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本书在第1版广泛应用的基础上，吸收众多读者的宝贵建议，大幅完善图书内容。本书以ANSYS Workbench 17.0为平台，详细讲解相关分析的基础理论及操作方法，主要内容有：ANSYS Workbench基础、几何建模、网格划分、线性静力学结构分析、结构非线性分析、模态分析、谐响应分析、随机振动分析、线性屈曲分析、瞬态动力学分析、工程热力学分析、优化设计。本书附带光盘中配备了书中全部案例的素材文件，并对每个案例配有视频讲解，以帮助读者学习。

目    录

第1章  ANSYS Workbench基础	1
1.1  ANSYS Workbench 17.0概述	1
1.2  Workbench基本操作	2
1.2.1  启动与退出	2
1.2.2  基本操作	3
1.3  操作界面	4
1.4  Workbench文件管理	8
1.4.1  项目文件管理	8
1.4.2  ANSYS Workbench文件格式	9
1.5  ANSYS帮助文档	10
1.6  本章小结	11
第2章  几何建模基础	12
2.1  几何建模基础	12
2.1.1  几何建模环境	12
2.1.2  几何建模基本操作	17
2.1.3  CAD与Workbench连接	18
2.2  草图绘制	21
2.2.1  创建新平面	21
2.2.2  草图绘制	22
2.2.3  草图援引	23
2.2.4  草图投影	23
2.3  3D几何体建模	24
2.3.1  体和零件	24
2.3.2  3D建模基本操作	25
2.4  概念建模	27
2.4.1  概念建模基本操作	27
2.4.2  概念建模实例	28
2.5  实例1：曲柄连杆	31
2.6  实例2：CAD文件修复	43
2.7  实例3：带参数化底板模型	47
2.8  本章小结	52
第3章  网格划分	53
3.1  ANSYS Workbench 17.0网格划分概述	53
3.2  Mesh平台全局网格控制	55
3.2.1  缺省项设置	55
3.2.2  整体单元尺寸	56
3.2.3  膨胀层设置	58
3.2.4  装配网格划分	60
3.2.5  Patch Conforming划分	60
3.2.6  高级选项	60
3.2.7  损伤设置	62
3.2.8  统计项	62
3.3  Mesh平台局部网格控制	65
3.3.1  网格划分方法	66
3.3.2  网格组	67
3.3.3  局部单元尺寸	67
3.3.4  接触尺寸控制	68
3.3.5  单元细化	68
3.3.6  映射面网格划分	69
3.3.7  匹配控制	69
3.3.8  收缩控制	69
3.3.9  膨胀控制	70
3.3.10  尖角控制	70
3.3.11  间隙工具	70
3.4  ICEM CFD 平台网格划分简介	71
3.4.1  ICEM CFD界面	71
3.4.2  ICEM CFD网格划分实例	72
3.5  实例1：2D肘管网格划分	78
3.6  实例2：3D曲轴网格划分	84
3.7  实例3：活塞网格划分	88
3.8  本章小结	95
第4章  线性静力学结构分析	96
4.1  线性静力学结构分析力学基础	96
4.2  Workbench线性静力学结构分析概述	96
4.3  工程数据中定义材料	98
4.3.1  材料库	99
4.3.2  添加材料属性	100
4.4  线性静力学结构分析前处理	100
4.4.1  几何体	101
4.4.2  构造几何	102
4.4.3  坐标系统	104
4.4.4  连接关系	106
4.4.5  网格划分	108
4.5  线性静力学结构分析模型求解	108
4.5.1  分析设置	109
4.5.2  载荷和约束	110
4.6  线性静力学结构分析结果及后处理	114
4.6.1  变形	115
4.6.2  应力和应变	115
4.6.3  能量	118
4.6.4  线性化应力	118
4.6.5  工具	119
