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1、AnsysWorkbench基础 三一重机研究院 主要内容 一 有限元基本概念基本操作二 AnsysWorkbench软件介绍有限元分析流程的操作 有限元基本概念 概念把一个原来是连续的物体划分为有限个单元 这些单元通过有限个节点相互连接 承受与实际载荷等效的节点载荷 并根据力的平衡条件进行分析 然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能够整体进行综合求解 有限元法的基本思想 离散化 节点单元载荷约束分析类型 AnsysWorkbench软件介绍 运行软件操作界面简介基本操作分析流程的各项操作 运行软件 方法一 直接双击桌面上的图标 方法二 单击开始菜单 选择程序命令 从Ansys程序组中选择
2、AnsysWorkbench程序 启动该软件后 出现一模块选择对话框 操作界面介绍 菜单 常用的几个菜单项为 File Save 用来保存数据库文件 dsdb File Clean 用来删除数据库中的网格或结果 Edit SelectAll 用来选取窗口中当前的所有实体 Units 用来改变单位 Tools options 用来定制或设置选项 工具条 常用工具条图形工具条 结构树 结构树包含几何模型的信息和整个分析的相关过程 一般由Geometry Connections Mesh 分析类型和结果输出项组成 分析类型里包括载荷和约束的设置 说明分支全部被定义说明输入的数据不完整说明需要求解说明
3、被抑制 不能被求解说明体或零件被隐藏 属性窗口 属性窗口提供了输入数据的列表 会根据选取分支的不同自动改变 白色区域 显示当前输入的数据 灰色区域 显示信息数据 不能被编辑 黄色区域 未完成的信息输入 图形窗口 模型和结果都将显示在这个区域中 包括 GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview几个可以互相切换的窗口 向导 作用 帮助用户设置分析过程中的基本步骤 如选择分析类型 定义材料属性等基本分析步骤 显示 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标控制其显示 基本操作 创建 打开 保存文档复制 剪切 粘贴图形窗口的显示视图显示结构
4、树的显示操作界面的显示工具条的显示选择目标显示 隐藏旋转 平移 缩放 创建 打开 保存文档 File菜单或者工具条的1 创建一个新文档 选择命令 2 打开文档 选择命令 3 保存文档 选择或SaveAs命令 一般保存为 dsdb格式的文档 编辑目标用户可以对给定的目标进行复制 粘贴 剪切等常规操作 使用Edit菜单中的各项命令 视图显示 视图的显示主要在View菜单中进行控制 1 图形窗口ShadeExteriorandEdges 轮廓线显示Wireframe 线框显示Ruler 显示标尺Legend 显示图例Triad 显示坐标图示 视图显示 2 结构树ExpandAll 展开结构树Coll
5、apseEnvironments 折叠结构树CollapseModels 折叠结构树中的Models项3 工具条NamedSelections 命名工具条UnitConversion 单位转换工具4 操作界面Messages Messages信息窗口SimulationWizard 向导GraphicsAnnotations 注释SectionPlanes 截面信息窗口ResetLayout 重新安排界面 选择目标 在Workbench中 目标是指点 线 面 体 1 单选确定目标为点 线 面 体的一种 点击对应的图标 单击按钮 选中SingleSelect 进入选择模式 利用鼠标左键在模型上点
6、击进行目标的选取 2 框选与单选的方法类似 只需选择BoxSelect 再在图形窗口中按住左键 画矩形框进行选取 3 在结构树中的Geometry分支中进行选择 屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息 显示 隐藏目标 1 隐藏目标在图形窗口的模型上选择一个目标 单击鼠标右键 在弹出的选项里选择 该目标即被隐藏 用户还可以在结构树中选取一个目标 单击鼠标右键 选择来隐藏目标 当一个目标被隐藏时 该目标在结构树的显示亮度会变暗 2 显示目标在图形窗口中单击鼠标右键 在弹出的选项里选择GoTo HiddenBodiesinTree 系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐藏的目标 以蓝色加亮
7、方式显示 在结构树中选中该项 单击右键 选择显示该目标 旋转 平移 缩放 通过工具条的实现上述操作 也可以利用鼠标和键盘相结合的方式进行操作平移 Ctrl 鼠标中键旋转 鼠标中键缩放 Shift 鼠标中键 初步确定 分析流程操作 分析类型 静力分析 模态分析 单元类型 壳单元 实体单元 模型类型 零件 组件 前处理 建立 导入几何模型 定义材料属性 划分网格 求解 施加载荷和约束 求解 后处理 查看结果得出结论 检验结果的正确性 导入模型建立局部坐标系定义材料属性网格划分施加载荷与约束求解后处理 分析流程操作 导入模型 方法一 直接从所支持的CAD软件系统进入 方法二 从Simulation模
8、型的FromFile 导入 导入模型 本手册对该步骤作出如下的规定 3 导入的文件为 stp格式的文件 4 导入模型时 路径必须为英文路径 建立局部坐标系 目的 便于施加载荷与约束A结构树中的操作1 在结构树中添加坐标系分支选中结构树的Model 点击右键 选取Insert CoordinateSystems 便在该分支中插入了该项 展开该项出现GlobalCoordinateSystem 此为总体坐标系 2 添加局部坐标系选中上一步骤添加的CoordinateSystems 点击右键 选取Insert CoordianteSystem 便在该分支中插入了局部坐标系项 建立局部坐标系 B属性窗
