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| 編輯推薦： |
ANSYS软件资深技术支持专家全新力作
内容系统全面，涵盖结构分析各个领域
理论实践相结合，讲解深入浅出
适用ANSYSWorkbench 2019R2及以上版本
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| 內容簡介： |
作者将ANSYS Workbench结构分析用户常见的各种疑难问题，结合ANSYS官方资料和长期从事ANSYS技术支持工作的经验，归纳为十余个技术专题，形成本书。本书基于ANSYS 2019R2及以上版本。内容包括结构分析的理论背景、仿真几何模型的准备、部件的装配与连接、网格划分与网格编辑、外部模型的装配、载荷和边界条件、应力奇异和应力解答的精度问题、高级接触选项、非线性分析的监控与故障诊断、结构动力学分析专题、流固耦合分析、多体动力学分析与动力子结构方法、热传导与热应力计算、APDL Command对象使用、结构优化设计、Workbench建模选项对应的ANSYS单元与选项说明等。
本书的特色是结合算例对相关问题进行分析和讲解，可以帮助读者有效地提升理论水平和软件应用水平，在使用ANSYS进行结构分析过程中做到概念清晰、心中有数。
本书适合作为机械、车辆、航空、土木、力学等相关工科专业研究生或高年级本科生学习有限元分析及ANSYS软件应用课程的参考书，也适合从事结构分析的工程技术人员和ANSYS软件用户作为自学教材使用。
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| 目錄：
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前言
第1章 ANSYS Workbench结构分析的理论背景 1
1.1 ANSYS结构静力学有限元分析的理论
背景 1
1.1.1 有限单元法概述 1
1.1.2 单元分析与结构分析 5
1.1.3 等参变换与数值积分 8
1.1.4 克服网格锁定的单元技术 18
1.1.5 应变和应力的计算与后处理 23
1.2 ANSYS结构动力有限元分析的理论背景 32
1.2.1 结构动力学的基本概念与方程 32
1.2.2 模态分析 34
1.2.3 谐响应分析 36
1.2.4 瞬态分析 38
1.2.5 响应谱分析 40
1.2.6随机振动分析 48
1.3 ANSYS热分析及热应力计算的理论背景 49
1.3.1 热传导问题的基本方程 49
1.3.2 热传导有限元分析 52
1.3.3 热应力计算 54
1.4 ANSYS结构屈曲分析的理论背景 55
1.5 ANSYS结构非线性分析的概念和理论
背景 56
1.5.1 非线性问题的基本概念和分类 56
1.5.2 结构塑性分析的理论基础 57
1.5.3 几何非线性分析的理论基础 60
1.5.4 接触分析算法简介 63
1.5.5 非线性问题的求解方法 69
1.6 ANSYS流体-结构耦合分析的理论背景 71
第2章 ANSYS 2019R2-R3结构分析新环境
概览 73
2.1 Mechanical结构分析新环境概述 73
2.2 Mechanical界面的核心操作逻辑 82
2.3 其他辅助性界面功能区 85
第3章 ANSYS Workbench结构分析建模思想
与方法 91
3.1 ANSYS结构分析建模思想与单元选择 91
3.1.1 ANSYS结构分析建模的二次映射
思想 91
3.1.2 根据工程结构分类选用ANSYS
单元 92
3.2 关于结构分析的几何模型 94
3.2.1 ANSYS Workbench的分析系统和Geometry组件 94
3.2.2 几何模型的准备 97
3.2.3 Mechanical中的Geometry分支 103
3.3 定义连接关系 111
3.3.1 定义接触及基本接触选项 111
3.3.2 Joint连接及相关选项 117
3.3.3 其他连接方式 121
3.4 Mesh、Mesh Edit及Mesh Numbering 125
3.5 Named Selection的应用 129
3.6 Remote Point技术及其应用 133
3.7 External Model和Mechanical Model的
定义和装配 135
第4章 结构分析的边界条件与载荷 139
4.1 求解过程组织与载荷步设置 139
