這是一本覆蓋多學科領域分析流程的教程，一本著重解決工程實際問題的教程，一本面向於ANSYS Workbench初級和中級用戶，可以作為機械、材料、汽車和航空航天等專業的高年級本科生、研究生的參考用書，以及教師教學的參考用書。
基本介紹
- 書名：ANSYS Workbench 17.0數值模擬與實例精解
- 作者：付穌昇
- ISBN：9787115466358
- 頁數：323
- 定價：79
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2017-12-01
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,作者介紹,目錄,
內容簡介
本書以ANSYS Workbench 17.0軟體平台為基礎進行編寫，涵蓋的分析範圍領域較寬泛，主要內容包括DM幾何建模與模型清理，格線劃分，工程數據定義，Mechanical常用（前、後處理）設定，線性靜力學，動力學（模態、諧回響、隨機振動、譜分析、瞬態動力學、顯示動力學和剛體動力學等），非線性問題（接觸非線性、狀態非線性和材料非線性），屈曲分析（非線性與線性），熱分析（穩態、瞬態、相變和熱結構耦合），子模型，ACP複合材料，nCode疲勞，Fatigue Tool疲勞工具，多物理耦合場，以及DX最佳化設計等。
全書以基本理論簡述、仿真流程說明、複雜實例詳解為主線進行講解，提供詳盡的Step By Step操作流程，難能可貴的是對當前同類書籍中未能提及的重點內容進行詳細講解和舉例說明，並提供複雜問題和操作的視頻講解。讀者仔細閱讀本書並勤加練習，一定會在ANSYS Workbench軟體使用和相關工程項目計算方面有所收穫。
本書附贈45個案例的660分鐘的多媒體教學視頻及案例分析檔案，讀者可掃描二維碼自行獲取並使用。
本書適合於從事產品設計、分析與最佳化的工程技術人員，以及CAE仿真分析的愛好者自學。
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作者介紹
付穌昇：碩士，中國機械工程學會機械工程師，曾完成多項大型機械結構產品的強度、疲勞、動力學和非線性等相關計算及最佳化工作，工作於中國航天科技集團某上市集團公司技術研發中心。
目錄
第1章 ANSYS Workbench基礎介紹 12
1．1 ANSYS Workbench概述 12
1．2 ANSYS Workbench平台與模組 12
1．2．1 ANSYS Workbench啟動方式 12
1．2．2 Workbench平台界面 13
1．2．3 主選單欄 14
1．2．4 基本工具列 15
1．2．5 工具箱 15
1．2．6 項目流程圖 16
1．3 ANSYS Workbench檔案管理 16
1．4 ANSYS Workbench單位系統 17
1．5 本章小結 18
第2章 幾何建模與模型清理 19
2．1 DesignModeler概述 19
2．1．1 DesignModeler介紹 19
2．1．2 DesignModeler啟動和CAD檔案互動 19
2．1．3 DesignModeler互動界面 20
2．1．4 DesignModeler主選單欄 20
2．1．5 DesignModeler工具列 21
2．1．6 滑鼠操作 22
2．1．7 選擇過濾器 22
2．1．8 框選 22
2．1．9 選擇面板 23
2．1．10 圖形控制 23
2．1．11 彈出快捷選單 23
2．2 草圖繪製 24
2．2．1 單位制 25
2．2．2 創建新平面和平面變換 25
2．2．3 創建新草繪 26
2．2．4 草繪工具 26
2．2．5 草圖投影與援引 28
2．3 3D建模創建與工具 28
2．3．1 體和零件 28
2．3．2 3D特徵操作（【Create】選單） 29
2．3．3 高級工具（【Tools】選單） 30
2．4 參數化建模 31
2．4．1 DM參數化建模 31
2．4．2 一般CAD軟體參數化導入DM的方法 32
2．5 概念建模 33
2．5．1 創建線體 33
2．5．2 建立面 35
2．6 幾何建模實例 36
2．6．1 構件搬運台車建模實例 36
2．6．2 飛機機翼1D和2D混合建模實例 40
2．7 幾何清理實例 45
渦輪機外殼結構幾何清理簡化實例 45
2．8 本章小結 48
第3章 工程數據定義與格線劃分 49
3．1 工程數據定義基礎 49
3．1．1 Engineering Data界面 49
3．1．2 定義材料參數 50
3．1．3 添加新材料進入材料庫 51
3．1．4 賦予材料屬性 52
3．2 格線劃分技術 52
3．2．1 全局格線控制 52
3．2．2 局部格線劃分控制 55
3．2．3 虛擬拓撲 59
3．2．4 預覽和生成格線 60
