ANSYSWorkbench.0工程应用与实例解析

本书是带你玩转ANSYS Workbench 18.0工程应用系列的第二本，主要通过工程实例介绍应用软件解决实际问题的能力，特点是每个工程实例都是从建模开始到中间各项设置到求解再到后处理，整个完整过程，强调工程实例每步的细致以及完整性，每个实例介绍解决1-2个问题的方法。读者通过阅读本书可以完成工作能力的提升。

本书以ANSYS Workbench 18.0 为基础，包含结构分析、稳态导电与静磁场分析、流体动力学分析和优化设计4大部分内容，共12章35个典型工程实例，具体分为结构线性静力分析、结构非线性分析、热力学分析、线性动力学分析、多体动力学分析、显式动力学分析、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、流体动力学分析和优化设计。作为一本工程应用实例教程，每个实例均包含问题描述、实例分析过程及分析点评。

本书适用于机械工程、土木工程、水利水电、能源动力、电子通信、工程力学、航空航天等领域，既可以作为工科类专业本科生、研究生和教师的参考书及教学用书，也可供相关领域从事产品设计、仿真和优化的工程技术人员及广大CAE爱好者参考。

前 言

第1章 结构线性静力分析 1

1.1 货车后悬架钢板弹簧静力分析 1

1.2 焊接吊装工装托架静力分析 6

第2章 结构非线性分析 16

2.1 片弹簧接触非线性及大变形分析 16

2.2 卡箍紧固件螺栓预紧非线性接触分析 22

2.3 金属轧制成形非线性分析 31

第3章 热力学分析 38

3.1 飞机双层窗导热分析 38

3.2 晶体管瞬态热分析 41

第4章 线性动力学分析 47

4.1 电风扇扇叶模态分析 47

4.2 燃气轮机机座预应力模态分析 51

4.3 垂直轴风力发电机叶片振动谐响应分析 56

4.4 舞台钢结构立柱响应谱分析 63

4.5 发动机曲轴随机振动分析 68

4.6 舞台钢结构立柱屈曲分析 71

4.7 卧式压力容器非线性屈曲分析 73

第5章 多体动力学分析 82

5.1 四杆机构刚体动力学分析 82

5.2 发动机曲柄连杆机构刚柔耦合分析 86

第6章 显式动力学分析 94

6.1 小汽车撞击钢平板分析 94

6.2 子弹冲击带铝板内衬陶瓷装甲分析 100

第7章 复合材料分析 113

7.1 圆柱螺旋弹簧管复合材料分析 113

7.2 储热管复合材料分析 121

第8章 断裂力学分析 134

8.1 三通接头管表面缺陷裂纹断裂分析 134

8.2 双悬臂梁接触区域接触粘结界面失效分析 139

第9章 疲劳强度分析 147

9.1 压力容器疲劳分析 147

9.2 机床弹簧夹头疲劳分析 154

第10章 稳态导电与静磁场分析 161

10.1 直流电电压分析 161

10.2 三相变压器电磁分析 164

第11章 流体动力学分析 175

11.1 罐体充水过程分析 175

11.2 离心泵空化现象分析 184

11.3 圆柱形燃烧室燃烧和辐射分析 194

11.4 水龙头冷热水混合耦合分析 203

11.5 水管管壁耦合分析 213

11.6 振动片双向流固耦合分析 221

第12章 优化设计 231

12.1 桁架支座的多目标优化 231

12.2 箱体中心铁块的流固耦合及多目标驱动优化 240

12.3 三角托架拓扑优化 258

参考文献 266

ANSYS Workbench 已应用到多个行业，其通用性、易用性已广泛被众人熟知和喜爱。本书作为ANSYS Workbench 18.0系列图书的第二本，继承了系列第一本《ANSYS Workbench 18.0有限元分析入门与应用》中实例的写作风格，集结的35个典型工程应用实例涵盖了结构线性/非线性、稳态/瞬态传热、线性/多体/显式动力、复合材料、断裂与疲劳、稳态导电与静磁场、流体及多物理场耦合、参数优化与拓扑优化等内容，是对第一本实例内容的扩展，衔接新技术应用者的需求，又是对ANSYS Workbench 相关工程应用领域能力的进一步展现。

本书中的工程实例全部来源于实际工程应用，尽量反映工程应用中的实际情况及ANSYS Workbench 的应用特点，分为结构分析类工程实例、稳态导电与静磁场分析类工程实例、流体动力学分析类工程实例、优化设计分析类工程实例。本书通过实例把Workbench的通用性及易用性淋漓尽致地呈现出来，帮助读者解决实际分析中可能遇到的问题。

本书在编写过程中力求做到通俗易懂。尽管每一个实例分析后都有点评，但建议使用前对ANSYS Workbench 有一定基础，这样效果会更好。

本书以ANSYS Workbench 18.0为基础，顺应趋势、自成体系、突出重点、注意细节、正误明确，通过35个典型工程实例对ANSYS Workbench 平台中的相应模块应用进行介绍。

全书共分12章，各章所涉及的具体内容如下：

第1章 结构线性静力分析：主要介绍两个结构线性静力分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、模型处理、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第2章 结构非线性分析：主要介绍3个结构非线性分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、接触非线性处理、大变形、材料非线性、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第3章 热力学分析：主要介绍两个热力学分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第4章 线性动力学分析：主要介绍7个线性动力学分析工程应用实例，包括模态分析、谐响应分析、响应谱分析、随机振动分析、屈曲分析的问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第5章 多体动力学分析：主要介绍两个多体动力学分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第6章 显式动力学分析：主要介绍两个显式动力学分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第7章 复合材料分析：主要介绍两个复合材料分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、网格划分、实体模型创建、层创建、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第8章 断裂力学分析：主要介绍两个断裂力学分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、断裂网格创建、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第9章 疲劳强度分析：主要介绍两个疲劳强度分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、网格划分、nCode联合应用、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第10章 稳态导电与静磁场分析：主要介绍两个稳态导电与静磁场分析工程应用实例，包括问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第11章 流体动力学分析：主要介绍6个流体动力学分析工程应用实例，包括Fluent及CFX流体单场应用、单向顺序耦合和双向耦合多场应用的问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、求解及后处理、分析点评等内容。

第12章 优化设计：主要介绍3个优化设计工程应用实例，包括参数化优化、拓扑优化应用的问题描述、材料创建、网格划分、边界施加、优化设置、求解及优化模型的后处理、分析点评等内容。

本书特色：

(1)本书工程实例全部来源于实际工程应用，以解决实际问题为出发点。

(2)词语平实，说明为主，对关键步骤，在图中用粗线方框标注提示。

(3)重在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)突出新技术应用和使用技巧讲解，展示新方法应用时兼顾新老读者。

作者在本书的编写过程中追求准确性、完整性和实用性。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进行技术交流，作者会尽快给予解答。

另外，本书配有光盘1张，其中有书中实例配套相关模型及分析源文件。

买买提明·艾尼，陈华磊