ANSYS Workbench 15.0结构分析快速入门、进阶与精通.pdf

ANSYS 认证工程师成长之路丛书 ANSYS Workbench 15.0 结构分析快速入门、进阶与精通（配全程视频教程）北京兆迪科技有限公司 编著 内 容 简 介 本书是全面、系统学习和运用 ANSYS Workbench 15.0 有限元结构分析的快速入门、进阶与精通的书籍，全书共 9 章，从最基础的 ANSYS Workbench 15.0 安装和使用方法开始讲起，以循序渐进的方式详细讲解了 ANSYS Workbench 15.0 的软件配置与基本操作、几何建模、网格划分、载荷定义、约束定义、线性静力结构分析和非线性结构分析等，书中还配有大量的实际综合应用案例。本书讲解所使用的模型和应用案例覆盖了不同行业，具有很强的实用性和广泛的适用性。在内容安排上，书中结合大量的实例对 ANSYS 有限元结构分析一些抽象的概念、命令、功能和应用技巧进行讲解，通俗易懂，化深奥为简易；另外，本书所举范例均为一线实际产品，这样的安排能使读者较快地进入结构分析实战状态；在写作方式上，本书紧贴软件的真实界面进行讲解，使读者能够直观、准确地操作软件，提高学习效率。本书附带 1 张多媒体 DVD 教学光盘，制作了与本书全程同步的语音视频文件，含 259 段（集）ANSYS 应用技巧和具有针对性实例的教学视频（全部提供语音教学视频），时长达 9.1 小时（546 分钟）。光盘还包含了本书所有的素材文件、练习文件和范例的源文件。读者在学习本书后，能够迅速地运用 ANSYS 软件来完成复杂产品的有限元结构分析工作。本书可作为工程技术人员的 ANSYS 自学教程和参考书籍，也可供大专院校机械类专业的师生教与学参考使用。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 ANSYS Workbench 15.0 结构分析快速入门、进阶与精通/北京兆迪科技有限公司编著.北京：电子工业 出版社，2016.8（ANSYS 认证工程师成长之路丛书）配全程视频教程 ISBN 978-7-121-29365-8.A.北.有限元分析应用软件.O241.82-39 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2016）第 157838 号 策划编辑：管晓伟 责任编辑：管晓伟 特约编辑：李兴 等 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编：100036 开 本：7871092 1/16 印张：29.5 字数：708 千字 版 次：2016 年 8 月第 1 版 印 次：2016 年 8 月第 1 次印刷 定 价：69.90 元（含多媒体 DVD 光盘 1 张）凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。本书咨询联系方式：（010）88254460，。III 前 言 ANSYS 是美国 ANSYS 公司推出的一款功能强大的大型分析软件系统，其功能涵盖了产品的结构、频率、流体、热力、电场、磁场和声场等的分析，应用范围涉及汽车、机械、航空航天、造船、通用机械、数控加工、医疗、玩具和电子等诸多领域。最新的 ANSYS Workbench 15.0 版本扩展了 ANSYS 系列产品的集成与多物理场的综合应用。从总体看，ANSYS Workbench 15.0 的新优势主要体现在三个领域：扩展了工程应用，复杂系统的仿真、高性能计算（HPC）的驱动创新。本书是 ANSYS Workbench 15.0 结构分析快速入门、进阶与精通教程，其特色如下。?前呼后应，浑然一体。前呼后应，浑然一体。