ANSYS Workbench設計

本書以最新版ANSYS Workbench 11.0為依據，以工程人員產品設計的流程為主線，由淺入深地介紹了ANSYS Workbench在產品設計、仿真與最佳化過程中的具體功能、使用方法和套用實例。全書共9章： 第1章介紹了ANSYS Workbench的特點和組織形式；第2章介紹了ANSYS Workbench設計模組DesignModeler的幾何建模方法和實例；第3～7章從產品靜力學、動力學、運動學、熱力學和耦合場分析5個方面介紹了ANSYS Workbench仿真模組DesignSimulation的每一步操作方法和工程實例；

基本介紹

• 書名：ANSYS Workbench設計
• 作者：何正嘉、李兵、陳雪峰
• ISBN：9787302182115 
• 出版社：清華大學出版社 
• 出版時間：2008-8-1

內容簡介

本書以最新版ANSYS Workbench 11.0為依據，以工程人員產品設計的流程為主線，由淺入深地介紹了ANSYS Workbench在產品設計、仿真與最佳化過程中的具體功能、使用方法和套用實例。全書共9章： 第1章介紹了ANSYS Workbench的特點和組織形式；第2章介紹了ANSYS Workbench設計模組DesignModeler的幾何建模方法和實例；第3～7章從產品靜力學、動力學、運動學、熱力學和耦合場分析5個方面介紹了ANSYS Workbench仿真模組DesignSimulation的每一步操作方法和工程實例；第8章介紹了ANSYS Workbench最佳化模組DesignXplore的產品最佳化功能和案例;第9章介紹了ANSYS Workbench高級使用技巧，包括ANSYS Workbench中命令流的使用以及二次開發語言API等多種高級功能的套用方法。

本書可作為機械、能源、電子通信、航空航天等專業的大學本科生和研究生的參考書、教學用書和實驗指導書，也可供相關領域從事產品設計、仿真與最佳化的工程技術人員參考。

前言

在科技發展日新月異的今天，傳統的產品研發模式正發生著根本性的變革。過去，企業產品開發人員分為負責圖紙設計和CAD建模的設計工程師、專職產品性能分析的仿真工程師和決定產品最最佳化設計方案的最佳化工程師等。而現在，隨著企業更加注重研發成本的控制以及計算機輔助工程（CAE）軟體的快速發展，傳統的分工界限已被打破。既懂設計、仿真，又掌握最佳化方法的技術人員已成為企業的新寵兒。

ANSYS Workbench作為ANSYS公司於2002年開發的新一代產品研發平台，不但繼承了ANSYS經典平台（ANSYS Classic）在有限元仿真分析上的所有功能，而且融入了UG、PRO/E等CAD軟體強大的幾何建模功能和ISIGHT、BOSS等最佳化軟體在最佳化設計方面的優勢，真正實現了集產品設計、仿真和最佳化功能於一身，可以幫助技術人員在同一軟體環境下完成產品研發過程中的所有工作，從而大大簡化了產品開發流程，加快了上市周期。ANSYS公司正全力推廣ANSYS Workbench，並計畫在未來5年內全面替代原經典平台。由於ANSYS Workbench軟體推出的時間較晚，雖然市面上介紹ANSYS經典平台的書籍很多，但是尚缺乏一本專業而又系統地闡述ANSYS新一代平台ANSYS Workbench使用方法和套用狀況的書籍，而這又是目前技術人員所迫切需要的。

本書在一定理論描述的基礎上，通過大量、豐富的實例對ANSYS Workbench軟體的設計、仿真與最佳化三個模組進行了詳細而具體的介紹，將ANSYS Workbench的軟體學習融於實際工程問題的解決過程之中。書中每個例題都通過圖形用戶界面及命令流兩種方式向讀者做了詳細的介紹，這樣既可以滿足渴望入門的新手在較短的時間內快速入門的需求，又可以兼顧希望解決實際工程問題的高級用戶借鑑分析思路，提高求解效率的需要。相信本書的推出，必將成為不同行業技術人員案頭必備的參考書之一。為了便於讀者的理解，用工程實例來闡述基本原理和軟體使用方法，努力使本書在以下幾個方面形成特點。

(1) 內容編排與產品設計流程一致。全書的內容編排與工程人員產品設計的流程一致，由淺入深地介紹了ANSYS Workbench在產品設計、仿真與最佳化過程中的具體功能、使用方法和套用實例。