4.2 边界条件及载荷类型的解释说明 143
4.3 实用加载方法与例题 154
4.3.1 施加于SHELL单元上的静水压力
例题 154
4.3.2 通过位置函数方式加载例题 160
4.3.3 Nodal Orientation在加载中的应用 165
第5章 与应力解答有关的问题 176
5.1 应力奇异问题及对策 176
5.1.1 应力奇异问题的表现形式与实质 176
5.1.2 解决应力奇异问题的若干对策 176
5.2 如何提高应力解答的精度 177
5.2.1 单元选择与网格划分的相关考虑 177
5.2.2 应用子模型技术精确计算局部应
力解 177
5.2.3 应用Convergence工具计算精确
应力解 179
5.3 基于子模型及收敛性技术的应力计算
实例 179
5.3.1 应用子模型计算实体结构的局部
应力 179
5.3.2 应用收敛工具计算实体结构局部
应力 188
5.3.3 应用子模型计算拱壳开孔附近的
应力 190
第6章 非线性分析专题 198
6.1 非线性分析材料参数及前处理注意事项 198
6.1.1 非线性材料参数的定义方法与注意
事项 198
6.1.2 非线性分析的单元与网格控制选项 200
6.1.3 模型几何缺陷的引入 201
6.2 高级接触选项设置 204
6.3 非线性分析的求解选项设置 210
6.4 非线性分析求解监控与问题诊断 215
6.5 非线性分析例题 221
6.5.1 接触分析例题：接触界面调整 221
6.5.2 接触分析例题：插销过盈装配与
拔拉分析 233
6.5.3 非线性屈曲分析例题：悬臂钢板 238
第7章 结构动力学分析及应用 252
7.1 模态分析要点 252
7.2 谐响应分析要点 256
7.2.1 谐响应分析的两种求解方法 256
7.2.2 谐响应分析的载荷与求解选项 257
7.2.3 谐响应分析的结果后处理 260
7.3 瞬态分析要点 263
7.4 响应谱分析及其在抗震工程中的应用 268
7.5 随机振动分析要点 270
7.6 结构动力学分析例题 273
7.6.1 烟囱结构的抗震分析 273
7.6.2 设备支架的谐响应及随机振动分析 282
7.6.3 平台结构在多种激励下的瞬态振动
分析 312
第8章 流固耦合动力分析 328
8.1 流固耦合实现方法与过程 328
8.2 流固耦合分析例题： 双立板在流体的
摆动模拟 329
8.2.1 问题描述 329
8.2.2 建立分析流程 329
8.2.3 瞬态结构分析前处理 330
8.2.4 流体域分析前处理 335
8.2.5 系统耦合设置及求解 338
8.2.6 结果后处理 340
第9章机构运动及多体动力分析 347
9.1 刚体动力学分析 347
9.2 刚柔混合多体分析 349
9.2.1 一般瞬态分析方法 349
9.2.2 部件模态综合方法（CMS方法） 350
9.3 连杆滑块系统的多体动力学分析实例 351
9.3.1 连杆滑块系统的刚体运动分析 351
9.3.2 刚柔混合多体动力学分析：一般
瞬态分析方法 361
9.3.3 刚柔混合多体动力学分析：CMS
方法 365
第10章 热分析及热应力计算的技术要点 368
10.1 结构热分析实现要点 368
10.2 热应力计算方法 370
10.3 热分析及热应力计算例题：换热片 371
10.3.1 问题描述 371
10.3.2 换热片的散热分析 372
10.3.3 热应力计算 377
第11章 在Mechanical中应用APDL Command
对象 380
11.1 APDL命令的背景知识 380
11.2 APDL命令对象在Mechanical组件
中的应用 382
11.3 Command对象应用举例：梁结构的
内力图 387
第12章 DesignXplorer结构优化方法与应用 395
12.1 结构优化问题的数学表述 395
12.2 ANSYS DX优化技术及实现要点 396
12.2.1 ANSYS Workbench的参数管理与
设计点的概念 396
12.2.2 参数相关性、DOE与响应面技术 399
12.2.3 目标驱动优化 405
12.3 DX优化分析实例 409
附录A Workbench采用的ANSYS单元类型
说明 417
附录BEngineering Data自定义材料及
材料库 422
附录C 高级几何处理工具ANSYS SCDM
简介 425
参考文献 460
