ANSYSWorkbench现代机械设计实用教程

来自 孔夫子网 的图片

《ANSYSWorkbench现代机械设计实用教程》，副标题：有限元分析·优化设计·可靠性设计，任继文，舒盛荣，邓芳芳 著，出版社： 化学工业出版社。

化学工业出版社（简称化工社）组建于1953年1月，经过近60年的发展，化工社现已成为专业特色突出、品牌优势明显、图书市场占有率较高、有良好知名度和信誉度的中央级综合科技出版社。

目录

内容简介

本书主要介绍常用的现代机械设计方法的基本原理及解题步骤，并以软件ANSYS Workbench 2021为工具，从有限元分析、优化设计和可靠性分析三个方面，结合典型工程应用实例着重介绍这些方法求解实际工程问题的步骤。

本书可作为高等工科院校机械类专业的高年级本科生、研究生的教材和教学参考书，亦可供从事产品设计、仿真和优化的工程技术人员及广大CAE爱好者阅读与参考。

目录

第1章　 绪论 001

1．1 概述 001

1．2 现代设计方法特点 001

1．3 常用现代设计方法简介 003

1．3．1 计算机辅助设计 003

1．3．2 有限元分析 004

1．3．3 优化设计 004

1．3．4 可靠性设计 004

1．3．5 绿色设计 004

1．3．6 虚拟设计 006

1．3．7 并行设计 007

1．3．8 智能设计 009

1．3．9 创新设计 009

1．3．10 模糊设计 010

1．3．11 模块化设计 010

1．3．12 动态分析设计 011

习题 012

有限元分析篇

第2章　 有限元法理论简介 014

2．1 有限元方法基本思想 014

2．2 有限元模型基本构成 015

2．3 有限元分析基本步骤 016

2．4 有限元分析解题步骤实例——梯形板 017

2．4．1 提出问题 017

2．4．2 预处理阶段 018

2．4．3 求解阶段 023

2．4．4 后处理阶段 024

2．4．5 精确解析解与有限元数值法近似解的比较 026

习题 027

第3章　 ANSYS Workbench分析流程 028

3．1 ANSYS Workbench分析流程 028

3．2 项目管理与文件管理 029

3．2．1 项目管理 029

3．2．2 操作界面 029

3．2．3 文件管理 031

3．3 选择或定义材料 033

3．3．1 选择材料 034

3．3．2 新建材料 035

3．4 建立几何模型 036

3．4．1 DM建模 036

3．4．2 导入外部CAD建模 046

3．4．3 DM三维建模——支座 047

3．5 网格划分 056

3．5．1 网格划分步骤 056

3．5．2 分析类型的选择 056

3．5．3 网格形状的控制 057

3．5．4 网格大小的控制 060

3．6 施加边界条件 063

3．6．1 载荷类型 063

3．6．2 结构支撑 064

3．7 求解及结果 065

3．7．1 常用结果 065

3．7．2 四大强度理论 066

3．7．3 应力工具 067

3．8 ANSYS Workbench解题步骤——支座 068

3．8．1 问题描述 068

3．8．2 有限元分析过程 068

习题 071

第4章　 三维空间问题 073

4．1 三维实体单元类型 073

4．2 空间问题实例——汽车连杆 074

4．2．1 问题描述 074

4．2．2 有限元分析过程 075

习题 080

第5章　 平面问题 081

5．1 平面应力与平面应变 081

5．2 平面单元类型 082

5．3 平面应力问题实例——带孔矩形板 084

5．3．1 问题描述 084

5．3．2 有限元分析过程 084

习题 090

第6章　 对称问题 092

6．1 对称问题 092

6．1．1 对称与反对称 092

6．1．2 对称类型 093

6．2 实例1：平面对称问题实例——带孔矩形板 093

6．2．1 问题描述 093

6．2．2 有限元分析过程 093

6．3 实例2：三维对称问题实例——汽车连杆 100

6．3．1 问题描述 100

6．3．2 有限元分析过程 100

6．4 实例3：轴对称问题实例——油缸 106

6．4．1 问题描述 106

6．4．2 有限元分析过程 106

6．5 实例4：圆周循环对称问题实例——带孔飞轮 112

6．5．1 问题描述 112

6．5．2 有限元分析过程 112

习题 118

第7章　 梁单元分析问题 119

7．1 梁单元类型 119

7．2 实例1——悬臂梁 119

7．2．1 问题描述 119

7．2．2 有限元分析过程 120

7．3 实例2——简支梁 129

7．3．1 问题描述 129

7．3．2 有限元分析过程 129

习题 136

第8章　 薄板、壳问题 138

8．1 壳单元类型 138

8．2 壳模型的建立——抽中面操作 139

