ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

作  者:王伟达,黄志新,李苗倩 编著 定  价:41 出 版 社:中国水利水电出版社 出版日期:2017年02月01日 页  数:252 装  帧:平装 ISBN:9787517049968 《ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》工程实例丰富、讲解详尽，内容安排循序渐进、深入浅出，适合理工院校土木工程、机械工程、力学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用，同时也可以作为相关工程技术人员从事工程研究的参考书。 ●序一
●序二
●前言
●第1章 ANSYS软件概述 1
●1.1 ANSYS软件简介 1
●1.2 ANSYS Workbench平台及模块 3
●1.2.1 Workbench平台界面 4
●1.2.2 菜单栏 4
●1.2.2.1 文件菜单 4
●1.2.2.2 视图菜单 6
●1.2.2.3 工具菜单 7
●1.2.2.4 单位菜单 8
●1.2.2.5 扩展包菜单 8
●1.2.2.6 帮助菜单 8
●1.2.3 工具箱 8
●1.2.4 项目管理页面 9
●1.2.4.1 系统和单元格 10
●1.2.4.2 页面连接 14
●1.2.4.3 弹出菜单 15
●1.3 ANSYS SpaceClaim功能特点 17
●部分目录

内容简介

《ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》是靠前有本关于SpaceClaim软件的专业学习用书，是作者基于软件帮助文件，结合自身项目经验，梳理编辑出的一套简洁明了、方便易学的软件入门工具书，图文并茂地讲解了SpaceClaim软件的各类操作及应用案例。相信《ANSYS SpaceClaim直接建模指南与CAE前处理应用解析》对工程师快速上手软件、提高前处理应用水平大有裨益。 王伟达,黄志新,李苗倩 编著 王伟达：中级工程师，工程力学专业（疲劳可靠性方向），硕士学位，现任安世亚太不错结构工程师。从事CAE相关工作7年，项目经历丰富。参与过国家重大专项、国家自然科学基金、北京市科委等多个结构仿真项目，积累了多种工业产品关于CAE前处理，隐显式算法、材料非线性分析、优化设计等方面经验。熟练使用多种CAE工具解决工程问题，主要包括ANSYS隐式结构计算软件Mechanical，显示求解软件LS-dyna，直接建模软件SpaceClaim，达索结构计算软件Abaqus以及结构优化软件Tosca，Materialise医学影像软件MIMICS，Altair单元划分工具Hypermesh等工具。黄志新：熟等     1.1ANSYS软件简介
    ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用CAE分析软件，广泛应用于石油化工、土木工程、能源、核工业、铁道、航空航天、机械制造、汽车交通、国防军工、电子、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等工业及科学研究中。
    ANSYS公司成立于1970年，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡，是世界CAE行业有名的公司之一。四十多年来，ANSYS公司致力于仿真软件的开发及仿真咨询服务，为优选工业界所广泛接受，并拥有了个球优选的用户群体。
    ……
随着仿真科学的发展和计算机技术的升级，CAE效率提升的瓶颈已不再是计算机硬件水平和CAE求解器效率，而是CAE前处理效率。当今仿真项目的大型化和精密化，对CAE前处理的要求更为苛刻，尤其是对几何前处理的完备性、细节恰当等效及优化迭代等环节。加之几何模型的复杂性和数据来源的多样化，几何前处理的工作量更大。因此，提高几何前处理效率面临诸多挑战：如何无缝读取不同CAD格式以准确转换几何数据；如何快速处理点云数据以重建实体模型；如何基于设计图纸高效创建三维几何模型；如何对已有的几何模型灵活设置参数以实现优化分析；如何在实体－梁－壳之间快速切换；如何便捷简化或细化几何模型以用于CAE分析；如何保持几何模型与CAE模型的关联性以方便设计变更与模型复核等。