书中各章节相互关联，环环相扣，书中后面的网格划分、线性结构分析、非线性结构分析和 ANSYS 结构分析实际综合应用等章节中的许多实例或案例，都在前面的几何建模章节中详细讲述了它们的三维建模方法和过程，这样的安排有利于迅速提升读者的软件综合应用能力，使读者既能三维建模，又能进行分析，这样无疑会极大地提升读者的职业竞争力。?本书实例、范例、案例丰富。本书实例、范例、案例丰富。对软件中的主要命令和功能，先结合简单的实例进行讲解，然后安排一些较复杂的综合范例或案例，帮助读者深入理解和灵活应用。另外，本书中大量的实例、范例、案例，如果详细叙述则需要更多的纸张，由于纸质容量有限（增加纸张页数势必增加书的定价），因而将这些实例、范例、案例的详细操作视频（含语音讲解）存入到随书光盘中，读者借助随书光盘则可以进一步迅速提高软件使用能力和技巧。?讲解详细，条理清晰。讲解详细，条理清晰。保证自学的读者能独立学习和运用 ANSYS Workbench 15.0 软件。?写法独特。写法独特。采用ANSYS 软件中真实的对话框、操控板和按钮等进行讲解，使初学者能够直观、准确地操作软件，从而大大提高学习效率。?附加值极高。附加值极高。本书附带 1 张多媒体 DVD 教学光盘，制作了 259 段（集）ANSYS 应用技巧和具有针对性实例的教学视频（全部提供语音教学视频），时长达 9.1 小时（546分钟），可以帮助读者轻松、高效地学习。本书主要编写人员来自北京兆迪科技有限公司，该公司专门从事 CAD/CAM/CAE 技术的研究、开发、咨询及产品设计与制造服务，并提供 ANSYS、CATIA、UG、Creo、Adams 等软件的专业培训及技术咨询。本书由北京兆迪科技有限公司编著，参加编写的人员有詹友刚、王焕田、刘静、雷保珍、刘海起、魏俊岭、任慧华、詹路、冯元超、刘江波、周涛、段进敏、赵枫、邵为龙、侯俊飞、龙宇、施志杰、詹棋、高政、孙润、李倩倩、黄红霞、尹泉、李行、詹超、尹佩文。本书虽然经过多次审校，但是仍不免有疏漏之处，恳请广大读者予以指正。电子邮箱： 咨询电话：010-82176248，010-82176249。编 者 IV 本 书 导 读本 书 导 读 为了能更好地学习本书的知识，请您仔细阅读下面的内容。【写作软件蓝本】本书采用的写作蓝本是ANSYS Workbench 15.0版。【写作计算机操作系统】本书使用的操作系统为 Windows7 专业版，系统主题采用 Windows 经典主题。【光盘使用说明】为了使读者方便、高效地学习本书，特将本书中所有的练习文件，素材源文件，已完成的实例、范例或案例文件和视频语音讲解文件等按章节顺序放入随书附带的光盘中，读者在学习过程中可以打开相应的文件进行操作、练习和查看视频。本书附带多媒体 DVD 教学光盘 1 张，建议读者在学习本书前，先将 DVD 光盘中的所有内容复制到计算机硬盘的 D 盘中。在光盘的 an15.01 目录下共有两个子文件夹。（1）work 子文件夹：包含本书全部已完成的实例、范例或案例文件。（2）video 子文件夹：包含本书讲解中所有的视频文件（含语音讲解），学习时，直接双击某个视频文件即可播放。光盘中带有“ok”扩展名的文件或文件夹表示已完成的实例、范例或案例。【本书约定】?本书中有关鼠标操作的简略表述说明如下。?单击：将鼠标指针移至某位置处，然后按一下鼠标的左键。?双击：将鼠标指针移至某位置处，然后连续快速地按两次鼠标的左键。?右击：将鼠标指针移至某位置处，然后按一下鼠标的右键。?单击中键：将鼠标指针移至某位置处，然后按一下鼠标的中键。?滚动中键：只是滚动鼠标的中键，而不是按中键。?选择（选取）某对象：将鼠标指针移至某对象上，单击以选取该对象。?拖拽某对象：将鼠标指针移至某对象上，然后按下鼠标的左键不放，同时移 V动鼠标，将该对象移动到指定的位置后再松开鼠标的左键。?本书涉及的所有参数，限于软件的特殊性，一律与对应图一致，作为正体表述。?本书中的操作步骤分为“任务”和“步骤”两个级别，说明如下。?对于一般的软件操作，每个操作步骤以开始。例如，下面是草绘环境中绘制矩形操作步骤的表述。?单击“Draw”栏中的按钮。?