ANSYS Workbench結(jié)構(gòu)分析理論詳解與高級(jí)應(yīng)用

前言
第1章  ANSYS Workbench結(jié)構(gòu)分析的理論背景 1
1.1  ANSYS結(jié)構(gòu)靜力學(xué)有限元分析的理論
背景 1
1.1.1  有限單元法概述 1
1.1.2  單元分析與結(jié)構(gòu)分析 5
1.1.3  等參變換與數(shù)值積分 8
1.1.4  克服網(wǎng)格鎖定的單元技術(shù) 18
1.1.5  應(yīng)變和應(yīng)力的計(jì)算與后處理 23
1.2  ANSYS結(jié)構(gòu)動(dòng)力有限元分析的理論背景 32
1.2.1  結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本概念與方程 32
1.2.2  模態(tài)分析 34
1.2.3  諧響應(yīng)分析 36
1.2.4  瞬態(tài)分析 38
1.2.5  響應(yīng)譜分析 40
1.2.6  隨機(jī)振動(dòng)分析 48
1.3  ANSYS熱分析及熱應(yīng)力計(jì)算的理論背景 49
1.3.1  熱傳導(dǎo)問題的基本方程 49
1.3.2  熱傳導(dǎo)有限元分析 52
1.3.3  熱應(yīng)力計(jì)算 54
1.4  ANSYS結(jié)構(gòu)屈曲分析的理論背景 55
1.5  ANSYS結(jié)構(gòu)非線性分析的概念和理論
背景 56
1.5.1  非線性問題的基本概念和分類 56
1.5.2  結(jié)構(gòu)塑性分析的理論基礎(chǔ) 57
1.5.3  幾何非線性分析的理論基礎(chǔ) 60
1.5.4  接觸分析算法簡(jiǎn)介 63
1.5.5  非線性問題的求解方法 69
1.6  ANSYS流體-結(jié)構(gòu)耦合分析的理論背景 71
第2章  ANSYS 2019R2-R3結(jié)構(gòu)分析新環(huán)境
概覽 73
2.1  Mechanical結(jié)構(gòu)分析新環(huán)境概述 73
2.2  Mechanical界面的核心操作邏輯 82
2.3  其他輔助性界面功能區(qū) 85
第3章  ANSYS Workbench結(jié)構(gòu)分析建模思想
與方法 91
3.1  ANSYS結(jié)構(gòu)分析建模思想與單元選擇 91
3.1.1  ANSYS結(jié)構(gòu)分析建模的二次映射
思想 91
3.1.2  根據(jù)工程結(jié)構(gòu)分類選用ANSYS
單元 92
3.2  關(guān)于結(jié)構(gòu)分析的幾何模型 94
3.2.1  ANSYS Workbench的分析系統(tǒng)和Geometry組件 94
3.2.2  幾何模型的準(zhǔn)備 97
3.2.3  Mechanical中的Geometry分支 103
3.3  定義連接關(guān)系 111
3.3.1  定義接觸及基本接觸選項(xiàng) 111
3.3.2  Joint連接及相關(guān)選項(xiàng) 117
3.3.3  其他連接方式 121
3.4  Mesh、Mesh Edit及Mesh Numbering 125
3.5  Named Selection的應(yīng)用 129
3.6  Remote Point技術(shù)及其應(yīng)用 133
3.7  External Model和Mechanical Model的
定義和裝配 135
第4章  結(jié)構(gòu)分析的邊界條件與載荷 139
4.1  求解過程組織與載荷步設(shè)置 139
4.2  邊界條件及載荷類型的解釋說(shuō)明 143
4.3  實(shí)用加載方法與例題 154
4.3.1  施加于SHELL單元上的靜水壓力
例題 154
4.3.2  通過位置函數(shù)方式加載例題 160
4.3.3  Nodal Orientation在加載中的應(yīng)用 165
第5章  與應(yīng)力解答有關(guān)的問題 176
5.1  應(yīng)力奇異問題及對(duì)策 176
5.1.1  應(yīng)力奇異問題的表現(xiàn)形式與實(shí)質(zhì) 176
5.1.2  解決應(yīng)力奇異問題的若干對(duì)策 176
5.2  如何提高應(yīng)力解答的精度 177
5.2.1  單元選擇與網(wǎng)格劃分的相關(guān)考慮 177
5.2.2  應(yīng)用子模型技術(shù)精確計(jì)算局部應(yīng)
力解 177
5.2.3  應(yīng)用Convergence工具計(jì)算精確
應(yīng)力解 179
5.3  基于子模型及收斂性技術(shù)的應(yīng)力計(jì)算
實(shí)例 179
5.3.1  應(yīng)用子模型計(jì)算實(shí)體結(jié)構(gòu)的局部
應(yīng)力 179
5.3.2  應(yīng)用收斂工具計(jì)算實(shí)體結(jié)構(gòu)局部
應(yīng)力 188
5.3.3  應(yīng)用子模型計(jì)算拱殼開孔附近的
應(yīng)力 190
第6章  非線性分析專題 198
6.1  非線性分析材料參數(shù)及前處理注意事項(xiàng) 198
6.1.1  非線性材料參數(shù)的定義方法與注意
