ANSYS Workbench中文版超级学习手册

本书详细介绍了 ANSYS 公司的有限元分析平台 Workbench 2022 R2 的功能及应用。通过学习本书，读者不仅能掌握软件的操作方法，还能掌握解决相关工程领域实际问题的思路与方法，并能自如地解决本领域所出现的问题。

全书共 14 章，第 1～4 章以各个分析模块为基础，介绍 ANSYS Workbench 2022 及其与其他软件的集成、几何建模、网格划分、结果后处理等内容。第 5～14 章以项目实例为指导，主要讲解 Workbench在结构静力学分析、结构动力学分析、热力学分析、接触分析、电磁场分析、线性屈曲分析、结构优化分析、流体动力学分析、多物理场耦合分析及疲劳分析中的应用等内容，其中电磁分析模块（Maxwell）及疲劳分析模块（nCode）需要读者单独安装。

本书工程实例丰富、讲解详尽，内容安排循序渐进、深入浅出，适合理工院校土木工程、机械工程、

力学、电子工程等相关专业的高年级本科生、研究生及教师使用，同时也可以作为相关工程技术人员从

事工程研究的参考书。

“仿真联盟”由工作在教学、科研一线的专业人士组成，联盟成员均毕业于清华、北航、国科大等一流大学，他们或拥有多年的工程项目经验，或拥有丰富的教学、培训经验。成员熟练掌握相关仿真技术，精通如Fluent、ABAQUS、MATLAB中的一种或多种仿真工具。为帮助广大初学者掌握相关工具的应用特组织编写了本教程，也希望有志于从事仿真工作的读者关注“仿真技术”公众号。

