《ANSYS結構及動力學分析》是2012年1月由電子工業出版社出版發行的實體書，作者是謝龍漢、劉文超。本書主要針對初學者和中級用戶，由淺入深地介紹了ANSYS軟體的各項功能。
基本介紹
- 書名：ANSYS結構及動力學分析
- 作者： 謝龍漢、劉文超
- 出版社： 電子工業出版社
- 出版時間： 2012-01
基本信息,前言,內容簡介,目錄,
基本信息
叢書名 ： 工程設計與分析系列
I S B N ： 9787121148910
前言
本書具有以下特點：
① 語言通俗易懂。書中儘量避開了繁瑣的理論描述，而是從實際套用出發，對許多重要概念進行了簡單和直觀的講解，更好地理解和掌握ANSYS軟體。
② 實例詳細介紹。本書在必要的理論介紹的基礎上，通過大量實例對ANSYS13.0有限元分析軟體的結構分析進行了詳細的介紹。實例儘量採用GUI方式，一步一步地對操作過程和步驟進行講解，每個步驟均配以真實的螢幕截圖，並以最簡潔的文字加以描述，使得能夠邊學習邊上機操作，在實例操作過程中達到掌握ANSYS軟體的目的。
③ 內容結構合理。本書切實從循序漸進學習的實際出發，精心安排章節順序和各章內容，首先介紹了ANSYS軟體各個典型的分析步驟，其次，通過專題介紹了其常用的分析過程。本書內容豐富、結構清晰，邏輯嚴密、深入淺出。書中所有實例均經過精心設計與篩選，代表性強，每個實例都多用圖形說明，少用描述性語言介紹，使得全書內容淺顯易懂，突出了實用性。
④ 附帶隨書光碟。為了方便按書操作，本書配有隨書光碟，以供模仿學習。既可以從最開始一步一步展開分析，也可以從光碟中調用已建好的模型直接進行分析，以最快和最簡單的方式掌握ANSYS軟體。
每個實例配有“起始檔案”、“結果檔案”、“動畫演示”檔案供讀者學習。
內容簡介
ANSYS是由美國ANSYS公司推出的大型有限元分析軟體，本書以ANSYS 13.0為基礎，介紹ANSYS在工程中關於流體分析、熱場分析及耦合分析等方面的實際套用。 全書分三篇，共15章。第一篇介紹FLOTRAN流體分析基礎知識及在工程上的套用；第二篇介紹ANSYS熱分析基礎知識及在工程上的套用；第三篇介紹ANSYS耦合場分析的基礎知識及各種耦合的工程套用。每篇內容都包含豐富的分析實例及工程套用實例，每個實例都有詳細操作過程的視頻演示。
目錄
第一篇 流體分析
第1章 緒論 1
1.1 FLOTRAN CFD流體分析的概念 1
1.2 FLOTRAN分析的種類 2
1.3 FLOTRAN單元種類及特點 3
1.4 FLOTRAN單元的局限性及注意事項 3
1.5 FLOTRAN分析步驟 5
實例1-1——亞聲速噴管內二維定常
流動 6
1.6 FLOTRAN分析中產生的一些檔案 18
1.6.1 結果檔案 18
1.6.2 列印檔案 18
1.6.3 殘差檔案 19
1.6.4 重啟動檔案 19
1.6.5 FLOTRAN重啟動分析
（續算） 20
1.7 提高收斂性和穩定性的常用工具 20
1.7.1 鬆弛係數 20
1.7.2 慣性鬆弛 20
1.7.3 人工黏性 21
1.7.4 速度限值 21
1.7.5 積分階次 21
1.8 評價FLOTRAN分析 21
1.9 驗證結果 22
實例1-2——溫室內氣流場的穩態
模擬 23
第2章 FLOTRAN分析基礎 35
2.1 流體的基本屬性 35
2.1.1 比熱容 35
2.1.2 密度和熱導率 36
2.1.3 黏度 37
2.1.4 表面張力係數 39
2.1.5 壁面靜態接觸角 39
2.1.6 設定流體性質的一般準則 39
2.2 FLOTRAN特性 42
2.2.1 坐標系 42
2.2.2 旋轉參考系 43
2.2.3 渦流 43
2.2.4 分散式阻力 43
2.3 FLOTRAN邊界條件 44
2.4 湍流模型 47
