本书以ANSYSWorkbench18.0为基础，集ANSYS软件的使用技巧和实际工程应用于一体，包含前处理、结构分析、流体分析和优化设计4大部分，全书共17章，涉及ANSYSWorkbench平台基础、几何建模（包括SpaceClaim、DesignModeler、BladeModeler）方法与实例、ANSYS网格划分（包括Meshing、TurboGrid和ICEMCFD）、线性/非线性结构静学力分析、热力学分析、线性动力学分析、显式动力学分析（包括ExplicitDynamics和Autodyn）、多体动力学分析、复合材料分析、断裂力学分析、疲劳强度分析、稳态导电与静磁场分析、Fluent/CFX流体动力学分析和优化设计等知识内容。作为一本系统介绍有限元分析与工程应用的书籍，全书涵盖了ANSYSWorkbench18.0的新功能及工程应用实例。

前　言
第１章　ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ基础１
１. １　ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ概述１
１. ２　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０平台２
１. ２. １　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０的启动方式２
１. ２. ２　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０界面２
１. ２. ３　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０应用程序类型９
１. ２. ４　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０产品分析流程１０
１. ３　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０工作目录、文件及
格式１３
１. ３. １　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０工作目录１３
１. ３. ２　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０文件管理１３
１. ３. ３　Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１８. ０文件格式１４
１. ４　应用ＣＡＥ仿真技术需注意的事项１６
１. ４. １　ＣＡＥ仿真技术应用的主要工作
内容１６
１. ４. ２　ＣＡＥ仿真人员应注意的事项１６
１. ５　本章小结１６
第２章　几何建模１７
２. １　ＳｐａｃｅＣｌａｉｍ直接建模１７
２. １. １　ＳｐａｃｅＣｌａｉｍ用户界面１７
２. １. ２　创建与插入设计１９
２. １. ３　刻面处理２９
２. １. ４　修复与准备３１
２. １. ５　显示与测量３５
２. １. ６　钣金设计３６
２. １. ７　详细设计３７
２. ２　ＤｅｓｉｇｎＭｏｄｅｌｅｒ建模３８
２. ２. １　ＤｅｓｉｇｎＭｏｄｅｌｅｒ界面介绍３８
２. ２. ２　平面草图４１
２. ２. ３　特征体建模４６
２. ２. ４　概念建模５２
２. ２. ５　参数化建模５４
２. ２. ６　高级几何工具５５
２. ３　ＢｌａｄｅＭｏｄｅｌｅｒ建模５９
２. ３. １　ＢｌａｄｅＥｄｉｔｏｒ建模６０
２. ３. ２　ＢｌａｄｅＧｅｎ建模６０
２. ３. ３　Ｍｅａｎｌｉｎｅｓｉｚｉｎｇｔｏｏｌｓ建模６４
２. ４　齿轮泵基座的全参数化建模６５
２. ５　概念建模创建加固梁７１
２. ６　压气机径流式叶轮建模７４
２. ７　本章小结７９
第３章　网格划分８０
３. １　网格划分平台概述８０
３. ２　Ｍｅｓｈｉｎｇ网格类型及划分方法８０
３. ２. １　网格类型８０
３. ２. ２　网格划分方法８１
３. ３全局网格控制８５
３. ３. １　网格显示与预设值８５
３. ３. ２　总体尺寸控制８６
３. ３. ３　设定质量控制８９
３. ３. ４　膨胀层控制９０
３. ３. ５　组件网格９１
３. ３. ６　高级控制及统计９２
３. ４　局部网格控制９３
３. ４. １　局部尺寸控制９３
３. ４. ２　接触尺寸控制９４
３. ４. ３　单元细化控制９４
３. ４. ４　映射面网格划分９５
３. ４. ５　匹配控制９５
３. ４. ６　剪裁控制９６
３. ４. ７　膨胀层控制９６
３. ４. ８　虚拟拓扑９６
３. ５　网格编辑９８
３. ５. １　网格连接９８
３. ５. ２　节点融合９８
３. ５. ３　接触匹配１００
３. ５. ４　节点移动１０１
３. ６　网格质量１０１
３. ６. １　网格质量检查规则１０１
３. ６. ２　网格质量检查显示１０４
目　　录　Ⅶ　
３. ７　ＩＣＥＭＣＦＤ网格划分１０４
３. ７. １　ＩＣＥＭＣＦＤ特色１０５
３. ７. ２　ＩＣＥＭＣＦＤ环境介绍及文件
类型１０５
３. ７. ３　ＩＣＥＭＣＦＤ新功能１０７
３. ８　涡轮机械网格划分１０９
３. ８. １　ＴｕｒｂｏＧｒｉｄ环境介绍１０９
３. ８. ２　ＴｕｒｂｏＧｒｉｄ功能工具１１１
３. ９　ＡＮＳＹＳＭｅｓｈｉｎｇ挖掘机机械臂网格