定义矩形的第一个角点。在图形区某位置单击，放置矩形的一个角点，然后将该矩形拖至所需大小。?定义矩形的第二个角点。再次单击，放置矩形的另一个角点。此时，系统即在两个角点间绘制一个矩形。?视每个“步骤”操作的复杂程度，其下面可含有多级子操作。例如，下可能包含（1）、（2）、（3）等子操作，（1）子操作下可能包含、等子操作，子操作下可能包含 a）、b）、c）等子操作。?对于多个任务的操作，则每个“任务”冠以、等，每个“任务”操作下则包含“步骤”级别的操作。?由于已建议读者将随书光盘中的所有文件复制到计算机硬盘的 D 盘中，所以书中在要求设置工作目录或打开光盘文件时，所述的路径均以“D：”开始。【技术支持】本书主要编写人员均来自北京兆迪科技有限公司，该公司专门从事 CAD/CAM/CAE 技术的研究、开发、咨询及产品设计与制造服务，并提供 ANSYS、UG、CATIA、Creo、Adams 等软件的专业培训及技术咨询。读者在学习本书的过程中如果遇到问题，可通过访问该公司的网站http:/ 来获得技术支持。咨询电话：010-82176248，010-82176249。VI 目 录 第 1 章 ANSYS Workbench 基础.1 1.1 有限元 CAE 设计优势.1 1.2 ANSYS Workbench 概述.3 1.3 ANSYS Workbench15.0 新功能概述.3 1.4 ANSYS Workbench 安装.7 1.5 启动 ANSYS Workbench.11 1.6 ANSYS Workbench 用户界面.11 1.7 ANSYS Workbench 项目列表操作.15 1.7.1 新建项目列表.15 1.7.2 项目列表基本操作.19 1.8 ANSYS Workbench 结构分析流程.23 1.9 ANSYS Workbench 文件基本操作与管理.23 1.9.1 文件基本操作.23 1.9.2 文件管理.25 1.10 Mechanical APDL 简介.27 1.11 Workbench 与 CAD 软件系统集成设置.28 第 2 章 ANSYS Workbench 基本操作.32 2.1 概述.32 2.2 设计数据管理.33 2.2.1 设计数据管理界面.33 2.2.2 定义新材料.36 2.2.3 材料数据库管理器.38 2.2.4 定义新材料库.39 2.3 设计参数设置.42 2.3.1 概述.42 2.3.2 参数设置操作.45 2.4 几何属性.50 2.4.1 导入几何体.50 2.4.2 几何体属性.50 2.5 单位系统.52 2.5.1 设置单位系统.52 2.5.2 新建单位系统.53 2.6 选择工具.54 2.6.1 一般选择工具.54 2.6.2 命名选择工具.56 2.7 坐标系.62 2.8 求解选项.64 2.9 求解与后处理结果.64 2.10 结果后处理工具.69 2.10.1 结果工具栏.69 2.10.2 剖截面.76 VII2.11 分析报告.78 2.11.1 创建结果图解报告.78 2.11.2 创建分析报告.80 第 3 章 几何建模.83 3.1 Design Modeler 几何建模基础.83 3.1.1 Design Modeler 建模平台.83 3.1.2 Design Modeler 鼠标操作.87 3.2 二维草图绘制.88 3.2.1 草图平面.88 3.2.2 进入与退出草图绘制模式.93 3.2.3 草绘设置.93 3.2.4 草图的绘制.94 3.2.5 草图修改.99 3.2.6 草图尺寸标注.106 3.2.7 草图约束.111 3.3 三维实体建模.113 3.3.1 基本体素建模.113 3.3.2 拉伸.116 3.3.3 特征操作与编辑.122 3.3.4 旋转.124 3.3.5 圆角.125 3.3.6 倒斜角.127 3.3.7 抽壳/曲面.128 3.3.8 扫描.130 3.3.9