第 1 章 Workbench 概述 1

11 ANSYS 软件简介 1

12 Workbench 软件及模块 3

121 Workbench 软件界面 3

122 菜单栏 4

123 工具栏 8

124 工具箱 8

13 Workbench 与其他软件集成设置 12

14 本章小结 12

第 2 章 几何建模 13

21 DesignModeler 平台概述 13

211 DesignModeler 平台界面 13

212 菜单栏 13

213 工具栏 20

214 常用命令栏 22

215 “树轮廓”面板 22

22 DesignModeler 几何建模 24

221 DesignModeler 零件建模 24

222 DesignModeler 装配体建模 28

223 DesignModeler 建模工具 33

224 DesignModeler 概念建模工具 36

23 几何建模综合实例 40

24 本章小结 47 

第 3 章 网格划分 48

31 Meshing 平台概述 48

311 Meshing 平台界面 49

312 图形操作窗口 49

313 模型树及详细设置窗口 50

32 Meshing 网格划分详解 53

321 Meshing 网格划分适用领域 54

322 Meshing 网格划分方法 54

323 Meshing 网格默认设置 56

324 Meshing 网格尺寸设置 57

325 Meshing 网格膨胀层设置 58

326 Meshing 网格高级选项 59

327 Meshing 网格统计选项 60

328 Meshing 网格质量选项 60

33 Meshing 网格划分实例 64

331 实例 1——网格尺寸控制 64

332 实例 2——扫掠网格划分 71

333 实例 3——多区域网格划分 76

34 ICEM CFD 简介与实例 80

341 ICEM CFD 软件功能 80

342 ICEM CFD 软件界面 81

343 ICEM CFD 网格划分实例 81

35 本章小结 86 

第 4 章 结果后处理 87

41 Mechanical 基本操作 87

411 关于 Mechanical 87

412 启动 Mechanical 88

413 Mechanical 操作界面 88

414 鼠标控制 90

42 材料参数输入控制 91

421 进入工程数据应用程序 91

422 材料库 91

423 添加材料 92

424 添加材料属性 93

43 Mechanical 前处理操作 94

431 几何结构分支 94

432 接触与点焊 95

433 坐标系 96

434 网格划分 98

435 分析设置 98

44 施加载荷和约束 99

441 约束和载荷 99

442 惯性载荷 100

443 力载荷 100

444 常见约束 101

45 模型求解 102

46 后处理操作 103

461 查看结果 103

462 结果输出 106

463 变形显示 106

464 应力和应变 106

465 接触结果 107

466 自定义结果显示 108

47 本章小结 108

第 5 章 结构静力学分析 109

51 线性静力学分析简介 109

511 线性静力学分析 109

512 线性静力学分析基础 110

52 实例 1——实体静力学分析 110

521 问题描述 111

522 启动 Workbench 并建立分

析项目 111

523 导入几何体模型 111

524 添加材料库 112

525 添加模型材料属性 114

526 划分网格 115

527 施加载荷与约束 116

528 结果后处理 118

529 保存与退出 119

5210 读者演练 119

53 实例 2——梁单元线性静力学分析 119

531 问题描述 119

532 启动 Workbench 并建立分析项目 120

533 创建几何体模型 120

534 添加材料库 125

535 添加模型材料属性 126

536 划分网格 128

537 施加载荷与约束 128

538 结果后处理 130

539 保存与退出 132

5310 读者演练 132

54 实例 3——复杂实体静力学分析 132

541 问题描述 132

542 启动 Workbench 并建立分析项目 132

543 导入几何体模型 132

544 添加材料库 133

545 添加模型材料属性 135

546 划分网格 136

547 施加载荷与约束 136

548 结果后处理 138

549 保存与退出 139

5410 读者演练 140

55 实例 4——大变形静力学分析 140

551 问题描述 140

552 启动 Workbench 并建立分析项目 140

553 导入几何体模型 141

554 设定材料属性 142

555 划分网格 143

556 定义约束及边界条件 144

557 求解及后处理 145

558 开启大变形开关再次新建项目 146

559 再次求解及后处理 146

5510 保存并退出 147

56 本章小结 147

第 6 章 结构动力学分析 148

61 结构动力学分析简介 148

611 结构动力学分析的平衡方程 148

612 结构动力学分析的阻尼 148

62 模态分析简介 149

621 模态分析 149

622 模态分析基础 150

623 预应力模态分析 150

63 实例 1——模态分析 151

631 问题描述 151

632 启动 Workbench 并建立分析项目 151

633 导入几何体模型 151

634 添加材料库 152

635 添加模型材料属性 154

636 划分网格 155

637 施加载荷与约束 155

638 结果后处理 157

639 保存与退出 159

64 实例 2——有预应力模态分析 159

641 问题描述 160

642 启动 Workbench 并建立分析项目 160

643 导入几何体模型 160

644 添加材料库 161

645 添加模型材料属性 163

646 划分网格 164

647 施加载荷与约束 164

648 模态分析 166

649 后处理 166

6410 保存与退出 168

6411 读者演练 168

65 响应谱分析简介 168

651 频谱的定义 169

652 响应谱分析的基本概念 169

66 实例 3——钢构架响应谱分析 171

