平臺界面 49
312 圖形操作窗口 49
313 模型樹及詳細設置窗口 50
32 Meshing 網格劃分詳解 53
321 Meshing 網格劃分適用領域 54
322 Meshing 網格劃分方法 54
323 Meshing 網格默認設置 56
324 Meshing 網格尺寸設置 57
325 Meshing 網格膨脹層設置 58
326 Meshing 網格高級選項 59
327 Meshing 網格統計選項 60
328 Meshing 網格質量選項 60
33 Meshing 網格劃分實例 64
331 實例 1——網格尺寸控制 64
332 實例 2——掃掠網格劃分 71
333 實例 3——多區域網格劃分 76
34 ICEM CFD 簡介與實例 80
341 ICEM CFD 軟件功能 80
342 ICEM CFD 軟件界面 81
343 ICEM CFD 網格劃分實例 81
35 本章小結 86
第 4 章 結果后處理 87
41 Mechanical 基本操作 87
411 關于 Mechanical 87
412 啟動 Mechanical 88
413 Mechanical 操作界面 88
414 鼠標控制 90
42 材料參數輸入控制 91
421 進入工程數據應用程序 91
422 材料庫 91
423 添加材料 92
424 添加材料屬性 93
43 Mechanical 前處理操作 94
431 幾何結構分支 94
432 接觸與點焊 95
433 坐標系 96
434 網格劃分 98
435 分析設置 98
44 施加載荷和約束 99
441 約束和載荷 99
442 慣性載荷 100
443 力載荷 100
444 常見約束 101
45 模型求解 102
46 后處理操作 103
461 查看結果 103
462 結果輸出 106
463 變形顯示 106
464 應力和應變 106
465 接觸結果 107
466 自定義結果顯示 108
47 本章小結 108
第 5 章 結構靜力學分析 109
51 線性靜力學分析簡介 109
511 線性靜力學分析 109
512 線性靜力學分析基礎 110
52 實例 1——實體靜力學分析 110
521 問題描述 111
522 啟動 Workbench 并建立分
析項目 111
523 導入幾何體模型 111
524 添加材料庫 112
525 添加模型材料屬性 114
526 劃分網格 115
527 施加載荷與約束 116
528 結果后處理 118
529 保存與退出 119
5210 讀者演練 119
53 實例 2——梁單元線性靜力學分析 119
531 問題描述 119
532 啟動 Workbench 并建立分析項目 120
533 創建幾何體模型 120
534 添加材料庫 125
535 添加模型材料屬性 126
536 劃分網格 128
537 施加載荷與約束 128
538 結果后處理 130
539 保存與退出 132
5310 讀者演練 132
54 實例 3——復雜實體靜力學分析 132
541 問題描述 132
542 啟動 Workbench 并建立分析項目 132
543 導入幾何體模型 132
544 添加材料庫 133
545 添加模型材料屬性 135
546 劃分網格 136
547 施加載荷與約束 136
548 結果后處理 138
549 保存與退出 139
5410 讀者演練 140
55 實例 4——大變形靜力學分析 140
551 問題描述 140
552 啟動 Workbench 并建立分析項目 140
553 導入幾何體模型 141
554 設定材料屬性 142
555 劃分網格 143
556 定義約束及邊界條件 144
557 求解及后處理 145
558 開啟大變形開關再次新建項目 146
559 再次求解及后處理 146
5510 保存并退出 147
56 本章小結 147
第 6 章 結構動力學分析 148
61 結構動力學分析簡介 148
611 結構動力學分析的平衡方程 148
612 結構動力學分析的阻尼 148
62 模態分析簡介 149
621 模態分析 149
622 模態分析基礎 150
623 預應力模態分析 150
63 實例 1——模態分析 151
631 問題描述 151
632 啟動 Workbench 并建立分析項目 151
633 導入幾何體模型 151
634 添加材料庫 152
635 添加模型材料屬性 154
636 劃分網格 155
637 施加載荷與約束 155
638 結果后處理 157
639 保存與退出 159
64 實例 2——有預應力模態分析 159