   基于直接建模技术的SpaceClaim软件均能解决以上难题。SpaceClaim软件作为一种直观的CAD等

《高效几何建模与工程仿真实战：从概念到验证的全流程解析》 本书是一本深度聚焦于现代工程设计与仿真领域核心环节的专业指导手册。它旨在为广大工程师、设计师、学生以及对工程技术感兴趣的读者提供一套系统、实用的几何建模与仿真前处理方法论。本书超越了单一软件的操作教程，而是从工程问题的本质出发，将几何建模、参数化设计、仿真模型构建以及结果验证等关键流程有机地整合起来，强调跨学科知识的融合与实际应用能力的培养。 核心内容概览： 本书的内容体系围绕着“从概念到验证”这一工程实践的核心目标展开，层层递进，理论与实践紧密结合。 第一部分：精通直接建模的艺术与科学 此部分将深入剖析直接建模技术的精髓。不同于传统的基于特征的参数化建模，直接建模以其更高的灵活性和更快的响应速度，在快速概念设计、逆向工程以及对复杂第三方模型进行修改时展现出独特的优势。 直接建模的原理与优势： 详细阐述直接建模的工作机制，如基于面的操作、尺寸驱动的修改、形状编辑工具等，并与其传统建模方式进行对比，清晰展示其在效率、易用性与适应性方面的突出特点。 核心建模操作详解： 基础几何体的创建与编辑： 讲解如何高效创建点、线、圆、面、体等基本几何元素，以及如何使用“移动面”、“推/拉”、“旋转”、“偏移”等核心工具进行精确的尺寸修改、形状调整和拓扑重构。 高级建模技巧： 涵盖曲线与曲面的创建、编辑与组合，如扫描、放样、混合等。重点讲解如何处理复杂的曲面拼接、修补和优化，以满足工程精度要求。 装配与机构模拟： 介绍如何在建模环境中进行多部件的装配，并利用简单的运动约束（如重合、距离、角度、同心等）来模拟零件间的相对运动，为后续的动力学仿真奠定基础。 工程特征的直接建模应用： 演示如何快速添加和修改圆角、倒角、孔、肋、筋等工程常见特征，以及如何对现有模型进行非破坏性的修改，大大提升了设计的迭代速度。 扫掠与路径驱动的建模： 讲解如何利用预定义的路径和截面来生成复杂的实体或曲面，这在创建管道、电缆布线、叶片等结构时尤为重要。 阵列与镜像操作： 掌握各种阵列（直线、圆形、曲线）和镜像的技巧，实现重复结构的快速复制与对称模型的便捷生成。 质量属性的分析与优化： 介绍如何直接在建模界面中获取模型的体积、面积、重心、惯性矩等关键质量属性，并讲解如何根据这些属性指导模型优化，例如减轻重量或改进结构稳定性。 模型清理与修复： 重点讲解如何识别和修复模型中的几何错误，如缝隙、重叠面、失效的曲面等，确保模型的完整性和可用于仿真分析的质量。这包括使用自动修复工具和手动编辑工具相结合的方法。 设计意图的保留与灵活修改： 探讨如何在直接建模环境下，通过合理的操作顺序和对关键尺寸的把握，间接实现对设计意图的“隐式”保留，从而在后期能够更方便地对设计进行调整。 第二部分：CAE仿真实践：前处理的关键环节 本部分将把目光聚焦于工程仿真（CAE）的前处理阶段，详细阐述如何将设计好的几何模型转化为满足仿真分析要求的、高质量的仿真模型。 仿真前处理流程概述： 介绍CAE仿真项目从几何导入到网格划分，再到材料属性定义、载荷施加、边界条件设置等一系列标准流程。 几何模型的准备与简化： 模型导入与格式兼容性： 讲解如何导入来自不同CAD软件或第三方源的几何模型（如STEP, IGES, Parasolid等），并处理可能出现的格式转换问题。 模型清理与再处理： 重点强调针对仿真目的对几何模型进行必要的清理和简化。这可能包括： 删除或合并小特征： 去除对仿真结果影响不大的微小圆角、孔洞、倒角等，以减少网格数量和计算负担。 移除装饰性特征： 剔除模型上的文字、Logo等非结构性元素。 简化复杂曲面： 对极其复杂的曲面进行适度的曲面近似或删除，以提高网格划分的效率和质量。 零件分割与合并： 根据仿真需求，将一个复杂的实体模型分割成多个便于处理的零件，或将多个独立的零件合并成一个整体。 抽壳与厚度设置： 讲解如何对实体模型进行抽壳处理，创建薄壁结构，并准确定义材料的厚度，这对于分析壳体结构、薄板、薄膜等至关重要。 对称性应用： 识别模型中的对称性，并在仿真中应用对称边界条件，从而显著减少计算量，提高效率。 创建仿真所需的特定几何： 例如，在进行流体仿真时，需要创建流体域；在进行结构分析时，可能需要定义接触区域或连接件。 高质量网格的生成： 网格类型介绍： 详细讲解不同类型的网格单元（四面体、六面体、壳单元、梁单元等）的特点、适用场景以及优缺点。 