3．3 格線劃分實例 61
3．3．1 裁紙凹模三維結構格線劃分 61
3．3．2 Semi-Elliptocal Crack裂紋格線劃分 63
3．3．3 旋風分離器格線劃分 65
3．3．4 三通管膨脹層格線劃分實例 67
3．3．5 簡易形狀結構快速格線劃分實例 68
3．4 本章小結 70
第4章 Workbench-Mechanical 通用設定 71
4．1 Workbench-Mechanical概述 71
4．2 Mechanical分析基本步驟 71
4．3 Mechanical互動界面 72
4．3．1 選單欄 72
4．3．2 工具列 72
4．3．3 導航樹 73
4．3．4 明細欄 73
4．3．5 圖形視窗 73
4．3．6 程式套用嚮導 74
4．4 導航樹基本分支與操作流程說明 74
4．4．1 預處理 74
4．4．2 求解模型 75
4．4．3 後處理 75
4．5 常用基本預處理操作 76
4．5．1 坐標系Coordinate Systems 76
4．5．2 命名選擇Named Selections 76
4．5．3 目標生成器Object Generator 77
4．5．4 注釋設定Annotation Preferences 77
4．5．5 自定義節點編號Mesh Numbering 78
4．5．6 遠程點Remote Point 78
4．6 本章小結 79
第5章 線性靜力學結構分析 80
5．1 線性靜力學分析基礎 80
5．1．1 2D平面問題 80
5．1．2 1D桿與梁的問題 81
5．1．3 板殼和3D結構分析 82
5．2 線性靜力學分析流程 82
5．3 線性靜力學分析載荷與支撐 83
5．3．1 慣性載荷 83
5．3．2 載荷與約束 84
5．4 結果後處理 86
5．4．1 變形 87
5．4．2 應力和應變 87
5．4．3 線性化應力 88
5．4．4 應力工具 89
5．4．5 接觸工具 90
5．4．6 疲勞工具 90
5．4．7 梁工具 90
5．4．8 探測 91
5．4．9 用戶自定義結果 91
5．4．10 圖形顯示 91
5．4．11 求解組合 92
5．4．12 收斂 92
5．4．13 應力奇異 92
5．5 靜力學結構分析實例 93
5．5．1 一榀鋼樑結構靜力學分析 93
5．5．2 電動缸銷軸結構靜力學分析 95
5．6 本章小結 99
第6章 動力學分析概述 100
6．1 動力學分析的目的 100
6．1．1 動力學分析涉及的物理現象 100
6．1．2 動力學分析類型 100
6．1．3 動力學有限元建模原則 101
6．2 通用運動控制方程 101
6．3 阻尼 102
6．3．1 單元阻尼 102
6．3．2 Alpha阻尼和Beta阻尼 102
6．3．3 常數阻尼 103
6．3．4 數值阻尼 104
6．4 本章小結 104
第7章 模態分析 105
7．1 模態分析基礎 105
7．1．1 模態分析的目的 105
7．1．2 術語和概念 105
7．1．3 振型歸一化 106
7．1．4 模態分析接觸設定 106
7．1．5 預應力設定 106
7．1．6 分析設定 106
7．1．7 參與因子與有效質量 107
7．2 模態分析基本流程 108
7．3 模態分析實例 108
簡易機翼結構預應力模態分析 108
7．4 本章小結 112
第8章 諧回響分析 113
8．1 諧回響分析基礎 113
8．1．1 諧回響分析的目的 113
8．1．2 諧回響分析的輸入與輸出 113
8．1．3 諧回響分析運動方程 113
8．1．4 諧回響分析求解方法 114
8．2 諧回響分析基本流程 114
8．3 諧回響分析實例 116
連桿結構諧回響分析 116
8．4 本章小結 121
第9章 回響譜分析 122
9．1 回響譜分析意義 122
9．2 回響譜分析基礎 122
9．2．1 回響譜的定義與產生 122
9．2．2 回響譜分析類型 123
9．2．3 單點回響譜分析 123
9．2．4 多點回響譜分析 124
9．3 回響譜分析基本流程 124
9．4 回響譜分析實例 126
石油井架地震單點回響譜分析 126
9．5 本章小結 128
第10章 隨機振動分析 129
10．1 隨機振動分析的目的 129
10．2 功率譜密度 129
10．3 隨機振動理論簡介 130
10．3．1 隨機振動計算的假設與限制 130
10．3．2 隨機振動分布規律 130
10．3．3 隨機振動理論 130
10．4 隨機振動分析基本流程 131
10．5 隨機振動分析實例 132
車用杯架隨機振動分析 132
10．6 本章小結 134
第11章 瞬態動力學分析 135
11．1 瞬態動力學分析基礎 135
11．1．1 瞬態動力學分析特點 135
