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结构动力学分析方法与ANSYS Workbench计算应用

本书基于ANSYS Workbench软件平台,详细介绍了结构动力学仿真分析计算方法和技术应用。首先讲解了ANSYS Workbench工程数据、网格划分、Mechanical通用设置的使用方法,然后对基本模态分析、循环对称模态分析、线性扰动分析、谐响应分析、子结构CMS法分析、响应谱分析、随机振动分析、刚体动力学分析、瞬态动力学分析、显式动力学分析、转子动力学分析、拓扑优化与设计、疲劳分析等各种分析类型一一进行说明。
对每种结构动力学分析类型的讲解中,首先介绍其基本理论,其次对ANSYS Workbench相关分析模块的仿真建模方法、分析设置流程中的具体选项进行详细说明,最后给出相应的结构动力学工程案例进行操作流程演示和结论评价。
本书适合从事结构设计、分析、优化的工程技术人员,以及CAE仿真分析爱好者阅读,同时适合机械、材料、汽车、航空航天等专业的高年级本科生、研究生、博士生学习。

封面
前折页
书名页
版权
前言
第1章 结构动力学分析与ANSYS Workbench平台
 1.1 结构动力学分析
  1.1.1 结构动力学分析目的
  1.1.2 结构动力学分析类型
 1.2 ANSYS Workbench平台
  1.2.1 工具箱
  1.2.2 项目流程图
  1.2.3 主菜单栏
  1.2.4 文件管理
 1.3 ANSYS结构动力学分析模块
 1.4 本章小结
第2章 工程数据
 2.1 工程数据定义
  2.1.1 工程数据窗口
  2.1.2 工程数据定义方法
  2.1.3 自定义材料数据入库
  2.1.4 零件几何材料指定
 2.2 本章小结
第3章 网格划分
 3.1 网格划分与结果评价
 3.2 全局网格控制
  3.2.1 总体默认设置
  3.2.2 尺寸功能设置
  3.2.3 膨胀层
  3.2.4 高级选项
  3.2.5 统计
 3.3 局部网格控制
  3.3.1 网格划分方法
  3.3.2 尺寸设置
  3.3.3 接触尺寸
  3.3.4 单元细化
  3.3.5 映射面网格划分
  3.3.6 匹配控制
  3.3.7 收缩捏合
  3.3.8 膨胀层控制
  3.3.9 节点合并连接
 3.4 虚拟拓扑
 3.5 预览和刻录创建
  3.5.1 预览几何网格
  3.5.2 生成网格
  3.5.3 网格剖面
 3.6 本章小结
第4章 Mechanical通用设置
 4.1 Mechanical功能概述
 4.2 导航树基本节点说明
  4.2.1 导航树构造
  4.2.2 明细栏
  4.2.3 图形窗口
  4.2.4 程序应用向导
 4.3 基本预处理操作
  4.3.1 坐标系
  4.3.2 命名选择
  4.3.3 目标生成器
  4.3.4 远程点
 4.4 本章小结
第5章 模态分析基础
 5.1 模态分析概述
 5.2 无阻尼模态
  5.2.1 模态术语
  5.2.2 参与因子与有效质量
  5.2.3 接触设置转换
 5.3 阻尼模态
  5.3.1 自由振动阻尼运动方程
  5.3.2 阻尼比
  5.3.3 对数衰减率
 5.4 模态分析设置
  5.4.1 无阻尼模态分析设置
  5.4.2 有阻尼模态分析设置
  5.4.3 模态分析技术限制
 5.5 阻尼
  5.5.1 单元阻尼
  5.5.2 Alpha阻尼和Beta阻尼
  5.5.3 常数阻尼
  5.5.4 数值阻尼
 5.6 模态分析后处理
 5.7 模态分析案例:油箱支架模态计算
 5.8 本章小结
第6章 循环对称模态分析
 6.1 循环对称模态分析概述
 6.2 基本扇区建模概念
 6.3 循环对称扇区复制方法
  6.3.1 直接循环区域法
  6.3.2 预网格循环区域法
 6.4 循环对称模态求解策略
  6.4.1 循环对称模态术语
  6.4.2 求解策略
  6.4.3 求解设置
 6.5 循环对称模态求解后处理
 6.6 循环对称模态分析案例:铣刀盘循环对称模态计算
 6.7 本章小结
第7章 线性扰动模态分析
 7.1 线性扰动技术特点
  7.1.1 预应力效应
  7.1.2 接触状态控制
  7.1.3 计算结果集选择
  7.1.4 扰动模态后处理
 7.2 扰动模态分析案例
  7.2.1 承载基座线性扰动模态计算案例
  7.2.2 非线性接触扰动模态计算案例
