ANSYS Workbench有限元分析實例詳解（熱學和優化）

周炬，南华大学机械工程学院副教授，长期从事有限元相关的课程教学工作，拥有近20年ANSYS软件应用经验。

苏金英，高级工程师，曾在企业从事产品研发工作，现为湖南有色金属职业技术学院教师，有很强的CAD/CAE软件应用和实战能力。

第 1章 關於熱分析的基本解析 1

1.1 Mechanical模塊與CFD模塊的熱分析計算 1

1.2 Mechanical模塊與CFD模塊在熱分析中的區別 18

1.3 熱分析有限元計算的原理 29

1.3.1 復合棒材穩態熱傳導的有限元計算 30

1.3.2 復合棒材對流狀態的有限元計算 36

1.3.3 棒材瞬態熱傳導的有限元計算 39

第 2章 關於Mechanical模塊熱分析的基本解析 48

2.1 熱傳導分析 49

2.1.1 零件的熱傳導計算 49

2.1.2 部件的熱傳導計算 61

2.1.3 接觸熱阻的熱傳導計算 72

2.2 熱對流分析 79

2.2.1 水冷散熱器的熱對流計算 79

2.2.2 電池座的熱對流計算 89

2.3 熱輻射分析 97

2.3.1 開放環境熱輻射計算 98

2.3.2 面對面熱輻射計算 105

2.4 瞬態和非線性熱分析 115

2.4.1 瞬態熱分析之初始溫度 116

2.4.2 溫控器分析 122

2.4.3 相變分析 129

2.4.4 瞬態熱分析的能量平衡 138

2.5 擴散分析 145

2.5.1 穩態滲流計算 145

2.5.2 耦合擴散計算 152

2.5.3 界面不連續擴散計算 158

2.6 溫度場與結構場耦合分析 164

2.6.1 穩態熱應變計算 166

2.6.2 熱屈曲計算 175

2.6.3 熱固接觸計算 182

2.6.4 熱固順序耦合計算 195

2.6.5 熱模態分析 206

2.6.6 摩擦生熱計算 218

第3章 關於Fluent模塊熱分析的基本解析 231

3.1 熱傳導分析 241

3.2 焊接移動熱源分析 251

3.3 對流與太陽輻射分析 259

3.4 蒸發與多孔介質傳熱分析 271

3.5 凝華結霜分析 285

3.6 標量方程熱分析 302

3.7 流固耦合傳熱分析 312

3.7.1 獨立Fluent模塊的流固耦合傳熱分析 313

3.7.2 Fluent和Mechanical模塊單向流固耦合傳熱分析 322

3.7.3 System Coupling組合雙向流固熱耦合分析 333

第4章 優化設計 348

4.1 拓撲優化 349

4.1.1 結構拓撲優化基本流程 350

4.1.2　晶格拓撲優化基本流程 365

4.1.3　流體拓撲優化基本流程 373

4.2　增材製造與優化設計 389

4.2.1　增材製造前處理基本分析流程 390

4.2.2　增材製造工藝模擬基本分析流程 397

4.2.3　增材製造材料分析基本流程 407

4.2.4　增材製造過程模擬流程 417

4.3　試驗優化設計 431

4.3.1　參數化設置 433

4.3.2　網格參數化分析 439

4.3.3　參數相關性分析 449

4.3.4　響應面優化與反演設計 458

4.3.5　6σ分析 476

4.3.6　3D ROM分析 488

參考資料 500