661 问题描述 171

662 启动 Workbench 并建立分析项目 172

663 导入几何体模型 172

664 添加材料库 173

665 划分网格 173

666 施加约束 174

667 结果后处理 175

668 响应谱分析 178

669 添加加速度谱 179

6610 后处理 180

6611 保存与退出 182

6612 读者演练 183

67 随机振动分析简介 183

68 实例 4——钢构架随机振动分析 184

681 问题描述 184

682 启动 Workbench 并建立分析项目 184

683 导入几何体模型 185

684 添加材料库 185

685 划分网格 185

686 施加约束 187

687 结果后处理 188

688 随机振动分析 189

689 添加动态力载荷 190

6810 后处理 192

6811 保存与退出 194

6812 读者演练 195

69 谐响应分析简介 195

691 谐响应分析的基本概念 195

692 谐响应分析的载荷与输出 195

693 谐响应分析通用方程 196

610 实例 5——底座架谐响应分析 196

6101 问题描述 196

6102 启动 Workbench 并建立分析项目 196

6103 导入几何体模型 196

6104 添加材料库 197

6105 添加模型材料属性 199

6106 划分网格 199

6107 施加约束 200

6108 结果后处理 201

6109 创建响应谱分析项目 202

61010 施加载荷与约束 203

61011 结果后处理 203

61012 保存与退出 206

61013 读者演练 206

611 瞬态动力学分析简介 206

6111 瞬态动力学分析的基本概念 206

6112 瞬态动力学分析基本公式 206

612 实例 6——钢构架地震分析 206

6121 问题描述 207

6122 启动 Workbench 并建立分析项目 208

6123 导入几何体模型 208

6124 添加材料库 209

6125 划分网格 209

6126 施加约束 210

6127 结果后处理 212

6128 保存与退出 214

6129 读者演练 215

613 本章小结 215

第 7 章 热力学分析 216

71 热力学分析简介 216

711 热力学分析的目的 216

712 热力学分析的两种类型 216

713 基本传热方式 217

72 实例 1——圆柱体热传递与对流分析 217

721 问题描述 218

722 启动 Workbench 并建立分析项目 218

723 导入几何体模型 218

724 添加材料库 219

725 添加模型材料属性 220

726 划分网格 221

727 施加载荷与约束 222

728 结果后处理 224

729 保存与退出 225

7210 读者演练 225

73 实例 2——实体模块热传递与对流分析 226

731 问题描述 226

732 启动 Workbench 并建立分析项目 226

733 导入几何体模型 226

734 添加材料库 227

735 添加模型材料属性 228

736 划分网格 229

737 施加载荷与约束 230

738 结果后处理 232

739 保存与退出 233

7310 读者演练 234

74 实例 3——水杯稳态热力学分析 234

741 问题描述 234

742 启动 Workbench 并建立分析项目 234

743 添加材料库 235

744 导入几何体模型 236

745 添加模型材料属性 236

746 划分网格 237

747 定义荷载 238

748 结果后处理 239

749 保存与退出 241

75 实例 4——散热片瞬态热力学分析 241

751 问题描述 241

752 启动 Workbench 并建立分析项目 241

753 导入几何体模型 242

754 添加材料库 242

755 添加模型材料属性 244

756 划分网格 245

757 施加载荷与约束 245

758 瞬态热力学分析 246

759 设置分析选项 247

7510 后处理 249

7511 保存与退出 250

76 本章小结 250

第 8 章 接触分析 251

81 接触分析简介 251

82 实例 1——挖掘机臂静态接触受力分析 253

821 问题描述 253

822 启动 Workbench 并建立分析项目 253

823 导入几何体模型 253

824 添加材料库 254

825 接触设置 254

826 划分网格 255

827 施加载荷与约束 255

828 结果后处理 257

829 保存与退出 260

8210 读者演练 260

83 实例 2——移动滑块动态接触分析 260

831 问题描述 260

832 启动 Workbench 并建立分析项目 260

833 导入几何体模型 261

834 添加材料库 261

835 添加模型材料属性 263

836 创建接触 264

837 划分网格 265

838 施加载荷与约束 265

839 结果后处理 268

8310 保存与退出 270

8311 读者演练 271

84 本章小结 271

第 9 章 电磁场分析 272

91 电磁场基本理论 272

911 麦克斯韦方程 272

912 一般形式的电磁场微分方程 273

913 电磁场中常见边界条件 274

914 ANSYS Workbench 平台电磁分析 275

915 ANSOFT 软件电磁分析 275

92 实例 1——Electric 直流传导分析 276

921 问题描述 277

922 启动 Workbench 并建立分析项目 277

923 导入几何体模型 278

924 添加模型材料属性 278

925 划分网格 279

926 边界条件设定 279

927 后处理 280

928 保存与退出 281

93 实例 2——Maxwell 直流传导分析 281

931 启动 Workbench 并建立分析项目 282

932 创建几何体模型 282

933 边界条件设定 284

934 求解计算 285

935 后处理 285

936 保存与退出 286

94 本章小结 286

第 10 章 线性屈曲分析 287

101 线性屈曲分析简介 287

1011 结构稳定性 287

1012 线性屈曲分析