 7.3 本章小结
第8章 谐响应分析
 8.1 谐响应分析目的
 8.2 谐响应分析基本原理
  8.2.1 谐响应分析运动方程
  8.2.2 谐响应分析输入与输出
  8.2.3 有阻尼体系简谐载荷作用响应
  8.2.4 有阻尼共振响应
 8.3 谐响应分析求解方法
  8.3.1 完全法谐响应分析
  8.3.2 模态叠加法谐响应分析
  8.3.3 阻尼控制
  8.3.4 载荷与边界条件
  8.3.5 求解及后处理
 8.4 谐响应分析案例
  8.4.1 支架模态叠加法谐响应计算案例
  8.4.2 三垂臂结构完全法谐响应计算案例
 8.5 本章小结
第9章 线性扰动谐响应分析
 9.1 线性扰动分析技术
  9.1.1 预应力效应
  9.1.2 接触状态控制
  9.1.3 计算结果集重启选择
  9.1.4 线性扰动初始条件
 9.2 线性扰动谐响应分析案例:承载基座线性扰动谐响应分析计算
 9.3 本章小结
第10章 子结构CMS法分析
 10.1 子结构法分析概述
 10.2 CMS设计流程
 10.3 零件压缩
  10.3.1 零件压缩设置选项
  10.3.2 零件压缩创建流程
  10.3.3 零件压缩功能限制
  10.3.4 零件压缩阻尼定义
  10.3.5 阻尼模态求解设置
 10.4 子结构法求解扩展
 10.5 子结构CMS法分析案例:重载吊臂子结构CMS法计算
 10.6 本章小结
第11章 响应谱分析
 11.1 响应谱分析基础
  11.1.1 响应谱分析概述
  11.1.2 响应谱定义
  11.1.3 响应谱分析基本设计流程
 11.2 单点响应谱分析
  11.2.1 单点响应谱分析计算过程
  11.2.2 响应谱分析模态叠加
  11.2.3 均方根法修正
 11.3 多点响应谱分析
 11.4 响应谱分析设置
 11.5 约束与载荷
  11.5.1 响应谱分析约束
  11.5.2 响应谱分析载荷施加
 11.6 响应谱分析案例:钢结构响应谱分析
 11.7 本章小结
第12章 随机振动分析
 12.1 随机振动分析基础
  12.1.1 输入功率谱密度
  12.1.2 输出功率谱密度
 12.2 随机振动分析模型搭建
  12.2.1 随机振动分析设置
  12.2.2 载荷与约束
  12.2.3 求解计算结果
 12.3 随机振动分析案例:并联机械臂随机振动计算
 12.4 本章小结
第13章 刚体动力学分析
 13.1 刚体动力学简介
 13.2 运动副定义
  13.2.1 基础运动副
  13.2.2 高级运动副
  13.2.3 间隙运动副
  13.2.4 高副模拟
  13.2.5 运动副技术特性
 13.3 弹簧
 13.4 约束方程
 13.5 刚体网格定义
 13.6 分析设置
 13.7 载荷和约束
 13.8 求解后处理
 13.9 运动载荷求解
 13.10 刚体动力学分析案例
  13.10.1 送物机刚体动力学计算案例
  13.10.2 刚体运动载荷计算案例
 13.11 本章小结
第14章 瞬态动力学分析基础
 14.1 瞬态动力学分析基本原理
  14.1.1 瞬态动力学运动控制方程
  14.1.2 运动控制方程求解方法
 14.2 Newton-Raphson平衡迭代
 14.3 时间步长控制原理
  14.3.1 载荷步、子步与平衡迭代
  14.3.2 自动时间步
  14.3.3 载荷步控制
 14.4 求解与非线性控制
 14.5 重启动控制
 14.6 瞬态动力学分析设置
  14.6.1 初始条件设置
  14.6.2 完全法分析设置
  14.6.3 模态叠加法分析设置
  14.6.4 载荷与约束
 14.7 瞬态动力学分析计算案例
  14.7.1 天车臂瞬态阻尼振荡计算案例
  14.7.2 落锤冲击瞬态动力学计算案例
  14.7.3 多体运动瞬态动力学计算案例
 14.8 本章小结
第15章 瞬态动力学非线性问题
 15.1 结构非线性分析基础
  5.1.1 非线性行为类型
  15.1.2 构建非线性模型
 15.2 延性金属塑性基础
  15.2.1 单轴拉伸试验术语
  15.2.2 工程应力应变与真实应力应变
 15.3 von Mises屈服准则
 15.4 塑性流动法则
 15.5 强化准则
  15.5.1 基本强化准则
  15.5.2 双线性强化
  15.5.3 多线性强化
  15.5.4 Chaboche随动强化
  15.5.5 循环加载
