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CAE是计算机辅助求解复杂工程和产品结构各项性能和优化设计等问题的一种近似数值分析方法，适用于工程的整个生命周期。ANSYS软件是最经典的CAE软件之一，在国内应用广泛。近些年ANSYS公司收购了多款顶级流体、电磁类软件，并重点发展ANSYS Workbench平台。与ANSYS经典界面比较，ANSYS Workbench具有一目了然的分析流程图，整个分析就像在做一道填空题。ANSYS 12.0版本之后，更多用户转向使用ANSYS Workbench，同时有关ANSYS Workbench软件的参考书也越来越多。
本书以先进性、科学性、实用性、服务性为原则，在表达风格上力求通俗、简洁、直观，主要采用对比的方式详细说明Workbench静力学分析过程中的各种问题，以工程实例的演绎教会读者分析问题、查找问题和解决问题。书中不仅详细介绍了操作流程，而且还清晰阐述了“为什么要这样操作”、“相关参数为什么要如此设置”、“同类的问题该有怎样的分析思路”，使读者不仅知其然，还知其所以然。同时本书加入了一些思考题，对同类问题进行适当扩展。针对读者容易出现的错误，通过一步一步引导的方法让读者了解错误产生的原因，并提出解决方法。书中内容结合相关理论知识，从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，引领读者轻松掌握Workbench的分析方法。书中参照国外有限元分析标准，介绍了螺栓连接、焊接等分析的各种有限元处理方法，修正了国内有限元计算过程中易出现的错误。
全书共5章。第1章说明CAE分析步骤；第2章讲解ANSYS Workbench主界面，举例说明ACT插件的操作和目的，章节后附了有限元模型转为stl文件的C程序；第3章讲解ANSYS Workbench建模，主要引用3个实例分别说明DM模块修复模型、SpaceClaim和Python将实体模型简化为梁模型、UG和Excel将点云数据生成实体并导入ANSYS Workbench的方法；第4章讲解线性静力学分析，以单元分类为主线，一一说明各个单元分析时的注意事项、参数设置及后处理，章节后对所有边界条件进行了附表说明；第5章讲解非线性静力学分析，以材料非线性、几何非线性、状态非线性为主线，分别叙述其基本原理、分析过程、参数对比及非线性收敛调试方法，最后一节对非线性收敛调试方法进行了总结。
书中有大量同类参考书上所没有的内容，如ACP详细说明、Link单元分析、Fracture中的T-Stress分析、Solid65钢筋混凝土分析、Shell-Solid子模型、WB材料库所有本构说明、蠕变分析、非线性屈曲弧长法、利用External Model模块组装复杂模型并快速定义接触、损伤分析、生死单元分析、内聚力模型等。
本书主要面向ANSYS Workbench软件的初级和中级用户，对于高级用户也有一定的参考价值。可作为机械、材料、土木、能源、汽车交通、航空航天、水利水电等专业的高年级本科生、研究生和专业教师的学习、教学用书，亦可供相关领域从事产品设计、仿真和优化设计等工作的工程技术人员及广大CAE工程师使用和参考。
本书配套有全书的模型文件，读者直接在ANSYS Workbench 15.0及以上版本打开或导入即可。本书配套资源可在QQ群“CAE基础与提高 389410373”内下载。
本书由周炬、苏金英合著。在写作过程中得到丁德馨教授、雷泽勇教授、邱长军教授、李必文教授、黄坤荣副教授的悉心指导，在此深表感谢！同时感谢李裕平、杨威、赵岳、李军、秦元帅、陈伟以及人民邮电出版社等对本书出版给予的热心帮助！本书还得到湖南省普通高校“十三五”专业综合改革试点项目-南华大学“机械设计制造及其自动化”的资助。
由于时间仓促，加之本书内容新、专业性强且作者水平有限，书中难免有不足之处，恳请广大读者批评指正。