641 問題描述 160
642 啟動 Workbench 并建立分析項目 160
643 導入幾何體模型 160
644 添加材料庫 161
645 添加模型材料屬性 163
646 劃分網格 164
647 施加載荷與約束 164
648 模態分析 166
649 后處理 166
6410 保存與退出 168
6411 讀者演練 168
65 響應譜分析簡介 168
651 頻譜的定義 169
652 響應譜分析的基本概念 169
66 實例 3——鋼構架響應譜分析 171
661 問題描述 171
662 啟動 Workbench 并建立分析項目 172
663 導入幾何體模型 172
664 添加材料庫 173
665 劃分網格 173
666 施加約束 174
667 結果后處理 175
668 響應譜分析 178
669 添加加速度譜 179
6610 后處理 180
6611 保存與退出 182
6612 讀者演練 183
67 隨機振動分析簡介 183
68 實例 4——鋼構架隨機振動分析 184
681 問題描述 184
682 啟動 Workbench 并建立分析項目 184
683 導入幾何體模型 185
684 添加材料庫 185
685 劃分網格 185
686 施加約束 187
687 結果后處理 188
688 隨機振動分析 189
689 添加動態力載荷 190
6810 后處理 192
6811 保存與退出 194
6812 讀者演練 195
69 諧響應分析簡介 195
691 諧響應分析的基本概念 195
692 諧響應分析的載荷與輸出 195
693 諧響應分析通用方程 196
610 實例 5——底座架諧響應分析 196
6101 問題描述 196
6102 啟動 Workbench 并建立分析項目 196
6103 導入幾何體模型 196
6104 添加材料庫 197
6105 添加模型材料屬性 199
6106 劃分網格 199
6107 施加約束 200
6108 結果后處理 201
6109 創建響應譜分析項目 202
61010 施加載荷與約束 203
61011 結果后處理 203
61012 保存與退出 206
61013 讀者演練 206
611 瞬態動力學分析簡介 206
6111 瞬態動力學分析的基本概念 206
6112 瞬態動力學分析基本公式 206
612 實例 6——鋼構架地震分析 206
6121 問題描述 207
6122 啟動 Workbench 并建立分析項目 208
6123 導入幾何體模型 208
6124 添加材料庫 209
6125 劃分網格 209
6126 施加約束 210
6127 結果后處理 212
6128 保存與退出 214
6129 讀者演練 215
613 本章小結 215
第 7 章 熱力學分析 216
71 熱力學分析簡介 216
711 熱力學分析的目的 216
712 熱力學分析的兩種類型 216
713 基本傳熱方式 217
72 實例 1——圓柱體熱傳遞與對流分析 217
721 問題描述 218
722 啟動 Workbench 并建立分析項目 218
723 導入幾何體模型 218
724 添加材料庫 219
725 添加模型材料屬性 220
726 劃分網格 221
727 施加載荷與約束 222
728 結果后處理 224
729 保存與退出 225
7210 讀者演練 225
73 實例 2——實體模塊熱傳遞與對流分析 226
731 問題描述 226
732 啟動 Workbench 并建立分析項目 226
733 導入幾何體模型 226
734 添加材料庫 227
735 添加模型材料屬性 228
736 劃分網格 229
737 施加載荷與約束 230
738 結果后處理 232
739 保存與退出 233
7310 讀者演練 234
74 實例 3——水杯穩態熱力學分析 234
741 問題描述 234
742 啟動 Workbench 并建立分析項目 234
743 添加材料庫 235
744 導入幾何體模型 236
745 添加模型材料屬性 236
746 劃分網格 237
747 定義荷載 238
748 結果后處理 239
749 保存與退出 241
75 實例 4——散熱片瞬態熱力學分析 241
751 問題描述 241
752 啟動 Workbench 并建立分析項目 241
753 導入幾何體模型 242
754 添加材料庫 242
755 添加模型材料屬性 244
756 劃分網格 245
757 施加載荷與約束 245
758 瞬態熱力學分析 246
759 設置分析選項 247