(2) 實例教學，可讀性強。本書在一定理論描述的基礎上，通過大量、豐富的實例對ANSYS Workbench軟體的設計、仿真與最佳化三個模組進行了詳細而具體的介紹，將對ANSYS Workbench的軟體學習融於實際工程問題的解決過程之中，具有很強的可讀性。

(3) 適應市場需求。本書針對目前ANSYS Workbench在市面上已廣泛使用而又缺乏參考書籍的問題而寫，具有很好的市場推廣價值和使用價值。

(4) 廣泛的讀者群。書中所有的例題均經過精心的設計與篩選，代表性強，涉及的行業包括機械、能源、電子通信、航空航天等各個行業，具有廣泛的讀者群。

由於作者水平有限，書中難免會有疏漏和不妥之處，殷切希望讀者給予批評和指正。另外，本書配有很多模型，讀者可通過郵件向作者索取。

編 者

2008年9月

目錄

第1章 ANSYS Workbench基礎1

1.1 ANSYS Workbench概述1

1.2 ANSYS Workbench產品設計流程和檔案格式3

1.2.1 ANSYS Workbench產品設計流程3

1.2.2 檔案格式4

1.3 安裝和起動配置4

1.3.1 ANSYS Workbench 11.0安裝4

1.3.2 ANSYS Workbench 11.0起動和配置8

1.4 ANSYS幫助資源9

第2章 幾何建模技術10

2.1 幾何建模基礎10

2.1.1 建模環境10

2.1.2 2D草圖繪製12

2.1.3 3D建模15

2.1.4 線面建模16

2.2 軸承座建模實例20

第3章 結構靜力學分析28

3.1 靜力學分析基礎28

3.1.1 結構靜力學分析簡介30

3.1.2 AWE靜力學分析基本過程31

3.2 汽車驅動橋橋殼強度校核31

3.2.1 工程背景31

3.2.2 分析關鍵32

3.2.3 分析步驟33

3.3 AWE在薄壁注塑模具設計中的套用42

3.3.1 工程背景42

3.3.2 分析關鍵42

3.3.3 分析步驟43

第4章 結構動力學分析47

4.1 動力學分析基礎47

4.2 水下航行器模態分析48

4.2.1 基礎48

4.2.2 分析關鍵49

4.2.3 分析步驟49

4.3 振動電機軸諧回響分析54

4.3.1 基礎54

4.3.2 分析關鍵55

4.3.3 分析步驟55

4.4 機櫃隨機振動分析61

4.4.1 基礎61

4.4.2 分析關鍵62

4.4.3 分析步驟62

第5章 機構運動學分析67

5.1 機構運動學分析基礎67

5.2 輕型打樁機機構運動學分析68

5.2.1 工程背景68

5.2.2 分析關鍵68

5.2.3 分析步驟69

第6章 熱力學分析75

6.1 熱分析基礎75

6.2 汽缸蓋穩態溫度場分析76

6.2.1 工程背景76

6.2.2 分析關鍵77

6.2.3 分析步驟77

6.3 渦輪增壓器渦殼瞬態溫度場分析和熱應力分析80

6.3.1 工程背景80

6.3.2 分析關鍵81

6.3.3 分析步驟82

第7章 疲勞分析86

7.1 疲勞分析基礎86

7.1.1 疲勞分析定義86

7.1.2 AWE Fatigue程式處理疲勞問題的過程86

7.2 按鍵疲勞分析87

7.2.1 工程背景87

7.2.2 分析關鍵88

7.2.3 分析步驟88

7.3 輪轂疲勞分析92

7.3.1 工程背景92

7.3.2 分析關鍵92

7.3.3 分析步驟93

第8章 最佳化設計96

8.1 最佳化設計基礎96

8.1.1 最佳化設計的基本原理96

8.1.2 最佳化設計的分類97

8.1.3 AWE最佳化設計的分析步驟98

8.2 支架拓撲結構最佳化設計99

8.2.1 工程背景99

8.2.2 分析關鍵99

8.2.3 分析步驟99

8.3 散熱器形狀最佳化設計102

8.3.1 工程背景102

8.3.2 分析步驟103

第9章 二次開發110

9.1 二次開發基礎110

9.2 參數化程式設計語言110

9.2.1 APDL簡介110

9.2.2 APDL的參數和宏111

9.2.3 氣動剎車裝置非線性分析112

9.3 用戶操作嚮導115

9.3.1 Wizard簡介115

9.3.2 操作嚮導編輯器116

9.4 客戶化定製117

9.4.1 SDK簡介117

9.4.2 客戶化定製實例118