4.6.6  图形显示	121
4.7  实例1：高压排气组件应力分析	121
4.8  实例2：变截面三角桁架受力分析	130
4.9  实例3：压力盖二维结构分析	138
4.10  本章小结	145
第5章  结构非线性分析	146
5.1  结构非线性概述	146
5.1.1  非线性分类	147
5.1.2  非线性求解基本概念	147
5.2  Workbench结构非线性分析	149
5.2.1  建立非线性模型	149
5.2.2  分析设置	150
5.3  接触	152
5.3.1  接触算法	153
5.3.2  弹球区域	154
5.3.3  接触行为	155
5.4  塑性变形	156
5.4.1  三个塑性准则	156
5.4.2  材料数据输入	158
5.5  超弹性	158
5.6  实例1：弹簧片小变形与大变形	159
5.7  实例2：装配接触	165
5.8  实例3：蝶形弹簧弹塑性变形	173
5.9  本章小结	183
第6章  模态分析	184
6.1  模态分析基础	184
6.2  模态分析流程	184
6.3  预应力模态分析	186
6.4  实例1：带孔平板模态分析	186
6.5  实例2：拉杆预应力模态分析	191
6.6  实例3：桥梁模态分析	196
6.7  本章小结	201
第7章  谐响应分析	202
7.1  谐响应分析概述	202
7.1.1  谐响应运动方程	202
7.1.2  谐响应求解方法	203
7.2  谐响应分析流程	204
7.2.1  谐响应分析设置	204
7.2.2  查看结果	206
7.3  实例1：两端固定梁的谐响应分析	207
7.4  实例2：吉他弦谐响应分析	213
7.5  本章小结	221
第8章  随机振动分析	222
8.1  随机振动分析概述	222
8.2  随机振动分析流程	223
8.2.1  随机振动分析设置	224
8.2.2  施加载荷和约束	224
8.2.3  查看结果	225
8.3  实例：加强梁随机振动分析	225
8.4  本章小结	232
第9章  线性屈曲分析	233
9.1  线性屈曲分析概述	233
9.2  线性屈曲分析流程	234
9.3  实例1：钢管线性屈曲分析	235
9.4  实例2：易拉罐线性屈曲分析	240
9.5  本章小结	246
第10章  瞬态动力学分析	247
10.1  瞬态动力学分析概述	247
10.2  瞬态动力学分析流程	248
10.2.1  定义零件行为	248
10.2.2  定义初始状态	249
10.3  实例1：曲柄摇杆机构瞬态
 动力学分析	250
10.4  实例2：钢梁瞬态动力学分析	256
10.5  实例3：脚轮冲击的瞬态动力学分析	263
10.6  本章小结	269
第11章  工程热力学分析	270
11.1  热分析概述	270
11.1.1  热传导	270
11.1.2  热对流	271
11.1.3  热辐射	272
11.1.4  稳态热分析	272
11.1.5  瞬态热分析	273
11.2  热分析流程	273
11.2.1  定义工程数据	274
11.2.2  定义零件行为	274
11.2.3  定义连接	274
11.2.4  分析设置	275
11.2.5  施加载荷和约束	276
11.3  实例1：杆稳态热分析	277
11.4  实例2：晶体管稳态热分析	286
11.5  实例3：晶体管瞬态热分析	291
11.6  本章小结	300
第12章  Design Exploration优化设计	301
12.1  优化设计概述	301
12.1.1  Design Exploration优化项目	301
12.1.2  定义参数	302
12.2  响应曲面	302
12.3  目标驱动优化	303
12.4  参数相关性	303
12.5  六西格玛分析	303
12.6  实例1：起重机吊钩六西格玛分析	304
12.7  实例2：起重机吊钩响应曲面
 优化分析	313
12.8  本章小结	323