7510 后處理 249
7511 保存與退出 250
76 本章小結 250
第 8 章 接觸分析 251
81 接觸分析簡介 251
82 實例 1——挖掘機臂靜態接觸受力分析 253
821 問題描述 253
822 啟動 Workbench 并建立分析項目 253
823 導入幾何體模型 253
824 添加材料庫 254
825 接觸設置 254
826 劃分網格 255
827 施加載荷與約束 255
828 結果后處理 257
829 保存與退出 260
8210 讀者演練 260
83 實例 2——移動滑塊動態接觸分析 260
831 問題描述 260
832 啟動 Workbench 并建立分析項目 260
833 導入幾何體模型 261
834 添加材料庫 261
835 添加模型材料屬性 263
836 創建接觸 264
837 劃分網格 265
838 施加載荷與約束 265
839 結果后處理 268
8310 保存與退出 270
8311 讀者演練 271
84 本章小結 271
第 9 章 電磁場分析 272
91 電磁場基本理論 272
911 麥克斯韋方程 272
912 一般形式的電磁場微分方程 273
913 電磁場中常見邊界條件 274
914 ANSYS Workbench 平臺電磁分析 275
915 ANSOFT 軟件電磁分析 275
92 實例 1——Electric 直流傳導分析 276
921 問題描述 277
922 啟動 Workbench 并建立分析項目 277
923 導入幾何體模型 278
924 添加模型材料屬性 278
925 劃分網格 279
926 邊界條件設定 279
927 后處理 280
928 保存與退出 281
93 實例 2——Maxwell 直流傳導分析 281
931 啟動 Workbench 并建立分析項目 282
932 創建幾何體模型 282
933 邊界條件設定 284
934 求解計算 285
935 后處理 285
936 保存與退出 286
94 本章小結 286
第 10 章 線性屈曲分析 287
101 線性屈曲分析簡介 287
1011 結構穩定性 287
1012 線性屈曲分析 288
102 實例 1——圓筒線性屈曲分析 288
1021 問題描述 288
1022 啟動 Workbench 并建立分析項目 288
1023 導入幾何體模型 289
1024 設置材料 289
1025 添加模型材料屬性 290
1026 劃分網格 290
1027 施加載荷與約束 291
1028 結果后處理 292
1029 創建線性屈曲分析項目 293
10210 施加載荷與約束 294
10211 結果后處理 294
10212 保存與退出 295
10213 讀者演練 296
103 實例 2——工字鋼線性屈曲分析 296
1031 問題描述 296
1032 啟動 Workbench 并建立分析項目 296
1033 導入幾何體模型 296
1034 設置材料 297
1035 劃分網格 297
1036 施加載荷與約束 298
1037 結果后處理 299
1038 創建線性屈曲分析項目 300
1039 施加載荷與約束 301
10310 結果后處理 302
10311 保存與退出 304
10312 讀者演練 304
104 本章小結 304
第 11 章 結構優化分析 305
111 優化分析簡介 305
1111 優化設計概述 305
1112 Workbench 結構優化分析簡介 306
1113 Workbench 結構優化分析工具 307
112 實例——響應面優化分析 307
1121 問題描述 307
1122 啟動 Workbench 并建立分析項目 307
1123 導入幾何體模型 308
1124 添加材料庫 309
1125 添加模型材料屬性 310
1126 劃分網格 311
1127 施加約束與載荷 312
1128 結果后處理 312
1129 觀察優化參數 314
11210 響應面 316
11211 觀察新設計點的結果 318
11212 保存與退出 319
113 本章小結 319
第 12 章 流體動力學分析 320
121 流體動力學分析簡介 320
1211 流體動力學分析的基本概念 320
1212 CFD 基礎 322
122 實例 1——CFX 內流場分析 329
1221 問題描述 330
1222 啟動 Workbench 并建立分析項目 330
1223 創建幾何體模型 330
1224 網格劃分 330
1225 流體動力學前處理 333
1226 流體計算 337
1227 結果后處理 338