2.4.1 標準k-模型 47
2.4.2 零方程模型 49
2.4.3 RNG模型 49
2.4.4 NKE模型 49
2.4.5 GIR模型 50
2.4.6 SZL模型 50
2.4.7 k-模型 51
2.4.8 SST模型 51
實例2-1——機翼外部繞流 51
第3章 流體分析的方法及步驟 63
3.1 不可壓縮流體的流動分析 63
3.1.1 激活湍流模型 64
3.1.2 格線要求 65
3.1.3 流動邊界條件 66
3.1.4 難點問題分析 69
實例3-1——彎管層流流動分析 70
實例3-2——彎管湍流流動分析 79
3.2 VOF模型分析 85
3.2.1 VFRC載荷 86
3.2.2 輸入設定 88
3.2.3 後處理 89
實例3-3——水壩的VOF分析 90
3.3 可壓縮流體的流動分析 101
3.3.1 物性計算 101
3.3.2 邊界條件 102
3.3.3 結構和非結構格線 103
3.3.4 求解策略 103
實例3-4——二維兩腔迷宮密封的
數值模擬 104
3.4 瞬態分析 113
3.4.1 時間積分方法 114
3.4.2 時間步長詳細說明和收斂性 114
3.4.3 計算中斷和輸出 115
3.4.4 施加瞬態邊界條件 116
實例3-5——圓柱繞流瞬態分析 117
3.5 可動區域中流動問題的ALE模擬 127
3.5.1 邊界條件 127
3.5.2 格線更新 129
3.5.3 重畫格線 129
3.5.4 後處理 129
實例3-6——運動圓柱的ALE分析 130
第4章 流體分析典型工程實例 145
4.1 如何解決流體力學問題 145
4.2 工程實例1——三維U形管道
速度場的數值模擬 146
4.2.1 設定分析選項 147
4.2.2 定義工作檔案名稱 147
4.2.3 定義工作標題 147
4.2.4 定義單元類型 148
4.2.5 生成分析區域 148
4.2.6 定義單元形狀 150
4.2.7 劃分有限元格線 150
4.2.8 施加邊界條件 151
4.2.9 求解 152
4.2.10 後處理 153
4.3 工程實例2——實際生活中射流
現象的數值模擬 155
4.3.1 設定分析選項 156
4.3.2 定義工作檔案名稱 156
4.3.3 定義工作標題 157
4.3.4 定義單元類型 157
4.3.5 生成分析區域的幾何面 157
4.3.6 設定單元尺寸 159
4.3.7 劃分有限元格線 159
4.3.8 施加邊界條件 159
4.3.9 求解 160
4.3.10 後處理 163
第二篇 熱分析
第5章 熱分析基礎 165
5.1 熱分析的符號與單位 165
5.2 傳熱學經典理論 166
5.3 三種基本熱傳遞方式 167
5.3.1 導熱 167
5.3.2 對流 167
5.3.3 熱輻射 167
5.4 熱分析材料的基本屬性 168
5.4.1 比熱容 168
5.4.2 焓 168
5.4.3 生熱率 168
5.5 熱分析的邊界條件與初始條件 168
5.5.1 邊界條件 169
5.5.2 初始條件 169
5.6 熱載荷 169
5.7 穩態與非穩態熱分析 170
5.7.1 穩態傳熱 170
5.7.2 非穩態傳熱 170
5.8 線性與非線性熱分析 171
第6章 穩態熱分析 172
6.1 穩態熱分析的套用 172
6.2 熱分析單元 172
6.3 穩態熱分析基本步驟 176
6.3.1 建立有限元模型 176
6.3.2 施載入荷計算 178
6.3.3 後處理 181
實例6-1——實心圓柱體的熱傳導
分析 181
實例6-2——空心圓柱體的熱傳導
分析 196
實例6-3——圓柱體圓周受諧回響
熱載荷 203
第7章 非穩態熱分析 210
7.1 非穩態熱分析概述 210