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| 內容試閱：
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近年来，由于ANSYS Workbench分析环境为用户提供了更加高效、直观以及工程化的GUI，使有限元分析变得更容易上手，显著降低了操作难度和应用门槛，使得应用Workbench进行结构分析的用户数量有了很大的突破。但是相应地，一系列问题也随之出现。一方面，大量初级用户尽管很快掌握了基本的界面操作，但由于缺乏系统的理论知识，在建模和分析过程中经常感觉到心里没底，不清楚相关的操作和选项对分析结果会产生什么样的影响，对计算结果经常无法给出合理的判断和解释；另一方面，由ANSYS传统界面迁移来的老用户也有各种新的疑惑，比如，不清楚Workbench的界面操作与传统的ANSYS命令选项之间的对应关系，不清楚计算中具体使用的单元类型及选项等。加之，ANSYS结构分析模块的软件授权方式也有所改变，将通用结构分析、疲劳分析、多体动力学分析、显式动力学分析、水动力学分析、复合材料前后处理、高级几何建模与编辑等模块作为一个整体，为用户提供了更加全面综合的解决方案，因此也涉及更为广泛的应用问题。
为了帮助广大Workbench环境下的结构分析用户能够系统和全面地提升应用水平，作者根据长期从事ANSYS软件应用以及技术支持工作的经验，针对用户经常遇到的疑难问题，结合ANSYS官方培训手册、理论手册及软件操作手册等内容，归纳形成了本书中的十余个技术专题。在每一专题中均结合算例，对相关的概念原理、易错问题和疑难问题进行系统地讲解和阐释，旨在帮助读者较快地提升理论水平和软件应用水平，以便后续在Workbench环境下进行结构分析的过程中做到概念清晰、心中有数。
本书第1章结合ANSYS理论手册系统地介绍Workbench结构分析用户必备的理论基础和相关背景知识。第2章介绍2019R2-R3版本中Mechanical组件的界面更新情况。第3章系统地介绍与仿真分析模型有关的问题，涉及建模的二次映射思想、单元类型及选择、仿真几何模型的准备、部件的装配与连接、网格划分与网格编辑、Named Selection、RemotePoint技术、External Model与Mechanical Model的导入与装配等问题。第4章介绍ANSYS结构分析的求解过程组织、载荷步设置、边界条件与载荷等问题，对Mechanical中的各种边界条件、载荷类型进行了详细地解释和说明，并结合算例介绍了一些实用的加载方法。第5章围绕结构的应力解答相关的问题，讨论了提高应力解答精度的几种方法，对应力奇异问题也进行了讨论。第6章为结构非线性分析专题，主要介绍了非线性分析建模注意事项、几何缺陷的引入、屈曲分析、高级接触选项、一般非线性分析选项、求解监控方法和故障诊断排除等问题，并通过典型例题来讨论相关的问题。第7章介绍ANSYS结构动力学分析专题，内容包括模态分析、谐响应分析、瞬态分析、响应谱分析以及随机振动分析的实施要点及结果的解释，结合典型算例进行了讲解。第8章介绍基于System Coupling组件的流固耦合动力分析方法与应用。第9章介绍多体动力学分析的有关问题，包括刚体动力分析、刚柔混合动力学分析、CMS方法等内容，并结合实例进行了讲解。第10章介绍固体结构热传导和热应力计算的技术要点和注意事项，重点介绍了各种热分析的边界条件及热应力计算的选项。第11章介绍在Mechanical组件中使用APDL Command对象的方法，并提供了计算例题。第12章介绍基于DesignXplorer的结构优化设计方法与应用要点。书后提供了几个附录，分别介绍Workbench建模选项与ANSYS单元类型的对应关系、Engineering Data中自定义材料及自定义材料库的方法、高级几何处理工具SCDM基本使用方法。书末列出了本书编写过程中的主要参考文献。
本书主要由尚晓江、孟志华编写，邱峰、胡凡金、王文强、夏峰等参与了讨论及部分算例测试工作，并为本书提供了很多好的思路，谨致谢意。此外，还要特别感谢中国水利水电出版社杨元泓编辑对本书的大力支持和帮助。
由于ANSYS技术涉及面广，加之时间仓促和编者认识水平的局限，书中不当和疏漏之处在所难免，欢迎广大读者朋友批评、指正，作者微信：83032081。
编 者
2020年1月
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