11．1．2 瞬態動力學分析術語 135
11．2 瞬態動力學分析求解技術（完全法） 136
11．2．1 瞬態分析中的非線性 136
11．2．2 平衡疊代與收斂 137
11．2．3 載荷步、子步與平衡疊代 137
11．2．4 自動時間步 138
11．2．5 完全瞬態動力學的分析設定 138
11．2．6 Initial Conditions初始條件設定 139
11．2．7 載荷與約束 140
11．3 瞬態動力學分析求解技術（模態疊加法） 140
11．4 瞬態動力學分析基本流程 140
11．5 瞬態動力學分析實例 141
銅管折彎瞬態動力學分析 141
11．6 本章小結 143
第12章 剛體動力學分析 144
12．1 剛體動力學分析簡介 144
12．2 剛體動力學裝配連線 144
12．2．1 運動副（Joints） 144
12．2．2 彈簧（Springs） 145
12．2．3 接觸對關係 145
12．2．4 約束方程 145
12．3 剛體動力學分析流程 146
12．4 Motion Load載荷導入靜力學分析流程 147
12．5 剛體動力學分析實例 147
某剪下送物機構剛體動力學分析 147
12．6 本章小結 151
第13章 顯式動力學分析 152
13．1 顯式動力學分析簡介 152
13．2 顯式動力學分析流程 153
13．3 顯式動力學分析實例 154
13．3．1 易拉罐顯式動力學分析 154
13．3．2 沖錘撞擊鋼筋混凝土結構顯式動力學分析 156
13．3．3 電路板跌落顯式動力學分析 158
13．4 本章小結 161
第14章 結構非線性分析 162
14．1 非線性分析背景 162
14．1．1 結構非線性的定義 162
14．1．2 非線性行為類型 162
14．1．3 構建非線性模型 163
14．2 非線性求解與收斂 164
14．2．1 牛頓-辛普森方程 164
14．2．2 收斂與收斂判據 164
14．2．3 載荷步、時間步與平衡疊代 164
14．2．4 求解控制 165
14．2．5 重啟動控制 165
14．2．6 非線性控制 166
14．3 接觸與接觸設定 166
14．3．1 接觸的基本概念 166
14．3．2 接觸協調 167
14．3．3 探測方法 168
14．3．4 修剪接觸 168
14．3．5 穿透和滑移容差 168
14．3．6 法向接觸剛度 169
14．3．7 Pinball區域 170
14．3．8 對稱/非對稱行為 170
14．3．9 接觸中的體類型 171
14．3．10 界面處理與接觸幾何修正 171
14．3．11 接觸工具 173
14．4 率無關塑性基礎 173
14．4．1 金屬塑性背景 173
14．4．2 屈服準則 174
14．4．3 塑性流動法則 175
14．4．4 強化準則 176
14．4．5 雙線性隨動（等向）強化 176
14．4．6 多線性隨動（等向）強化 177
14．4．7 Chaboche隨動強化 177
14．4．8 Chaboche材料擬合與輸入 178
14．4．9 循環載入 179
14．5 超彈體基礎 180
14．5．1 超彈體概述 180
14．5．2 超彈體常用模型 181
14．5．3 超彈體曲線擬合方法 183
14．6 非線性分析實例 184
14．6．1 鋼板彈簧非線性分析 184
14．6．2 彈片按鈕非線性分析 187
14．6．3 密封圈擠壓非線性分析 191
14．7 本章小結 194
第15章 屈曲分析 195
15．1 屈曲分析的目的 195
15．2 特徵值屈曲分析 195
15．2．1 特徵值屈曲分析基礎 195
15．2．2 特徵值屈曲分析流程 196
15．3 非線性屈曲分析 198
15．3．1 非線性屈曲分析求解方法 198
15．3．2 非線性屈曲引入缺陷的一種方法 199
15．3．3 非線性屈曲分析求解過程 199
15．4 線性屈曲分析實例 199
電動缸活塞桿線性屈曲分析 199
15．5 非線性屈曲分析實例 202
外殼結構非線性屈曲分析 202
15．6 本章小結 204
第16章 子模型分析 205
16．1 子模型方法簡介 205
16．1．1 子模型方法定義 205
16．1．2 子模型分析方法意義 205
16．1．3 子模型計算前提 206
16．1．4 子模型分析的注意事項 206
16．2 子模型分析流程 206
16．3 子模型法分析實例 206
夾緊機構鉗型零件子模型分析實例 206
16．4 本章小結 210
第17章 熱分析 211
17．1 熱分析基礎 211
17．1．1 熱分析的目的 211
17．1．2 熱傳遞的3種基本類型 211
17．1．3 熱力學第一定律 212
17．1．4 熱分析的控制方程 212
17．1．5 熱載荷與邊界條件 213