7.1.1 非穩態熱分析特性 211
7.1.2 非穩態熱分析的控制方程 211
7.1.3 時間積分與時間步長 211
7.1.4 數值求解過程 212
7.2 非穩態熱分析基本步驟 213
7.2.1 載入求解 213
7.2.2 後處理 215
實例7-1——鋼球非穩態傳熱過程
分析 216
實例7-2——不同材料金屬塊水中
冷卻的非穩態傳熱過
程分析 227
實例7-3——高溫銅導線冷卻過程
分析 237
第8章 輻射熱分析 243
8.1 輻射熱分析的基本概念 243
8.1.1 黑體 244
8.1.2 灰體 244
8.1.3 角係數 244
8.2 熱輻射公式 245
8.2.1 角係數的計算 245
8.2.2 熱輻射計算方程 245
8.3 輻射熱分析求解方法 246
8.3.1 非隱藏法與隱藏法 246
8.3.2 點-點問題 246
8.3.3 點-面問題 246
8.3.4 面-面問題 247
實例8-1——黑體輻射 250
實例8-2——等長的同心圓柱面間
的輻射熱傳遞 255
實例8-3——等長不等軸空心圓柱
體間的輻射傳熱 265
實例8-4——型鋼的熱輻射過程 277
第9章 相變分析 284
9.1 相變分析概述 284
9.1.1 相與相變的概念 284
9.1.2 潛熱與焓 285
9.1.3 ANSYS中相變分析的基本
思路 285
9.2 相變分析應注意的問題 286
實例9-1——圓柱試管中水結冰過
程分析 288
實例9-2——冰融化過程分析 297
實例9-3——鑄件鑄造過程熱分析 307
第10章 熱分析典型工程實例 317
10.1 工程實例1——某型號手機電池的
散熱分析 317
10.2 工程實例2——冷庫複合隔熱板
熱量流動分析 325
10.3 工程實例3——電子元器件散熱
裝置溫度分布 333
第三篇 耦合場分析
第11章 耦合場分析基礎 341
11.1 耦合場分析的概念 341
11.2 耦合場分析的種類 341
11.2.1 順序耦合方法 342
11.2.2 直接耦合方法 342
11.2.3 直接法與順序法的套用場合 342
11.3 順序耦合場分析 342
11.3.1 順序多場耦合的概念 342
11.3.2 一般分析步驟 343
11.4 直接耦合場分析 343
第12章 流體-熱耦合分析 345
12.1 FLOTRAN流動換熱分析簡介 345
12.2 FLOTRAN流動換熱耦合分析的
要求及設定 346
12.2.1 流動換熱分析的格線要求 346
12.2.2 物性的指定和控制 346
12.2.3 熱載荷和邊界條件 346
12.2.4 求解策略 348
12.2.5 熱平衡 350
12.2.6 使用輻射功率密度方法的
面對面輻射分析 351
實例12-1——方腔中空氣的熱穩態
層流分析 353
實例12-2——層流流體受均勻壁面
熱通量 362
第13章 熱場-結構場的耦合
分析 371
13.1 熱應力分析簡介 371
13.2 熱應力分析單元 372
13.3 熱應力分析步驟 372
13.3.1 直接法進行熱應力分析的
基本步驟 372
13.3.2 間接法進行熱應力分析的
基本步驟 373
實例13-1——圓筒內部熱應力分析 373
實例13-2——冷卻柵管的熱應力
分析 381
第14章 其他耦合場分析 393
14.1 熱電耦合分析 393
實例14-1——銅板連線的兩半導體
的熱電耦合分析 393
14.2 電磁熱耦合分析 400
實例14-2——圓柱形坯料的電磁感
應加熱過程分析 400
第15章 耦合場分析典型工程
實例 421
15.1 工程實例1——包含焊縫的金屬板
熱膨脹分析 421
15.2 工程實例2——現代辦公樓層內
空調布局對室內溫度分布的影響
研究 436