划分１１４
３. １０　ＩＣＥＭＣＦＤ人体股骨网格划分１１８
３. １１　ＴｕｒｂｏＧｒｉｄ径流式涡轮网格划分１２３
３. １２　本章小结１２７
第４章　结构线性静力分析１２８
４. １　结构静力分析基础１２８
４. １. １　结构静力分析的基本假设１２８
４. １. ２　结构静力分析基础方程１２９
４. ２　结构静力分析前处理１２９
４. ２. １　结构静力分析界面１２９
４. ２. ２　几何属性１３０
４. ２. ３　载荷与约束１３３
４. ２. ４　坐标系１３６
４. ２. ５　对称边界１３７
４. ２. ６　连接关系１３９
４. ２. ７　分析设置１４２
４. ２. ８　特定工具１４４
４. ３　结构静力分析求解及后处理１４６
４. ３. １　常用结果１４６
４. ３. ２　特定结果１４９
４. ３. ３　求解工具１５３
４. ３. ４　收敛控制１５５
４. ３. ５　图形处理１５６
４. ４　简单悬臂梁静力分析１５８
４. ５　某型燃气轮机机座静力分析１６４
４. ６　本章小结１６８
第５章　结构非线性分析１６９
５. １　非线性分析基础１６９
５. ２　非线性自适应区域１６９
５. ２. １　基于能量准则１７０
５. ２. ２　基于位置准则１７０
５. ２. ３　基于网格准则１７０
５. ３　接触非线性１７１
５. ３. １　基于对的接触探测１７

前言/序言

众所周知. 有限元分析技术已广泛应用于各个领域. 在产品的设计开发中起着越来越重要的作用. 在众多的力学分析软件中. 选择一款适合的有限元分析工具对节省我们的物力、财力和精力会达到事半功倍的效果. ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ无疑是一款值得我们研究、学习、应用的好工具. 它是一款集大成者. 涵盖了固体结构、流体、电磁、多物理场耦合和系统级的计算能力. 里程碑式的Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ２.０框架使分析完全可以在一个流程图下完成. Ｗｏｒｋ￣ｂｅｎｃｈ所提供的ＣＡＤ双向参数互动、强大的全自动网格划分、项目更新机制、全面的参数管理、无缝集成的优化工具、使用拖曳方式即可完成多物理场分析流程的方法、高性能计算(ＨＰＣ) 等. 使ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ平台在仿真驱动产品设计方面更加简单. 同时也达到了前所未有的高度.
近年来. 随着ＡＮＳＹＳ公司不断加大研发力度. ＡＮＳＹＳ版本的更新速度也在不断加快.ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ已集成了现今市面上主流的商用工程前处理与力学软件ＳｐａｃｅＣｌａｉｍ、Ｍｅ￣ｃｈａｎｉｃａｌ、Ｆｌｕｅｎｔ、ＣＦＸ、ＩＣＥＭＣＦＤ、ＬＳ－ＤＹＮＡ、Ａｕｔｏｄｙｎ等. 在静态和动态、线性和非线性、多场耦合等方面体现了强大的数值计算能力并逐步强化了快捷方便的前后处理功能. 已成为工程领域相关的大专院校师生、研发机构和企业研发人员必须学习掌握的一种仿真分析软件平台. 因此. 如何快速了解、掌握持续不断更新的ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ及相关前沿性理论和先进技术已成为困扰新老用户的一个难题. 此外. 从目前国内部分应用来看. 盲目设置的情况还比较多见. 经常导致计算错误. 商用工程软件只是个数值计算和可视化软件. 用户怎么设置它就怎么算. 目前. 包括ＡＮＳＹＳ等在内的商用工程软件还未成为全功能的分析器.它们在很长的一段时间内也不可能全面考虑分析建立合理的模型、设定合理的边界条件、选择最佳网格类型和网格界面处理以及计算结果的分析和判断等. 最终还是用户自己建模、计算、分析并得出最后的结论. 因此. 对商用工程软件的各模块和选项必须具有较强的认识.对运用必须深入了解.
鉴于此. 编者结合所学编写了分别适合初级、中级、高级读者的ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ１８.０系列图书. 本书作为该系列的第一本. 侧重介绍软件基本功能. 适合初级读者.但重点突出、注意细节、正误明确.在困扰读者的前处理、后处理及其相关分析选项设置方面深入讲解. 读者可以学习建模、网格划分、静(动) 结构分析、热分析、复合材料分析、断裂与疲劳分析、流体动力分析和优化设计等知识. 也可以学到解决实际工程问题的方法和研发技术.
本书以ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ１８.０为基础. 在必要的理论概述和软件功能叙述的基础上.通过２９个典型工程实例对ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ平台中的前处理、结构分析、流体分析、优化设计４大模块进行详细介绍. 全书共分１７章. 各章具体所涉及的内容如下:
第1章ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ基础: 主要介绍了ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ界面、分析流程、文件格式、应用ＣＡＥ仿真技术需注意的事项等内容.
