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| 內容簡介： |
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数值模拟技术是解决冲击、爆炸等非线性问题的有力工具。本书主要介绍了ANSYS/Workbench平台中的显式动力学模块及其在工程中的具体应用。全书共9章，系统介绍了Workbench平台的计算流程和显式动力学算法、几何建模、材料定义、网格划分、接触设置、计算条件设置、后处理等，并且通过实例详细介绍了常见的高速冲击碰撞、爆炸、跌落、优化设计等仿真过程。书中包含从建模到计算结果分析的全部操作过程，以便读者能够结合应用实例，快速掌握Workbench平台的数值建模和求解流程，加深对显式动力学数值仿真的理解。本书适合理工科院校本科高年级学生和研究生作为显式动力学、有限元等课程的学习参考资料，也可为从事相关专业的工程技术人员和研究人员提供参考。
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| 目錄：
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第1章ANSYS/Workbench软件基础0011.1ANSYS/Workbench简介 0011.2Workbench平台界面 0021.2.1Mainmenu bar主菜单栏 0031.2.2Basic bar基本工具栏 0031.2.3Toolbox工具箱 0031.2.4Project Schematic项目简图 0041.2.5Message及Progress信息 0041.3ANSYS Workbench的文件管理 0051.4Workbench中显式动力学模块 0061.4.1Explicit Dynamics模块 0071.4.2Autodyn模块 0081.4.3LS-DYNA模块 0091.4.4三种模块比较 010本章小结 012第2章显式动力学软件介绍0132.1隐式与显式算法 0142.1.1隐式算法 0142.1.2显式算法 0152.1.3动力学网格算法介绍 0162.1.4隐式与显式分析比较 0172.2几何建模 0192.2.1DesignModeler建模平台 0192.2.2DesignModeler建模实例 0212.2.3SpaceClaim建模平台 0242.2.4SpaceClaim建模及几何清理实例 0262.2.5外部几何模型导入 0292.3材料定义与加载 0302.3.1Engineering Data模块简介 0302.3.2显式动力学材料基础 0352.3.3显式动力学材料模型 0372.4显式动力学网格划分 0472.4.1Mesh模块网格划分 0482.4.2几何分割后进行网格划分 0542.4.3SpaceClaim网格划分 0562.4.4ICEM网格划分 0582.4.5外部网格划分软件导入 059本章小结 061第3章Explicit Dynamics模块设置0623.1显式动力学中接触设置 0623.1.1Contacts接触设置 0633.1.2Joints接触设置 0633.1.3Body Interactions接触设置 0643.2显式动力学计算条件设置 0683.2.1Initial Conditions初始条件设置 0683.2.2Loads和Supports边界条件设置 0683.2.3Analysis Settings分析设置 0693.3计算设置 0813.3.1并行计算设置 0813.3.2计算信息查看 0823.4后处理设置 0833.4.1计算结果文件查看 0833.4.2结果变量查看 0843.4.3自定义结果 085本章小结 088第4章高速冲击碰撞问题0894.1高速冲击碰撞问题理论及数值方法 0894.1.1高速冲击碰撞问题中的应力波理论 0894.1.2高速冲击碰撞过程中数值方法 0914.2破片侵彻金属靶板 0984.2.1计算模型及理论分析 0984.2.2破片侵彻靶板（2D拉格朗日） 1004.2.3破片侵彻靶板（2D欧拉） 1074.2.4破片侵彻靶板（3D拉格朗日） 1094.2.5破片侵彻靶板（3D对称模型） 1114.2.6破片侵彻靶板（3D-SPH） 1144.3子弹侵彻钢筋混凝土靶板 1164.3.1计算模型及理论分析 1164.3.2子弹侵彻钢筋混凝土（Lagrangian-beam） 1174.3.3子弹侵彻钢筋混凝土（SPH-Lagrangian-beam） 1214.3.4子弹侵彻钢筋混凝土（外部模型导入修改） 1224.4子弹侵彻油箱 1244.4.1计算模型及理论分析 1244.4.2子弹侵彻油箱（2D流固耦合） 1254.4.3子弹侵彻油箱（3D流固耦合） 128本章小结 131第5章爆炸问题1325.1爆炸模型理论分析 1325.2爆炸数值计算 1345.2.1炸药状态方程 1345.2.2人工黏性 1385.2.3爆炸计算材料 1385.2.4爆炸计算几何模型构建 1385.2.5爆炸计算算法 1395.3典型空气中爆炸 1415.3.1模型分析 1425.3.2爆炸计算模型（2D欧拉方法） 1425.3.3爆炸计算模型（3D欧拉方法） 1475.4爆炸对结构作用 1495.4.1爆炸冲击波对混凝土结构作用 1495.4.2爆炸驱动以及对靶板作用 155本章小结 