123 實例 2——FLUENT 流場分析 339
1231 問題描述 340
1232 啟動 Workbench 并建立分析項目 340
1233 導入幾何體模型 340
1234 網格劃分 341
1235 進入FLUENT 平臺 342
1236 材料選擇 344
1237 設置計算域屬性 344
1238 流體邊界條件 344
1239 求解器設置 345
12310 結果后處理 346
12311 保存與退出 348
124 本章小結 348
第 13 章 多物理場耦合分析 349
131 多物理場耦合分析簡介 349
1311 多物理場耦合分析的基本概念 349
1312 多物理場應用場合 350
132 實例 1——Maxwell 和Mechanical 電磁-熱-結構耦合分析 350
1321 問題描述 351
1322 啟動 Workbench 并建立電磁分析項目 351
1323 創建幾何體模型 352
1324 求解域的設置 356
1325 賦予材料屬性 356
1326 添加激勵 357
1327 分析步創建 358
1328 模型檢查與計算 358
1329 后處理 359
13210 創建熱學分析和數據共享 360
13211 材料設定 361
13212 添加模型材料屬性 362
13213 網格劃分 363
13214 添加邊界條件與映射激勵 364
13215 求解計算 365
13216 后處理 365
13217 應力計算 366
13218 讀者演練 367
133 實例 2——Maxwell 和Mechanical 線圈電磁-結構耦合分析 367
1331 問題描述 368
1332 啟動 Workbench 并建立電磁分析項目 368
1333 導入幾何體模型 368
1334 求解器與求解域的設置 369
1335 賦予材料屬性 370
1336 添加激勵 371
1337 模型檢查與計算 372
1338 后處理 373
1339 創建力學分析和數據共享 375
13310 材料設定 376
13311 網格劃分 378
13312 添加邊界條件與映射激勵 379
13313 求解計算 380
13314 后處理 380
134 實例 3——FLUENT 和Mechanical 流體-結構耦合分析 381
1341 問題描述 381
1342 啟動 Workbench 并建立電磁分析項目 381
1343 導入幾何體模型 381
1344 抑制幾何 383
1345 網格設置 383
1346 進入FLUENT 平臺 385
1347 材料選擇 386
1348 設置幾何屬性 387
1349 流體邊界條件 387
13410 求解器設置 389
13411 結構力學計算 391
13412 材料設定 392
13413 網格劃分 393
13414 添加邊界條件與映射激勵 394
13415 求解計算 395
13416 后處理 395
13417 讀者演練 396
135 實例 4——Maxwell 和 FLUENT電磁-熱流耦合分析 396
1351 問題描述 396
1352 啟動 Workbench 并建立電磁分析項目 396
1353 導入幾何體模型 397
1354 求解器與求解域的設置 398
1355 賦予材料屬性 398
1356 添加激勵 399
1357 模型檢查與計算 401
1358 后處理 402
1359 創建流體力學分析和數據共享 404
13510 DesignModeler 中的幾何數據文件 405
13511 傳遞數據 408
13512 網格設置 408
13513 進入 FLUENT 平臺 410
13514 材料選擇 411
13515 設置幾何屬性 412
13516 流體邊界條件 413
13517 求解器設置 414
13518 CFD-Post 后處理操作 415
136 本章小結 417
第 14 章 疲勞分析 418
141 疲勞分析簡介 418
142 實例——軸疲勞分析 420
1421 問題描述 420
1422 啟動 Workbench 并建立分析項目 420
1423 導入幾何體模型 420
1424 添加材料庫 421
1425 添加模型材料屬性 421
1426 劃分網格 421
1427 施加載荷與約束 422
1428 結果后處理 424
1429 保存文件 424
14210 啟動 nCode 程序 424
14211 疲勞分析 426
14212 保存與退出 428
143 本章小結 428
參考文獻 429
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