第２章几何建模: 主要包括ＳｐａｃｅＣｌａｉｍ直接建模、ＤｅｓｉｇｎＭｏｄｅｌｅｒ建模、ＢｌａｄｅＭｏｄｅｌｅｒ建模、具体的建模工程实例及点评等内容.
第３章网格划分: 主要包括ＡＮＳＹＳＭｅｓｈｉｎｇ网格划分方法和设置、网格编辑及质量、ＩＣＥＭＣＦＤ网格划分、涡轮机械网格划分ＴｕｒｂｏＧｒｉｄ、具体的网格工程实例及点评等内容.
第４章结构线性静力分析: 包括结构静力分析基础、结构静力分析前处理、求解及后处理、具体的结构线性静力分析工程实例及点评等内容.
第５章结构非线性分析: 主要包括非线性自适应网格、基于对的接触非线性、通用接触非线性、几何非线性、材料非线性和非线性分析诊断总结、具体的非线性分析工程实例及点评等内容.
第６章热力学分析: 主要包括传热学基础、稳态热分析和瞬态热分析、具体的稳态热分析和瞬态热分析工程实例及点评等内容.
第７章特征值屈曲分析: 主要包括特征值屈曲基本理论、特征值屈曲分析环境与方法、分析设置、结果后处理、具体的特征值屈曲分析工程实例及点评等内容.
第８章线性动力学分析: 主要包括模态分析、有预应力的模态分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、各动力分析的详细设置方法、各个动力分析的具体工程实例及点评等内容.
第９章多体动力学分析: 主要包括多刚体系统动力学、柔性体系统动力学分析、分析的详细设置方法. 具体的多体动力学分析工程实例及点评等内容.
第１０章显式动力学分析: 主要包括本地化的显式动力学Ｅｘｐｌｉｃｉｔ. Ａｕｔｏｄｙｎ显式动力学.具体的显式动力学分析工程实例及点评等内容.
第１１章复合材料分析: 主要包括ＡＣＰ概述、ＡＣＰ前后处理特征. 具体的复合材料分析工程实例及点评等内容.
第１２章断裂力学分析: 主要包括断裂力学基本概念及理论、裂纹扩展分析、断裂裂纹、断裂失效、断裂力学参数评价. 具体的断裂力学分析工程实例及点评等内容.
第１３章疲劳强度分析: 主要包括疲劳基本知识、平均应力修正、疲劳分析设置、疲劳分析结果、ｎＣｏｄｅＤｅｓｉｇｎＬｉｆｅ疲劳分析. 具体的疲劳强度分析工程实例及点评等内容.
第１４章稳态导电与静磁场分析: 主要包括稳态导电分析、静磁场分析. 具体的稳态导电与静磁场分析工程实例及点评等内容.
第１5章流体动力学分析Ⅰ (ＡＮＳＹＳＦｌｕｅｎｔ): 主要包括Ｆｌｕｅｎｔ概述及环境界面、Ｆｌｕ￣ｅｎｔ问题设置、求解设置、后处理、ＦｌｕｅｎｔＭｅｓｈｉｎｇ. 具体的Ｆｌｕｅｎｔ分析工程实例及点评等内容.
第１６章流体动力学分析Ⅱ (ＡＮＳＹＳＣＦＸ): 主要包括ＣＦＸ. 前处理、后处理、ＣＦＸ－Ｓｏｌｖｅｒ求解设置、具体的ＣＦＸ分析工程实例及点评等内容.
第１７章优化设计: 主要包括设计探索优化、拓扑优化、具体的优化工程实例及点评等内容.
本书特色:
(１) 本书内容广泛. 围绕工程中存在的力学问题并根据学科内在联系和问题的复杂性、难易程度循序渐进逐步展开. 不仅阐述如何解决基本的力学问题. 如结构的静力问题、线性动力问题、显式动力问题、多体动力问题、结构断裂与疲劳问题. 也让读者尝试力学问题解决后的设计与增材制造模型处理问题.
(２) 对关键问题. 从细节入手进行细致写作. 方便读者理解内涵和扩大知识.
(３) 简化有限元理论和力学知识. 重在力学软件的应用和实际问题的解决. 并对实例应用给予分析点评.
(４) 紧贴最新技术发展趋势. 突出特点和使用技巧讲解. 在让读者学到新技术的同时.兼顾新老用户读者.
作者在本书的编写过程中追求准确性、完整性和应用性. 但是. 由于作者水平有限. 编写时间较短. 书中欠妥、错误之处可能在所难免. 希望读者和同仁能够及时指出. 期待共同提高. 读者在学习过程中遇到难以解答的问题. 可以直接发邮件到作者邮箱ｈｋｄ９８５＠１６３.ｃｏｍ(书中模型索取). 或通过ＱＱ群５９０７０３７５８进行交流. 作者会尽快给予解答.
另外. 本书配有光盘１张. 可找到书中实例配套相关模型及分析源文件.
买买提明.艾尼
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