17．2 穩態熱分析 214
17．3 瞬態熱分析與非線性熱分析 214
17．3．1 瞬態熱分析定義與考慮因素 214
17．3．2 瞬態熱分析控制方程 214
17．3．3 時間步長預測與時間積分 215
17．3．4 非線性熱分析 216
17．3．5 初始條件 217
17．4 相變分析 217
17．4．1 潛在熱量與焓 217
17．4．2 相變分析基本思路 217
17．5 熱-結構耦合分析 218
17．5．1 熱-結構耦合分析簡介 218
17．5．2 熱-結構順序耦合分析設定 219
17．6 熱分析基本過程 220
17．7 穩態熱分析實例 220
簡易城牆穩態熱分析 220
17．8 瞬態熱分析實例 222
奶瓶降溫瞬態熱分析 222
17．9 相變熱分析實例 225
鑄鋼軸相變熱分析 225
17．10 熱輻射分析實例 226
雙環結構熱輻射分析 226
17．11 本章小結 228
第18章 ACP複合材料分析 229
18．1 複合材料與ACP 229
18．2 失效準則 229
18．3 ACP分析基本流程 231
18．3．1 ACP（Pre）前處理 231
18．3．2 ACP（Pre）互動界面 232
18．3．3 Material Data設定 232
18．3．4 Element Sets與Edge Sets設定 233
18．3．5 Geometry設定 233
18．3．6 Rosettes設定 233
18．3．7 Oriented Element Sets設定 234
18．3．8 ModelingGroup設定 234
18．3．9 Solid Models設定 235
18．3．10 ACP（Post）後處理 235
18．4 複合材料ACP分析實例 235
18．4．1 風機導流罩鋪層設計 235
18．4．2 實體複合材料板組合裝配拉伸分析 239
18．5 本章小結 245
第19章 疲勞工具Fatigue Tool 246
19．1 疲勞分析概述 246
19．1．1 疲勞破壞機理 247
19．1．2 疲勞問題的分類 247
19．2 應力疲勞分析 248
19．2．1 應力定義 248
19．2．2 S-N曲線（應力壽命曲線） 248
19．2．3 平均應力的影響 249
19．2．4 疲勞強度因子（Fatigue Strength Factor） 250
19．2．5 雨流計數 250
19．2．6 Miner損傷累積 251
19．2．7 恆定振幅、比例載荷應力疲勞分析與流程 251
19．2．8 不定振幅載荷應力疲勞分析 254
19．2．9 非比例載荷疲勞分析與流程 255
19．3 應變疲勞流程 255
19．3．1 應變疲勞材料定義 255
19．3．2 平均應力修正 256
19．4 Fatigue Tool疲勞工具分析實例 257
19．4．1 雙圓形缺口板狀結構應變疲勞分析 257
19．4．2 把手結構非比例載荷應力疲勞分析 259
19．5 本章小結 262
第20章 ANSYS nCode DesignLife疲勞基礎 263
20．1 ANSYS nCode DesignLife與Workbench平台 263
20．2 ANSYS nCode DesignLife標準5框圖 263
20．2．1 FE_Input設定 264
20．2．2 Material Mapping設定 265
20．2．3 Load Mapping設定 266
20．2．4 Analysis Engine設定 267
20．2．5 Fatigue_Results_Display設定 268
20．3 預定義nCode疲勞分析流程 269
20．4 nCode應力疲勞分析實例 269
20．4．1 連桿結構應力疲勞分析 269
20．4．2 某減震鋼片隨機振動疲勞分析 274
20．4．3 托架結構焊縫疲勞分析 276
20．5 本章小結 279
第21章 多物理耦合場分析 280
21．1 Workbench多物理耦合場分析簡介 280
21．2 多物理耦合分析實例 281
21．2．1 城牆穩態熱結構耦合分析 281
21．2．2 鏡筒熱形變瞬態順序耦合分析 282
21．2．3 基於ACT的壓電梁靜力學分析 285
21．2．4 三通管熱流固耦合分析 287
21．2．5 基於ACT的泊車位移感測器測距分析 296
21．3 本章小結 299
第22章 最佳化工具Design Exploration 300
22．1 Design Exploration最佳化工具概述 300
22．2 Design Exploration分析流程 300
22．2．1 參數定義與參數設定Parameter Set 301
22．2．2 實驗設計法DOE（Design of Experiments） 303