160第6章Autodyn显式动力学计算1616.1Autodyn简介 1616.1.1Autodyn界面 1616.1.2常见Autodyn计算终止问题 1646.2泰勒杆碰撞 1646.2.1计算模型描述 1646.2.2Autodyn计算模型构建 1656.2.3计算结果及后处理 1696.3水下爆炸及其作用 1716.3.1计算模型描述 1716.3.21D计算模型构建 1726.3.33D计算模型构建 175本章小结 176第7章LS-DYNA显式动力学计算1777.1Workbench LS-DYNA简介 1777.2子弹侵彻靶板计算 1817.2.1计算模型描述 1817.2.2Workbench LS-DYNA模型构建 1827.2.3计算结果及后处理 1847.3LS-DYNA中的流固耦合问题 1847.3.1流固耦合模型设置 1847.3.2Workbench平台中的S-ALE 1877.3.3爆炸冲击波对结构作用 1897.4爆炸冲击波对蜂窝结构作用（Conwep模型） 1967.4.1计算模型描述 1967.4.2Workbench LS-DYNA模型构建 1977.4.3计算结果及后处理 200本章小结 201第8章Explicit Dynamics与Autodyn联合仿真2028.1仿真流程简介 2028.2子弹侵彻复合材料靶板 2038.2.1计算模型描述及分析 2038.2.2Workbench模型构建 2048.2.3Autodyn计算及后处理 2068.3战斗部爆炸碎片（SPH模型） 2088.3.1计算模型及理论分析 2088.3.2Workbench模型构建 2108.3.3Autodyn计算及后处理 2118.4金属射流冲击引爆带壳装药 2138.4.1计算模型及理论分析 2138.4.2Workbench中的前处理 2158.4.3Autodyn计算及后处理 217本章小结 219第9章Explicit Dynamics与其他模块的联合应用2209.1静力学及隐式动力学模块 2209.1.1预应力条件下侵彻作用 2209.1.2瞬态动力学及显式动力学分析 2229.2显式动力学优化设计 2269.2.1优化设计模块简介 2269.2.2弹丸侵彻的优化分析 2279.3Workbench显式动力学插件 2329.3.1Drop Test跌落模块 2329.3.2EnSight软件后处理 2359.3.3Keyword Manager关键字管理 236本章小结 237参考文献238
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显式动力学一般用于求解包装跌落、金属冲压、汽车碰撞、子弹侵彻、炸药爆炸等物理过程和现象，这类现象往往具有高度非线性特征，包括大变形、高应变率、非线性材料、非线性接触和冲击等。传统的隐式动力学方法通常受到正在发生的变形量和接触非线性的影响，其数值计算结果容易不收敛。ANSYS软件是目前使用较多的多物理场计算分析程序，能够模拟各类复杂问题。Workbench是ANSYS软件系统集成计算平台，融合多个计算模块，具有丰富的材料模型库、简单的几何建模方式、高效的网格划分方式、简单的并行计算设置，可以进行多物理场耦合、多模块联合仿真、多参数优化设计等。本书主要介绍了ANSYS/Workbench平台中的显式动力学数值仿真方法。基于Workbench平台的显式动力学模块主要有Explicit Dynamics、Autodyn和LS-DYNA，本书重点介绍了Explicit Dynamics模块以及该模块与其他模块的联合仿真，并且对Autodyn模块和LS-DYNA模块进行了简单介绍。第1章介绍了ANSYS/Workbench软件计算流程、界面和启动方式，介绍并比较了Explicit Dynamics、Autodyn和LS-DYNA模块。第2章介绍了隐式与显式算法、几何建模、材料定义与加载、网格划分。第3章介绍了显式动力学中的接触设置、计算条件设置、计算设置和后处理设置。第4章介绍了高速冲击碰撞问题，包括高速冲击碰撞问题的理论及数值方法，基于实例介绍了破片侵彻金属靶板、子弹侵彻钢筋混凝土靶板和子弹侵彻油箱的建模仿真全过程。第5章介绍了爆炸问题，包括爆炸理论及数值计算方法，通过实例构建了典型空气中爆炸、爆炸对结构作用的数值仿真模型。第6章介绍了Autodyn显式动力学计算方法，包括Autodyn简介，并基于泰勒杆碰撞、水下爆炸及其作用2个实例介绍了计算模型的构建及仿真过程。第7章介绍了LS-DYNA显式动力学计算方法，包括LS-DYNA模块简介以及子弹侵彻靶板、LS-DYNA中的流固耦合、爆炸冲击波对结构作用等3个实例的建模仿真全过程。第8章介绍了Explicit Dynamics模块和Autodyn模块的联合仿真，通过子弹侵彻靶板、战斗部爆炸碎片和金属射流冲击引爆带壳装药3个实例展示了联合仿真过程。第9章介绍了Explicit Dynamics模块与其他模块的联合仿真，包括静力学模块及隐式动力学模块、显式动力学优化设计和Workbench平台插件等。本书由卞晓兵、黄广炎、王芳、周颖和王亮亮编著。在编写过程中，参考了国内外相关的文献资料，在此向所有参考文献作者表示感谢。由于时间比较仓促、作者水平有限，加之数值模拟技术的发展日新月异，本书难免出现疏漏之处，欢迎广大读者和同行专家提出批评和指正。编著者2022年3月于延园
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