事項(xiàng) 198
6.1.2  非線性分析的單元與網(wǎng)格控制選項(xiàng) 200
6.1.3  模型幾何缺陷的引入 201
6.2  高級(jí)接觸選項(xiàng)設(shè)置 204
6.3  非線性分析的求解選項(xiàng)設(shè)置 210
6.4  非線性分析求解監(jiān)控與問題診斷 215
6.5  非線性分析例題 221
6.5.1  接觸分析例題：接觸界面調(diào)整 221
6.5.2  接觸分析例題：插銷過盈裝配與
拔拉分析 233
6.5.3  非線性屈曲分析例題：懸臂鋼板 238
第7章  結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析及應(yīng)用 252
7.1  模態(tài)分析要點(diǎn) 252
7.2  諧響應(yīng)分析要點(diǎn) 256
7.2.1  諧響應(yīng)分析的兩種求解方法 256
7.2.2  諧響應(yīng)分析的載荷與求解選項(xiàng) 257
7.2.3  諧響應(yīng)分析的結(jié)果后處理 260
7.3  瞬態(tài)分析要點(diǎn) 263
7.4  響應(yīng)譜分析及其在抗震工程中的應(yīng)用 268
7.5  隨機(jī)振動(dòng)分析要點(diǎn) 270
7.6  結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析例題 273
7.6.1  煙囪結(jié)構(gòu)的抗震分析 273
7.6.2  設(shè)備支架的諧響應(yīng)及隨機(jī)振動(dòng)分析 282
7.6.3  平臺(tái)結(jié)構(gòu)在多種激勵(lì)下的瞬態(tài)振動(dòng)
分析 312
第8章  流固耦合動(dòng)力分析 328
8.1  流固耦合實(shí)現(xiàn)方法與過程 328
8.2  流固耦合分析例題: 雙立板在流體的
擺動(dòng)模擬 329
8.2.1  問題描述 329
8.2.2  建立分析流程 329
8.2.3  瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析前處理 330
8.2.4  流體域分析前處理 335
8.2.5  系統(tǒng)耦合設(shè)置及求解 338
8.2.6  結(jié)果后處理 340
第9章  機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)及多體動(dòng)力分析 347
9.1  剛體動(dòng)力學(xué)分析 347
9.2  剛?cè)峄旌隙囿w分析 349
9.2.1  一般瞬態(tài)分析方法 349
9.2.2  部件模態(tài)綜合方法（CMS方法） 350
9.3  連桿滑塊系統(tǒng)的多體動(dòng)力學(xué)分析實(shí)例 351
9.3.1  連桿滑塊系統(tǒng)的剛體運(yùn)動(dòng)分析 351
9.3.2  剛?cè)峄旌隙囿w動(dòng)力學(xué)分析：一般
瞬態(tài)分析方法 361
9.3.3  剛?cè)峄旌隙囿w動(dòng)力學(xué)分析：CMS
方法 365
第10章  熱分析及熱應(yīng)力計(jì)算的技術(shù)要點(diǎn) 368
10.1  結(jié)構(gòu)熱分析實(shí)現(xiàn)要點(diǎn) 368
10.2  熱應(yīng)力計(jì)算方法 370
10.3  熱分析及熱應(yīng)力計(jì)算例題：換熱片 371
10.3.1  問題描述 371
10.3.2  換熱片的散熱分析 372
10.3.3  熱應(yīng)力計(jì)算 377
第11章  在Mechanical中應(yīng)用APDL Command
對(duì)象 380
11.1  APDL命令的背景知識(shí) 380
11.2  APDL命令對(duì)象在Mechanical組件
中的應(yīng)用 382
11.3  Command對(duì)象應(yīng)用舉例：梁結(jié)構(gòu)的
內(nèi)力圖 387
第12章  DesignXplorer結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法與應(yīng)用 395
12.1  結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)表述 395
12.2  ANSYS DX優(yōu)化技術(shù)及實(shí)現(xiàn)要點(diǎn) 396
12.2.1  ANSYS Workbench的參數(shù)管理與
設(shè)計(jì)點(diǎn)的概念 396
12.2.2  參數(shù)相關(guān)性、DOE與響應(yīng)面技術(shù) 399
12.2.3  目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化 405
12.3  DX優(yōu)化分析實(shí)例 409
附錄A  Workbench采用的ANSYS單元類型
說(shuō)明 417
附錄B  Engineering Data自定義材料及
材料庫(kù) 422
附錄C  高級(jí)幾何處理工具ANSYS SCDM
簡(jiǎn)介 425
參考文獻(xiàn) 460