22．2．3 參數關聯性（Parameter Correlation） 304
22．2．4 回響面（Response Surface） 305
22．2．5 Optimization（最佳化） 306
22．2．6 Six Sigma分析 308
22．3 Design Exploration最佳化分析實例 309
22．3．1 吊鉤結構回響面最佳化分析 309
22．3．2 承載鋼片6_sigma可靠性分析 313
22．4 本章小結 317
第23章 拓撲最佳化 318
23．1 ANSYS拓撲最佳化簡述 318
23．2 Shape Optimization（Beta）最佳化實例 318
基於Shape Optimization腳踏車車架拓撲最佳化 318
23．3 Ansys Topology Optimization（ACT）拓撲最佳化實例 320
23．3．1 基於ANSYS Shape Optimization（ACT）腳踏車車架拓撲最佳化 320
23．3．2 基於ANSYS Shape Optimization（ACT）機械臂拓撲最佳化 321
23．4 本章小結 323
參考文獻 324
1．1 ANSYS Workbench概述 12
1．2 ANSYS Workbench平台與模組 12
1．2．1 ANSYS Workbench啟動方式 12
1．2．2 Workbench平台界面 13
1．2．3 主選單欄 14
1．2．4 基本工具列 15
1．2．5 工具箱 15
1．2．6 項目流程圖 16
1．3 ANSYS Workbench檔案管理 16
1．4 ANSYS Workbench單位系統 17
1．5 本章小結 18
第2章 幾何建模與模型清理 19
2．1 DesignModeler概述 19
2．1．1 DesignModeler介紹 19
2．1．2 DesignModeler啟動和CAD檔案互動 19
2．1．3 DesignModeler互動界面 20
2．1．4 DesignModeler主選單欄 20
2．1．5 DesignModeler工具列 21
2．1．6 滑鼠操作 22
2．1．7 選擇過濾器 22
2．1．8 框選 22
2．1．9 選擇面板 23
2．1．10 圖形控制 23
2．1．11 彈出快捷選單 23
2．2 草圖繪製 24
2．2．1 單位制 25
2．2．2 創建新平面和平面變換 25
2．2．3 創建新草繪 26
2．2．4 草繪工具 26
2．2．5 草圖投影與援引 28
2．3 3D建模創建與工具 28
2．3．1 體和零件 28
2．3．2 3D特徵操作（【Create】選單） 29
2．3．3 高級工具（【Tools】選單） 30
2．4 參數化建模 31
2．4．1 DM參數化建模 31
2．4．2 一般CAD軟體參數化導入DM的方法 32
2．5 概念建模 33
2．5．1 創建線體 33
2．5．2 建立面 35
2．6 幾何建模實例 36
2．6．1 構件搬運台車建模實例 36
2．6．2 飛機機翼1D和2D混合建模實例 40
2．7 幾何清理實例 45
渦輪機外殼結構幾何清理簡化實例 45
2．8 本章小結 48
第3章 工程數據定義與格線劃分 49
3．1 工程數據定義基礎 49
3．1．1 Engineering Data界面 49
3．1．2 定義材料參數 50
3．1．3 添加新材料進入材料庫 51
3．1．4 賦予材料屬性 52
3．2 格線劃分技術 52
3．2．1 全局格線控制 52
3．2．2 局部格線劃分控制 55
3．2．3 虛擬拓撲 59
3．2．4 預覽和生成格線 60
3．3 格線劃分實例 61
3．3．1 裁紙凹模三維結構格線劃分 61
3．3．2 Semi-Elliptocal Crack裂紋格線劃分 63
3．3．3 旋風分離器格線劃分 65
3．3．4 三通管膨脹層格線劃分實例 67
3．3．5 簡易形狀結構快速格線劃分實例 68
3．4 本章小結 70
第4章 Workbench-Mechanical 通用設定 71
4．1 Workbench-Mechanical概述 71
4．2 Mechanical分析基本步驟 71
4．3 Mechanical互動界面 72
4．3．1 選單欄 72
4．3．2 工具列 72
4．3．3 導航樹 73
4．3．4 明細欄 73
4．3．5 圖形視窗 73
4．3．6 程式套用嚮導 74
4．4 導航樹基本分支與操作流程說明 74
4．4．1 預處理 74
4．4．2 求解模型 75
4．4．3 後處理 75
4．5 常用基本預處理操作 76
4．5．1 坐標系Coordinate Systems 76
4．5．2 命名選擇Named Selections 76
4．5．3 目標生成器Object Generator 77
