ANSYS Workbench结构强度、刚度、稳定性分析理论与工程实例分析

模块

主要内容

一、有限元法的基本原理

1、有限元简介

2、结构有限元的基本原理

3、ANSYS Workbench功能介绍

4、ANSYS Workbench操作界面详解

5、Ansys经典环境与Workbench的相互转换与联合仿真

工程实例-1：基于Workbench的简支梁变形计算

工程实例-2：简支梁计算结果的Ansys经典环境与Workbench的相互转换

二、DM建模

1、Design Modeler界面简介 

2、二维草图

3、三维模型

4、印记面/加载区域的生成

5、参数化建模               

6、概念建模

7、几何模型的修改与清理            

工程实例-1:采用自定义截面创建箱梁模型（梁单元）  

工程实例-2:三维水池模型的创建   

三、常用材料模型

1、材料本构理论   

2、Engineering Data模块

3、金属材料本构模型

4、橡胶材料本构模型

5、复合材料本构模型

6、其他本构模型

工程范例-1：材料模型参数的定义与修改实例

工程范例-2：材料库中材料模型的调用实例

工程范例-3：新材料模型的创建实例

四、ANSYS结构单元

1、概述

2、点单元

3、线单元 

4、平面单元

5、壳体单元 

6、实体单元

7、不同单元之间的连接 

8、节点与积分点

9、单元剪切自锁和体积自锁

10、单元增强技术（缩减积分、应变增强、混合U-P杂交单元等）

11、计算精度与单元类型的关系

12、单元类型的选择原则

工程实列-1：基于单元增强技术的球形压力容器应力计算与分析

五、结构网格划分技术

1、WB网格划分原理 

2、WB总体网格控制方法

3、WB局部网格控制方法 

4、网格质量评估方法

5、提高网格质量的技巧

6、结构化网格的生成技巧

范例-1：二维平面结构的网格划分

范例-2：接管容器三维高质量网格的划分

范例-3：复杂装配体的网格划分技巧

六、载荷与位移约束详解

1、重力加速度载荷

2、标准地球重力载荷

3、旋转速度载荷 

4、压力

5、静水压力 

6、集中力

7、远端力 

8、轴承载荷

9、螺栓预紧载荷 

10、力矩

11、线性压力 

12、热条件载荷

13、运动副载荷

14、固定约束条件

15、普通位移约束 

16、远端位移约束

17、圆柱支撑条件 

18、弹性支撑条件

实例分析-1：螺栓连接法兰结构中螺栓预紧载荷的施加与螺栓强度评定

七、后处理技术与强度

评价理论

1、变形与刚度 

2、应变评价方法

3、应力评价方法 

4、应力工具与强度评估理论

5、计算结果误差估计

6、自适应求解

7、探测器后处理技术

8、应力线性化技术

9、计算精度的判定

工程实例-1：球形压力容器应力线性化分析与强度评定（按规范评定）

工程实例-2：焊接钢板焊缝应力分析与强度评定（按规范评定）

工程实例-3：螺栓连接结构中螺栓受力分析与强度评定（按规范评定）

八、ANSYS Workbench与APDL命令流联合仿真

计算技术

1、APDL简介

2、ANSYS Workbench中APDL命令流的格式

3、APDL在WB中的使用方法与技巧

4、ANSYS Workbench转化为APDL命令流的方法

5、ANSYS Workbench与APDL联合仿真的实现方法与设置技巧

工程实例-1：基于Workbench与APDL联合仿真技术的钢筋混凝土结构压溃试验仿真与分析

工程实例-2：基于ANSYS Workbench与APDL联合仿真技术的十杆桁架结构优化设计

九、应力集中与应力奇异

1、应力集中与应力奇异的概念

2、应力集中系数的定义

3、降低应力集中的方法

4、应力奇异产生的原因

5、应力奇异的消除方法

实例分析-1：应力集中工程实例—开孔方板受力分析

实例分析-2：应力奇异工程实例—斗型零件受力分析

十、子模型分析技术

1、子模型技术简介

2、子模型技术的操作步骤

3、边界切分方法与操作技巧

4、子模型技术的实现方法与设置技巧

工程实例-1：开孔方板应力集中的子模型分析方法（消除应力集中）

工程实例-2：斗型零件应力奇异的子模型分析方法（消除应力奇异）

十一、结构接触非线性有限元计算

1、概述 

2、接触面与目标面

3、接触作用模式 

4、接触算法

5、对称与非对称接触 

6、修剪接触

7、接触探测 

8、穿透容差和弹性滑移容差

9、约束类型 

10、接触刚度

11、时间步控制 

12、球形域

13、接触界面处理 

14、接触面和目标面几何修正

15、初始接触状态调整 

16、计算后接触状态的评估

17、摩擦接触

实例分析-1：螺栓预紧结构非线性接触分析

十二、结构几何与材料非线性有限元计算

1、结构非线性简介 

2、几何非线性的概念

3、材料非线性的概念 

4、材料本构曲线的输入方法

5、非线性问题的控制方程

6、非线性问题的求解方法

7、非线性计算的WB设置技巧

8、多重非线性计算设置方法与求解技巧

实例分析-1：超静定工字梁钢结构塑性极限(极限承载能力)分析

实例分析-2：橡胶-钢骨组合结构的几何、材料与接触多重非线性分析

十三、结构线性与非线性稳定计算

1、结构稳定性分析简介

2、结构线性稳定（特征值屈曲）计算理论     

3、特征值屈曲的计算设置

4、非线性稳定（屈曲）计算原理

5、非线性稳定（屈曲）计算设置与操作技巧

实例分析-1：压力容器柱壳的线性/非线性屈曲计算

十四、结构动力计算与动强度评价

1、结构模态分析

2、结构谐响应计算

3、结构瞬态动力学计算

4、结构响应谱分析

5、结构随机振动分析

工程实例-1：吹风机风扇模态分析

工程实例-2：发动机支架谐响应分析

工程实例-3：地震作用下桥梁动力时程响应计算

工程实例-4：电路板结构响应谱分析

工程实例-5：高层建筑随机振动分析

十五、结构优化设计

1、概述 

2、优化三要素

3、优化算法解析 

4、优化计算设置技巧

5、全局最优解的求解策略

工程实例-1：桁架结构优化计算（与sci论文结果作比较）

工程实例-2：考虑动力特性的阶梯轴的轻量化设计

十六、ANSYS Workbench二次开发技术

1、概述

2、ANSYS Workbench生成APDL命令流的方法

3、APDL二次开发技术

4、APDL开发功能嵌入Workbench的方法

工程实例-1：基于Workbench平台开发新型蠕变（徐变）本构计算结构的蠕变行为