网格划分策略： 阐述如何根据模型的几何特征、分析类型和精度要求，制定合理的网格划分策略。 网格密度与自适应网格： 探讨网格密度对仿真结果的影响，以及如何通过网格细化（局部网格加密）或自适应网格技术来提高计算精度，尤其是在关键区域。 网格质量评估与优化： 讲解网格质量参数（如长宽比、扭曲度、雅可比行列式等），以及如何通过调整网格划分参数或进行网格重构来改善网格质量，避免因低质量网格导致的收敛性问题和结果误差。 接触与连接的网格处理： 重点讲解如何处理部件之间的接触面网格，确保接触的准确性和鲁棒性，以及如何为焊接、螺栓连接等进行专门的网格设置。 材料属性的定义与分配： 材料库的应用： 介绍如何使用内置材料库或自定义材料参数。 材料模型的选择： 讨论线性弹性、非线性弹性、塑性、粘弹性、蠕变等不同材料模型的选择依据，以及各模型的参数定义。 各向异性材料的处理： 讲解如何为纤维增强复合材料等各向异性材料定义其特殊的材料属性。 材料属性的分配： 演示如何将定义的材料属性准确地分配给模型中的几何体或网格单元。 载荷与边界条件的施加： 载荷类型： 讲解各种常见的载荷类型，如集中力、分布力、压力、温度载荷、热源、重力、加速度等，以及如何准确地施加它们。 边界条件： 深入讲解固定约束、位移约束、旋转约束、对称约束、弹簧约束、自由边界等。 载荷与边界条件的位置与方向： 强调正确选择载荷和约束的作用位置、方向以及施加方式，确保其真实反映工程实际。 瞬态载荷与载荷随时间的变化： 讲解如何定义随时间变化的载荷和边界条件，为瞬态仿真分析做好准备。 接触与连接的设置： 接触类型： 详细阐述绑定接触、分离接触、摩擦接触、无摩擦接触等。 接触算法的选择： 介绍不同的接触算法（如罚函数法、增广拉格朗日法等）及其适用性。 螺栓连接、焊接、粘接等特殊连接的模拟： 讲解如何利用仿真软件提供的工具来模拟这些连接方式，准确传递力与变形。 其他前处理设置： 分析类型的选择： 简要介绍不同分析类型（静态结构、模态、瞬态动力学、热分析、流体分析等）的特点和基本设置。 输出控制： 讲解如何设置仿真结果的输出项和输出频率。 第三部分：案例分析与实践指导 本部分将通过一系列贴近实际工程应用的案例，将前面所学知识融会贯通。每个案例都将包含完整的从几何准备、网格划分到载荷边界条件设置的详细步骤。 机械零件强度分析案例： 以一个典型的机械零件（如支架、连杆、齿轮）为例，演示如何进行几何清理、网格划分、材料定义、载荷施加（如受力、位移）以及边界条件设置，最终获得应力、应变和位移分布，并进行初步的设计评估。 装配体应力集中分析案例： 选取一个包含多个零件的简单装配体，重点讲解如何处理零件间的接触，并分析在特定工况下的应力分布，识别潜在的薄弱环节。 薄壁结构分析案例： 以一个壳体结构（如汽车外壳、航空器蒙皮）为例，演示如何进行抽壳处理，并使用壳单元进行网格划分，分析其在压力或载荷下的变形与应力。 热应力分析案例： 演示如何施加温度载荷，并分析温度变化引起的应力与变形，适用于发动机部件、电子设备等领域。 （可选）简单流体或热流耦合案例前处理： 根据书的侧重点，可以加入一个简单的流体域创建和边界条件设置的示例，或热流耦合的参数设置。 本书的特色与价值： 理论与实践的高度统一： 本书不仅讲解建模和仿真的原理，更注重通过大量图示和详细的操作步骤，引导读者一步步完成实际任务。 强调“为什么”与“怎么做”： 在讲解操作技巧的同时，深入分析每一步操作背后的工程意义和技术考量，帮助读者建立正确的工程思维。 适用于主流CAE软件： 本书所介绍的建模理念和前处理方法具有普适性，读者可以将其应用于ANSYS SpaceClaim、ANSYS Workbench（Meshing、Mechanical）、CATIA、SolidWorks、NX等主流的CAD/CAE软件中。 提升工程问题解决能力： 通过掌握本书内容，读者将能够更高效、更准确地将工程设计转化为仿真模型，从而加速产品研发周期，降低开发成本，提高产品质量。 为深入CAE分析打下坚实基础： 扎实的前处理是CAE分析成功的基石。本书的内容将确保读者在后续的仿真计算和结果后处理阶段能够游刃有余。 目标读者： 从事机械设计、产品开发、工程仿真等领域的工程师。 对CAE仿真技术感兴趣并希望系统学习相关前处理技能的学生。 希望提升几何建模效率和质量的设计师。 需要进行产品原型验证和性能分析的技术人员。 本书致力于成为您在现代工程设计与仿真领域探索与实践过程中不可或缺的得力助手。