4．5．4 注釋設定Annotation Preferences 77
4．5．5 自定義節點編號Mesh Numbering 78
4．5．6 遠程點Remote Point 78
4．6 本章小結 79
第5章 線性靜力學結構分析 80
5．1 線性靜力學分析基礎 80
5．1．1 2D平面問題 80
5．1．2 1D桿與梁的問題 81
5．1．3 板殼和3D結構分析 82
5．2 線性靜力學分析流程 82
5．3 線性靜力學分析載荷與支撐 83
5．3．1 慣性載荷 83
5．3．2 載荷與約束 84
5．4 結果後處理 86
5．4．1 變形 87
5．4．2 應力和應變 87
5．4．3 線性化應力 88
5．4．4 應力工具 89
5．4．5 接觸工具 90
5．4．6 疲勞工具 90
5．4．7 梁工具 90
5．4．8 探測 91
5．4．9 用戶自定義結果 91
5．4．10 圖形顯示 91
5．4．11 求解組合 92
5．4．12 收斂 92
5．4．13 應力奇異 92
5．5 靜力學結構分析實例 93
5．5．1 一榀鋼樑結構靜力學分析 93
5．5．2 電動缸銷軸結構靜力學分析 95
5．6 本章小結 99
第6章 動力學分析概述 100
6．1 動力學分析的目的 100
6．1．1 動力學分析涉及的物理現象 100
6．1．2 動力學分析類型 100
6．1．3 動力學有限元建模原則 101
6．2 通用運動控制方程 101
6．3 阻尼 102
6．3．1 單元阻尼 102
6．3．2 Alpha阻尼和Beta阻尼 102
6．3．3 常數阻尼 103
6．3．4 數值阻尼 104
6．4 本章小結 104
第7章 模態分析 105
7．1 模態分析基礎 105
7．1．1 模態分析的目的 105
7．1．2 術語和概念 105
7．1．3 振型歸一化 106
7．1．4 模態分析接觸設定 106
7．1．5 預應力設定 106
7．1．6 分析設定 106
7．1．7 參與因子與有效質量 107
7．2 模態分析基本流程 108
7．3 模態分析實例 108
簡易機翼結構預應力模態分析 108
7．4 本章小結 112
第8章 諧回響分析 113
8．1 諧回響分析基礎 113
8．1．1 諧回響分析的目的 113
8．1．2 諧回響分析的輸入與輸出 113
8．1．3 諧回響分析運動方程 113
8．1．4 諧回響分析求解方法 114
8．2 諧回響分析基本流程 114
8．3 諧回響分析實例 116
連桿結構諧回響分析 116
8．4 本章小結 121
第9章 回響譜分析 122
9．1 回響譜分析意義 122
9．2 回響譜分析基礎 122
9．2．1 回響譜的定義與產生 122
9．2．2 回響譜分析類型 123
9．2．3 單點回響譜分析 123
9．2．4 多點回響譜分析 124
9．3 回響譜分析基本流程 124
9．4 回響譜分析實例 126
石油井架地震單點回響譜分析 126
9．5 本章小結 128
第10章 隨機振動分析 129
10．1 隨機振動分析的目的 129
10．2 功率譜密度 129
10．3 隨機振動理論簡介 130
10．3．1 隨機振動計算的假設與限制 130
10．3．2 隨機振動分布規律 130
10．3．3 隨機振動理論 130
10．4 隨機振動分析基本流程 131
10．5 隨機振動分析實例 132
車用杯架隨機振動分析 132
10．6 本章小結 134
第11章 瞬態動力學分析 135
11．1 瞬態動力學分析基礎 135
11．1．1 瞬態動力學分析特點 135
11．1．2 瞬態動力學分析術語 135
11．2 瞬態動力學分析求解技術（完全法） 136
11．2．1 瞬態分析中的非線性 136
11．2．2 平衡疊代與收斂 137
11．2．3 載荷步、子步與平衡疊代 137
11．2．4 自動時間步 138
11．2．5 完全瞬態動力學的分析設定 138
11．2．6 Initial Conditions初始條件設定 139
11．2．7 載荷與約束 140
11．3 瞬態動力學分析求解技術（模態疊加法） 140
11．4 瞬態動力學分析基本流程 140
11．5 瞬態動力學分析實例 141
銅管折彎瞬態動力學分析 141
11．6 本章小結 143
第12章 剛體動力學分析 144
12．1 剛體動力學分析簡介 144
12．2 剛體動力學裝配連線 144
12．2．1 運動副（Joints） 144
12．2．2 彈簧（Springs） 145
12．2．3 接觸對關係 145
12．2．4 約束方程 145
12．3 剛體動力學分析流程 146
12．4 Motion Load載荷導入靜力學分析流程 147
12．5 剛體動力學分析實例 147
某剪下送物機構剛體動力學分析 147