再版前言
    ANSYS Workbench是美国ANSYS公司开发的用于求解实际问题的新一代产品。它不仅继承了原有ANSYS经典平台在有限元仿真分析中的基本功能，而且还融合了强大的几何建模功能和优化设计功能，构造出一个CAD/CAE协同环境，为技术人员解决产品设计研发工作中的问题。同时，ANSYS Workbench也应用于航空航天、电子、通用机械、日用品等行业，它已经在我国的汽车、航空航天、电子、通用机械、铁道等领域得到了广泛应用。
    ANSYS Workbench是一个功能强大的协同仿真平台。它具有如下优点：具有所有主流CAD软件的接口，实现了包括参数在内的所有数据的传递；强大的全自动网格划分，ANSYS Workbench根据所研究的不同物理学科，对网格划分算法的各种细节进行了设置，以确保每一种仿真分析都有合适的网格；强大的产品优化设计功能，使ANSYS Workbench在产品设计方面达到全新的高度。
    全书共12章，具体内容如下。
    第1章  ANSYS Workbench基础。主要介绍ANSYS Workbench 17.0的基础知识，包括Workbench的基本操作、操作界面、文件管理，以及帮助文档的使用。
    第2章  几何建模。主要介绍DesignModeler的使用方法，其中包括草图绘制、3D几何体建模、概念建模以及导入CAD文件、CAD文件修复、参数化建模等。
    第3章  网格划分。主要介绍ANSYS Workbench 17.0下的Mesh平台网格划分方法，包括全局网格控制和局部网格控制。
    第4章  线性结构静力学分析。主要介绍在Static Structural平台上进行线性静力学结构分析的一些基础理论和操作方法，包括添加工程材料，线性静力学结构分析前处理、模型求解、结果及后处理。
    第5章  结构非线性分析。首先介绍结构非线性的分类和基本概念，随后介绍在Static Structural平台上进行结构非线性分析的一些通用设置，并介绍接触、塑性变形、超弹性的相关知识。
    第6章  模态分析。介绍模态分析基础知识，并给出模态分析流程和预应力模态分析方法。
    第7章  谐响应分析。主要介绍谐响应分析的基础理论，包括谐响应运动方程、谐响应求解方法，以及在ANSYS Workbench 17.0中进行谐响应分析的基本流程。
    第8章  随机振动分析。主要介绍随机振动分析的基础理论，以及随机振动分析的基本流程。
    第9章  特征值屈曲分析。主要介绍特征值屈曲分析的基础理论，以及特征值屈曲分析的基本流程。
    第10章  瞬态动力学分析。主要介绍瞬态动力学分析的基础理论，以及瞬态动力学分析的基本流程。
    第11章  工程热力学分析。主要介绍工程热力学分析的基础知识，包括三种热传递方式以及基本方程，之后介绍ANSYS Workbench 17.0中稳态热分析和瞬态热分析并给出热分析的基本流程。
    第12章  Design Exploration优化设计。主要介绍Workbench中优化设计的基础知识，包括响应曲面、目标驱动优化、参数相关性、六西格玛分析。
    本书具有以下特点。
    （1）在第1版广泛应用的基础上，吸收众多读者的宝贵建议，大幅完善图书内容。
    （2）不论从整体构思上还是每章内容安排上，都是从基础到应用，从简单到复杂，有利于读者循序渐进地掌握相关知识。
    （3）实例丰富，以实例为主线展开， 配以视频进行讲解，既生动形象又简洁明了。
    （4）条理清晰，讲解详细，确保自学的读者能独立学习和应用软件。
    本书主要由谢龙汉、蔡思祺编写，参与本书编写和光盘开发的还有：林伟、魏艳光、林木议、王悦阳、林伟洁、林树财、郑晓、吴苗、卢彩元、苏延全、蔡明京、王文娟、周金华、吕云峰、付应乾、唐长刚、王敏、杨峰、赵新宇、丁圆圆等。但由于作者学识有限，加之时间仓促，在写作方式和内容上可能会有疏漏之处，欢迎广大读者批评指正，可以发送电子邮件至tenlongbook@163.com与编者联系。

                                                                   编  者

计算机辅助技术、工程分析、CAE、ANSYS教材

谢龙汉，华南理工大学机械与汽车工程学院，副教授。2002年毕业于浙江大学过程装备与控制工程专业本科，在浙江大学华工过程机械研究所取得硕士学位，之后在广州本田汽车有限公司研发中心工作过两年，2010年获得香港中文大学机械与自动化工程系的博士学位。国内外学术期刊上发表30多篇学术论文，在CAD/CAM/CAE方面出版过多部著作，写作经验丰富，作品技术含量高，实用性强。

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ANSYS Workbench 17.0有限元分析及仿真（第2版）