 15.6 接触设置基础
  15.6.1 接触基本概念
  15.6.2 接触类型
  15.6.3 接触协调方程
  15.6.4 探测方法
  15.6.5 修剪接触
  15.6.6 穿透和滑移容差
  15.6.7 法向接触刚度
  15.6.8 Pinball区域
  15.6.9 对称/非对称行为
  15.6.10 接触体类型
  15.6.11 交界处理
  15.6.12 接触法向反向
  15.6.13 接触工具
 15.7 超弹体非线性基础
  15.7.1 超弹体概述
  15.7.2 超弹体常用模型
  15.7.3 超弹体曲线拟合方法
  15.7.4 计算模型收敛性控制
  15.7.5 自适应网格技术
 15.8 非线性瞬态动力学分析案例
  15.8.1 工件翻边瞬态动力学计算案例
  15.8.2 密封圈挤压瞬态动力学计算案例
 15.9 本章小结
第16章 显式动力学分析
 16.1 显式动力学分析基础
  16.1.1 显式动力学分析目的
  16.1.2 显式计算方法
 16.2 定义装配体连接关系
  16.2.1 接触侦测
  16.2.2 相互体作用
  16.2.3 接触定义
  16.2.4 运动副
  16.2.5 焊点
  16.2.6 弹簧阻尼
 16.3 定义初始条件
 16.4 求解分析设置
  16.4.1 求解参考
  16.4.2 载荷步控制
  16.4.3 求解控制设置
  16.4.4 欧拉域控制
  16.4.5 阻尼
  16.4.6 侵蚀控制
  16.4.7 输出控制
  16.4.8 体控制
  16.4.9 跌落分析推荐设置
 16.5 约束、载荷、求解与后处理
  16.5.1 约束与载荷
  16.5.2 求解与后处理
 16.6 显式动力学案例
  16.6.1 易拉罐挤压喷洒计算案例
  16.6.2 刀具机加工显式动力学计算案例
  16.6.3 吸附冲击显式动力学计算案例
 16.7 本章小结
第17章 转子动力学分析
 17.1 转子动力学分析概述
  17.1.1 转子动力学运动控制方程
  17.1.2 转子动力学分析类型
 17.2 转子动力学模态分析
  17.2.1 转子动力学模态分析基本概念
  17.2.2 转子动力学模态分析方法
 17.3 不平衡响应分析
  17.3.1 谐响应分析基础
  17.3.2 旋转力输入设定方法
 17.4 转子动力学分析案例
  17.4.1 转子临界转速计算案例
  17.4.2 转子不平衡质量计算案例
 17.5 本章小结
第18章 拓扑优化与设计
 18.1 拓扑优化与设计概述
 18.2 拓扑优化分析步骤
 18.3 拓扑优化分析方法
  18.3.1 指定优化区域
  18.3.2 优化目标定义
  18.3.3 响应约束定义
  18.3.4 加工约束定义
  18.3.5 AM悬垂约束(AM Overhang Constraint)
  18.3.6 拓扑密度与拓扑单元密度
 18.4 拓扑几何重构与验证流程
  18.4.1 拓扑几何重构
  18.4.2 STL几何数据传递搭建
  18.4.3 设计验证流程搭建
 18.5 拓扑优化分析案例:微星卡架拓扑优化计算
 18.6 本章小结
第19章 不定振幅疲劳分析
 19.1 疲劳分析概述
  19.1.1 疲劳破坏机理
  19.1.2 疲劳问题分类
 19.2 应力疲劳分析基础
  19.2.1 疲劳应力术语
  19.2.2 SN曲线
  19.2.3 平均应力修正
  19.2.4 疲劳强度因子
  19.2.5 雨流计数
  19.2.6 Miner损伤累积
 19.3 应变疲劳分析基础
  19.3.1 应变疲劳材料定义
  19.3.2 平均应力修正
 19.4 不定振幅疲劳计算
 19.5 时间历程疲劳案例:架臂时序载荷应力疲劳计算
 19.6 本章小结
第20章 频域基振动疲劳分析
 20.1 谐响应疲劳分析
  20.1.1 谐响应疲劳计算方法
  20.1.2 谐响应疲劳分析设置
 20.2 随机振动疲劳分析
  20.2.1 随机振动疲劳分析方法
  20.2.2 随机振动疲劳分析设置
 20.3 振动疲劳组合
 20.4 频率基振动疲劳案例
  20.4.1 屏幕支架谐响应疲劳计算案例
  20.4.2 山地车随机振动疲劳计算案例
 20.5 本章小结
参考文献
后折页
封底

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