12．6 本章小結 151
第13章 顯式動力學分析 152
13．1 顯式動力學分析簡介 152
13．2 顯式動力學分析流程 153
13．3 顯式動力學分析實例 154
13．3．1 易拉罐顯式動力學分析 154
13．3．2 沖錘撞擊鋼筋混凝土結構顯式動力學分析 156
13．3．3 電路板跌落顯式動力學分析 158
13．4 本章小結 161
第14章 結構非線性分析 162
14．1 非線性分析背景 162
14．1．1 結構非線性的定義 162
14．1．2 非線性行為類型 162
14．1．3 構建非線性模型 163
14．2 非線性求解與收斂 164
14．2．1 牛頓-辛普森方程 164
14．2．2 收斂與收斂判據 164
14．2．3 載荷步、時間步與平衡疊代 164
14．2．4 求解控制 165
14．2．5 重啟動控制 165
14．2．6 非線性控制 166
14．3 接觸與接觸設定 166
14．3．1 接觸的基本概念 166
14．3．2 接觸協調 167
14．3．3 探測方法 168
14．3．4 修剪接觸 168
14．3．5 穿透和滑移容差 168
14．3．6 法向接觸剛度 169
14．3．7 Pinball區域 170
14．3．8 對稱/非對稱行為 170
14．3．9 接觸中的體類型 171
14．3．10 界面處理與接觸幾何修正 171
14．3．11 接觸工具 173
14．4 率無關塑性基礎 173
14．4．1 金屬塑性背景 173
14．4．2 屈服準則 174
14．4．3 塑性流動法則 175
14．4．4 強化準則 176
14．4．5 雙線性隨動（等向）強化 176
14．4．6 多線性隨動（等向）強化 177
14．4．7 Chaboche隨動強化 177
14．4．8 Chaboche材料擬合與輸入 178
14．4．9 循環載入 179
14．5 超彈體基礎 180
14．5．1 超彈體概述 180
14．5．2 超彈體常用模型 181
14．5．3 超彈體曲線擬合方法 183
14．6 非線性分析實例 184
14．6．1 鋼板彈簧非線性分析 184
14．6．2 彈片按鈕非線性分析 187
14．6．3 密封圈擠壓非線性分析 191
14．7 本章小結 194
第15章 屈曲分析 195
15．1 屈曲分析的目的 195
15．2 特徵值屈曲分析 195
15．2．1 特徵值屈曲分析基礎 195
15．2．2 特徵值屈曲分析流程 196
15．3 非線性屈曲分析 198
15．3．1 非線性屈曲分析求解方法 198
15．3．2 非線性屈曲引入缺陷的一種方法 199
15．3．3 非線性屈曲分析求解過程 199
15．4 線性屈曲分析實例 199
電動缸活塞桿線性屈曲分析 199
15．5 非線性屈曲分析實例 202
外殼結構非線性屈曲分析 202
15．6 本章小結 204
第16章 子模型分析 205
16．1 子模型方法簡介 205
16．1．1 子模型方法定義 205
16．1．2 子模型分析方法意義 205
16．1．3 子模型計算前提 206
16．1．4 子模型分析的注意事項 206
16．2 子模型分析流程 206
16．3 子模型法分析實例 206
夾緊機構鉗型零件子模型分析實例 206
16．4 本章小結 210
第17章 熱分析 211
17．1 熱分析基礎 211
17．1．1 熱分析的目的 211
17．1．2 熱傳遞的3種基本類型 211
17．1．3 熱力學第一定律 212
17．1．4 熱分析的控制方程 212
17．1．5 熱載荷與邊界條件 213
17．2 穩態熱分析 214
17．3 瞬態熱分析與非線性熱分析 214
17．3．1 瞬態熱分析定義與考慮因素 214
17．3．2 瞬態熱分析控制方程 214
17．3．3 時間步長預測與時間積分 215
17．3．4 非線性熱分析 216
17．3．5 初始條件 217
17．4 相變分析 217
17．4．1 潛在熱量與焓 217
17．4．2 相變分析基本思路 217
17．5 熱-結構耦合分析 218
17．5．1 熱-結構耦合分析簡介 218
17．5．2 熱-結構順序耦合分析設定 219
17．6 熱分析基本過程 220
17．7 穩態熱分析實例 220
簡易城牆穩態熱分析 220
17．8 瞬態熱分析實例 222
奶瓶降溫瞬態熱分析 222
17．9 相變熱分析實例 225
鑄鋼軸相變熱分析 225
17．10 熱輻射分析實例 226
雙環結構熱輻射分析 226
17．11 本章小結 228
第18章 ACP複合材料分析 229
18．1 複合材料與ACP 229
18．2 失效準則 229
18．3 ACP分析基本流程 231
18．3．1 ACP（Pre）前處理 231