在现代工程领域，计算机辅助工程（computer aided engineering，CAE）可以在设计阶段对结构进行校核、优化，使工程师在产品未生产之前就对设计的经济性、可靠性、安全性进行评估。在这样的背景下，CAE开始在结构设计中发挥出极其重要的作用。在各种CAE方法中，有限元法（finite element method，FEM）在工程领域应用最广，也是技术相对比较成熟的一种方法。作为一个合格的有限元分析（finite element analysis，FEA）工程师，至少应该具备以下3个方面的要求：
（1）坚实的理论基础，主要包括力学理论（对于结构有限元分析工程师）和有限元理论；
（2）软件运用经验，能熟练应用常用的有限元软件；
（3）工程实践经验，对于各种工程问题能够准确地判断并确定分析方案。
在这3个方面中，最简单的就是软件运用，很多初学者通过对一些参考书的模仿及学习，熟悉了几个例题之后，就信心满满，以为自己可以做一个分析工程师了，这是极端错误的。参考书的例题与实际工程分析有质的区别：例题是简化的模型，分析类型和边界条件已知，初学者只是简单的遵照参考书的过程重复计算。这个操作过程，中学生都可以完成。在做工程分析的时候，情况完全不同，模型的简化、分析类型和边界条件全部未知，在计算完成后，还需要对结果进行分析和评价。
下面简要介绍CAE的分析流程。首先，针对实际工程的问题进行判断，依据工况确定问题类型，判定是否需要有限元分析（很多问题用基本力学计算或者查手册就能更快更准确地得到答案）；其次，对有限元分析项目进行规划并计算，包括模型简化及计算规模、分析类型和边界条件的确定；最后，根据有限元分析结果，提出相应结论和建议，包括分析项目的可靠性、安全性判定，优化的可能，危险的处理等。由上可知，有限元分析工程师仅靠熟悉软件是远远不够的，其工作是对专业知识及实践经验的综合性体现。
小知识
很多项目需要判定是否需要有限元分析。例如，对于一些机械类单一零件产品的分析，如果外载仅为一个重力工况，就不需要进行有限元分析。原因是：这个零件经过生产制造后能够成形，就已经经受了重力的测试。实践是检验真理的唯一标准，实践就已经证明其性能可靠，所以不需要再进行有限元分析。
又如，6个相同螺栓连接的一对法兰，其中有一个螺栓出现断裂，该螺栓也不需要进行有限元校核。原因是：设计故障必将批量反映问题，如果该螺栓强度或刚度不足，势必表现出多个或全部螺栓失效；而且，当一个螺栓出现失效时，其余螺栓在偏载和突变情况下仍然不出现失效，正好证明其螺栓是足够安全可靠的。因此，对该螺栓从材料入手，进行金相分析较为合适。
就任一个CAE分析而言，必须满足下列四要素。
（1）清晰的物理概念。工程问题按数学一般分为稳定场（椭圆）方程（用于描述静平衡、稳态热等）、扩散（抛物线）方程（用于描述动力学、瞬态热等）、波动（双曲线）方程（用于描述应力波等波动现象）。
（2）明确的系统属性。已知上面的3种控制方程，还要有初始条件或/和边界条件，才可以得到方程的解析解。则系统中需要具备基本的自身参数，如弹性模量、泊松比、长度、截面积等，还要具备系统的外界参数，如力、力矩等。
（3）各种工程问题的数学表征。实际工程问题往往存在于大量的数据中，需要抽取或换算得到数学表征参数。例如，一对齿轮副进行 静平衡 （静力学）计算，除了知道其模型尺寸、材料的弹性模量、泊松比、齿轮间的摩擦系数以外，还需要通过计算求出其载荷（力和力矩），以保证各个齿轮加载后整个系统的力平衡和力矩平衡；如果进行 瞬态 计算，则需要知道齿轮的密度，载荷以转速度形式加载。
（4）计算机实现的可行性和高效性。任何有限元分析都基于一定的假设，例如，连续性是实现有限元计算的必要条件，各向同性、对称性则是实现有限元高效计算的简化手段。
此外，有限元法是实际工程设计的一种数学辅助方法，为实际工程而服务，主要解决的是难以被实验验证的工程问题， 切忌为数学分析而分析。
就有限元软件运用而言，特别是操作简单、容易上手、方便处理复杂工程模型的ANSYS Workbench，很多初学者在学习过程中也往往依葫芦画瓢，不了解软件输入的每一个参数的来龙去脉。这样致使初学者离开参考书的实例后就茫然无措，分析实际工程问题时更是无从下手。因此，在使用ANSYS Workbench进行有限元分析时需特别注意以下几点：
（1）模型简化；
（2）边界正确；
（3）参数合理；
（4）网格适用。