9、口中的设置3 定义原点在图形窗口中 选取模型上的元素 在属性窗口的originGeometry栏黄色区域出现ClicktoChange 点击该处 4 定义坐标轴在属性窗口的PrincipalAxis中 设置Axis 所需坐标轴DefineBy GeometrySelection选取模型上的元素作为该坐标轴 点击属性窗口中呈现黄色的ClicktoChange模型上便出现该坐标轴 观察该轴方向是否为所需方向 若不是 则 建立局部坐标系 再次点击ClicktoChange 在图形窗口的左下方将出现图标 点击该图标更改方向 然后单击属性窗口中的Apply按钮 5 定义另一坐标轴 在属性窗口的Orien
10、tationAboutPrincipalAxis中 设置Axis为所需另一坐标轴 其余操作与上一步定义坐标轴的步骤一致 定义材料属性 1 打开SimulationWizard向导 选择View菜单的Windows 选择Windows中的SimulationWizard 2 在向导中选择VerifyMaterials 软件自动对模型的所有组成零件自检 3 自检完成后 在属性窗口的Definition的Materials下拉项中进行材料的设置 NewMaterial 定义新材料 进入该项后出现EngineeringData模块 在该模块中用户可以自行输入杨氏模量 泊松比 密度 热膨胀系数等 Imp
11、ort 在材料列表中选择材料 包括钢材 混凝土 灰铸铁等 注 软件默认的材料是钢材StructuralSteel 一般情况下不需要进行材料的重新设置 采用默认的即可 网格控制 目的 实现几何模型有限元模型的转化原则 整体网格控制局部网格细化用户需要权衡计算成本和网格划分份数之间的矛盾 细密的网格可以使结果更精确 但是会增加计算时间和需要更大的存储空间 由于有限元分析是依靠节点来传递载荷和约束 所以网格质量的好坏直接影响到求解结果的准确度 网格划分是至关重要的前处理步骤之一 一般如果不对模型进行网格控制 在求解开始时会自动生成系统默认的网格 但此时的网格质量一般无法满足求解精度的要求 为获得高质
12、量的网格 一般先从整体控制网格然后再对局部网格进行细化 网格控制 具体操作 选中结构树的Mesh项 点击鼠标右键 选择Insert 弹出对网格进行控制的各分项 一般只需设置网格的形式 Method 和单元的大小 Sizing 其余一些网格控制项的意义 ContactSizing 允许接触面产生大小一致的单元 Refinement 细化网格MappedFaceMeshing 映射网格 PartRelevance 控制部件网格 设置边界条件 边界条件的设置包括载荷和约束的施加 都作用在几何实体上 通过节点和单元进行传递 载荷和约束是在所选择的分析类型的分支 如模态分析 热分析等 本章以静力分析为例
13、进行说明 设置边界条件 1 类型选中结构树中的StaticStructural 单击鼠标右键选取Insert 弹出各种载荷和约束 设置边界条件 2 载荷操作 1 添加载荷项 选中结构树中的StaticStructural 单击右键选取Insert 在弹出的选择框中选取载荷类型 2 设置载荷值和方向 选中上一步添加的载荷 在属性窗口中进行设置 设置边界条件 载荷在属性窗口中的设置 Geometry 选择载荷施加位置DefineBy 载荷施加的方式分量方式 Components 矢量方式 Vector Components方式CoordinateSystem 选取坐标系X Y ZComponent
14、 X Y Z方向载荷大小 设置边界条件 Vector方式Magnitude 载荷大小Direction 载荷方向 可以采用三种方式 a 垂直于平面 或沿柱面的轴线方向b 沿着直边 或垂直于柱面边缘c 两点定义矢量如果矢量指向了相反的方向 用图形窗口中的箭头来调换 调整好以后 点击Apply 3 约束约束的施加方式与载荷基本相同 选取几何模型上的具体部位 施以适当的约束即可 求解 求解在结构树的Solution分支下进行 1 在Solution分支中添加结果输出项 在静力学分析中 一般选取Von Mises MaximumPrincipal 第一主应力 MinimumPrincipal 第三主应
15、力 TotalDeformed 总体变形 为结果对象 2 点击工具条中的Solve按钮或选中Solution点击右键选择Solve便可进行求解 后处理 后处理主要进行结果的查看和统计 是整个有限元分析至关重要的一步 1 显示方式求解完成后 选中结果输出项 在工具条中出现各种后处理工具 云图显示动画显示 后处理 1 云图显示Geometry按钮 Contours按钮 Edges按钮Geometry按钮有四种可供选择的形式 后处理 在 SlicePlane 显示模式下 切片的面可以被添加或者编辑 添加一个切片面 选择图标 在属性窗口中出现定义切片面的窗口 然后点击鼠标左键选择一起始点 然后按住鼠标
16、左键拖动选择另一点 创建的路径将定义切片面 编辑一个切片面 拖拽图形窗口中切线的中点图标 可以动态显示云图 切片面定义窗口中 单击切片面名称然后单击移走平面 后处理 Contours按钮该控制云图显示方法 共有四种可供选择的方法 后处理 Edges按钮 后处理 最大最小值探测通过选择 Maximum Minimum 按钮 在模型上显示最大 最小值发生的位置 取消选择 Maximum Minimum 按钮 max min 标签将被移走 通过选择Probe工具按钮 在模型上移动鼠标 可以查询模型上任意位置的结果 在模型上所需位置点击鼠标左键可以添加一个注释 选择Label工具按钮可删除不想要的注释 动画控制动画控制工具栏允许用户去播放 暂停和停止播放动画 可以改变动画的帧数和速度 ExportVideoFile能将动画保存为AVI格式 后处理 多窗口显示当显示多窗口时 单击每个窗口 然后在Solution分支中选择 所需观察的应力输出项 在该窗口即显示该应力结果 使用多窗口显示是很有用的 能同时观察数个结果 后处理 2 导出结果 1 输出结果选中结构树中欲输出的结果项 点击右键选择Expo