18．3．2 ACP（Pre）互動界面 232
18．3．3 Material Data設定 232
18．3．4 Element Sets與Edge Sets設定 233
18．3．5 Geometry設定 233
18．3．6 Rosettes設定 233
18．3．7 Oriented Element Sets設定 234
18．3．8 ModelingGroup設定 234
18．3．9 Solid Models設定 235
18．3．10 ACP（Post）後處理 235
18．4 複合材料ACP分析實例 235
18．4．1 風機導流罩鋪層設計 235
18．4．2 實體複合材料板組合裝配拉伸分析 239
18．5 本章小結 245
第19章 疲勞工具Fatigue Tool 246
19．1 疲勞分析概述 246
19．1．1 疲勞破壞機理 247
19．1．2 疲勞問題的分類 247
19．2 應力疲勞分析 248
19．2．1 應力定義 248
19．2．2 S-N曲線（應力壽命曲線） 248
19．2．3 平均應力的影響 249
19．2．4 疲勞強度因子（Fatigue Strength Factor） 250
19．2．5 雨流計數 250
19．2．6 Miner損傷累積 251
19．2．7 恆定振幅、比例載荷應力疲勞分析與流程 251
19．2．8 不定振幅載荷應力疲勞分析 254
19．2．9 非比例載荷疲勞分析與流程 255
19．3 應變疲勞流程 255
19．3．1 應變疲勞材料定義 255
19．3．2 平均應力修正 256
19．4 Fatigue Tool疲勞工具分析實例 257
19．4．1 雙圓形缺口板狀結構應變疲勞分析 257
19．4．2 把手結構非比例載荷應力疲勞分析 259
19．5 本章小結 262
第20章 ANSYS nCode DesignLife疲勞基礎 263
20．1 ANSYS nCode DesignLife與Workbench平台 263
20．2 ANSYS nCode DesignLife標準5框圖 263
20．2．1 FE_Input設定 264
20．2．2 Material Mapping設定 265
20．2．3 Load Mapping設定 266
20．2．4 Analysis Engine設定 267
20．2．5 Fatigue_Results_Display設定 268
20．3 預定義nCode疲勞分析流程 269
20．4 nCode應力疲勞分析實例 269
20．4．1 連桿結構應力疲勞分析 269
20．4．2 某減震鋼片隨機振動疲勞分析 274
20．4．3 托架結構焊縫疲勞分析 276
20．5 本章小結 279
第21章 多物理耦合場分析 280
21．1 Workbench多物理耦合場分析簡介 280
21．2 多物理耦合分析實例 281
21．2．1 城牆穩態熱結構耦合分析 281
21．2．2 鏡筒熱形變瞬態順序耦合分析 282
21．2．3 基於ACT的壓電梁靜力學分析 285
21．2．4 三通管熱流固耦合分析 287
21．2．5 基於ACT的泊車位移感測器測距分析 296
21．3 本章小結 299
第22章 最佳化工具Design Exploration 300
22．1 Design Exploration最佳化工具概述 300
22．2 Design Exploration分析流程 300
22．2．1 參數定義與參數設定Parameter Set 301
22．2．2 實驗設計法DOE（Design of Experiments） 303
22．2．3 參數關聯性（Parameter Correlation） 304
22．2．4 回響面（Response Surface） 305
22．2．5 Optimization（最佳化） 306
22．2．6 Six Sigma分析 308
22．3 Design Exploration最佳化分析實例 309
22．3．1 吊鉤結構回響面最佳化分析 309
22．3．2 承載鋼片6_sigma可靠性分析 313
22．4 本章小結 317
第23章 拓撲最佳化 318
23．1 ANSYS拓撲最佳化簡述 318
23．2 Shape Optimization（Beta）最佳化實例 318
基於Shape Optimization腳踏車車架拓撲最佳化 318
23．3 Ansys Topology Optimization（ACT）拓撲最佳化實例 320
23．3．1 基於ANSYS Shape Optimization（ACT）腳踏車車架拓撲最佳化 320
23．3．2 基於ANSYS Shape Optimization（ACT）機械臂拓撲最佳化 321
23．4 本章小結 323
參考文獻 324