8．3 壳单元应用实例——挂钩 139

8．3．1 问题描述 139

8．3．2 有限元分析过程 140

习题 144

第9章　 装配体接触问题 146

9．1 接触类型 146

9．2 接触问题实例——螺栓连接 147

9．2．1 问题描述 147

9．2．2 有限元分析过程 147

习题 153

第10章　 动力学问题 155

10．1 动力学分析概述 155

10．2 模态分析 156

10．2．1 模态分析理论基础 156

10．2．2 Workbench模态分析步骤 156

10．3 模态分析实例——飞机机翼 159

10．3．1 实例1：不带预应力的模态分析 159

10．3．2 实例2：带预应力的模态分析 163

10．4 谐响应分析 166

10．4．1 谐响应分析理论基础 166

10．4．2 谐响应分析步骤 167

10．5 谐响应分析实例——飞机机翼 171

习题 179

第11章　 电-热-力耦合问题 180

11．1 传热学基础 180

11．1．1 传热学经典理论 180

11．1．2 热传递方式 180

11．1．3 温度场 181

11．1．4 传热学在工程领域中的应用 181

11．2 热应力耦合分析 182

11．2．1 热分析过程 182

11．2．2 热应力分析过程 186

11．3 实例1：热应力耦合分析——冷却栅管 187

11．3．1 问题描述 187

11．3．2 冷却栅管稳态热分析 188

11．3．3 冷却栅管热应力分析 194

11．4 实例2：电热耦合分析——平板式汽车氧传感器 197

11．4．1 问题描述 197

11．4．2 氧传感器电热耦合分析 198

习题 204

优化设计篇

第12章　 优化设计理论简介 208

12．1 概述 208

12．1．1 优化设计与传统设计方法的比较 208

12．1．2 优化设计一般过程 209

12．2 优化设计的数学模型 210

12．2．1 设计变量与设计空间 210

12．2．2 约束 211

12．2．3 目标函数 212

12．2．4 数学模型 212

12．2．5 应用实例 213

12．3 优化设计基本方法 216

习题 218

第13章　 ANSYS Workbench拓扑优化 220

13．1 拓扑优化介绍 220

13．1．1 什么是拓扑优化 220

13．1．2 拓扑优化实现方法 221

13．1．3 拓扑优化设计流程 221

13．1．4 拓扑优化分析界面 222

13．2 拓扑优化工具 222

13．3 拓扑优化设置 223

13．4 设计结果与验证 223

13．4．1 拓扑优化求解结果 223

13．4．2 拓扑优化结果验证分析 224

13．5 拓扑优化实例——汽车轮毂 225

13．5．1 问题描述 225

13．5．2 汽车轮毂静力分析 225

13．5．3 汽车轮毂拓扑优化 227

13．5．4 汽车轮毂优化验证分析 229

习题 233

第14章　 ANSYS Workbench尺寸优化 235

14．1 ANSYS Workbench设计探索优化介绍 235

14．1．1 设计探索优化模块及流程 235

14．1．2 模型参数化 236

14．1．3 相关性分析 239

14．1．4 DOE实验设计 241

14．1．5 响应面拟合 243

14．1．6 目标驱动优化 245

14．2 基于参数敏感性的响应面尺寸优化实例——发动机曲轴 248

14．2．1 问题描述 248

14．2．2 发动机曲轴静力分析 248

14．2．3 发动机曲轴模态分析 258

14．2．4 相关性分析 260

14．2．5 发动机曲轴尺寸优化设计 264

习题 271

可靠性分析篇

第15章　 可靠性基本概念与理论 274

15．1 概述 274

15．1．1 可靠性发展历程 274

15．1．2 可靠性定义 275

15．1．3 可靠性设计的基本内容 276

15．1．4 可靠性设计的特点 276

15．2 可靠性基础概念 277

15．2．1 可靠性与故障率 277

15．2．2 产品失效模型 279

15．2．3 产品的平均寿命 282

15．3 零件机械强度可靠性设计 283

15．3．1 应力-强度干涉模型 283

15．3．2 用分析法进行可靠性预计 283

15．3．3 受拉零件静强度的可靠性设计 285

15．3．4 梁的静强度可靠性设计 288

习题 291

第16章　 ANSYS Workbench的六西格玛可靠性分析 292

16．1 六西格玛可靠性分析简介 292

16．2 六西格玛可靠性分析的基本步骤 293

16．3 六西格玛可靠性分析实例——连杆 293

16．3．1 问题描述 293

16．3．2 静力学分析 293

16．3．3 六西格玛分析 297

习题 302

参考文献 303