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1、Ansys Workbench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、Ansys Workbench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 Ansys Workbench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
2、选择 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 Select All” 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
3、明需要求解说明被抑制，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
4、的显示视图显示 结构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FileNew命令。2、 打开文档。选择FileOpen命令。3、保存文档。选择FileSave或Save As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Shade Exterior and Edges：轮廓线显示Wireframe：线框显示Ruler：显示标尺Legend：显示图例Triad：
5、显示坐标图示视图显示2、结构树Expand All：展开结构树 Collapse Environments：折叠结构树 Collapse Models：折叠结构树中的Models项3、工具条Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具 4、操作界面Messages：Messages信息窗口 Simulation Wizard：向导Graphics Annotations:注释 Section Planes:截面信息窗 口Reset Layout: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
6、、体的一种，点击对应的图标，单击 按钮，选中Single Select，进入选择模式，利用鼠标左键在模型上 点击进行目标的选取。2、框选与单选的方法类似，只需选择Box Select，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
7、选项里选择Go ToHidden Bodies in Tree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐藏的目标，以蓝色加亮方式显示，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
8、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模型的From File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-Coordinate Systems，便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate System，此为总体坐标系。2、添加局部坐标系选中上一步骤添加的Coordinate Systems，点击右键，选取I
9、nsert-Coordiante System，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Click to Change，点击该处。4、定义坐标轴在属性窗口的Principal Axis中，设置Axis所需坐标轴 Define ByGeometry Selection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Click to Change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Click to Change，在图形窗口的
10、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Orientation About Principal Axis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Simulation Wizard向导，选择View菜单的Windows，选择Windows中的Simulation Wizard。2、在向导中选择Verify Materials，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 。New Materia
11、l：定义新材料。进入该项后出现Engineering Data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。Import：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Structural Steel，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
12、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：Contact Sizing允许接触面产生大小一致的单元；Refinement细化网格 Mapped Face Meshing映射网格；Part Relevance控制部件网格。设置边界
13、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进行说明。设置边界条件1、类型选中结构树中的Static Structural，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Static Structural，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Define
14、 By：载荷施加的方式分量方式（Components）矢量方式（Vector）。Components方式Coordinate System：选取坐标系 X、Y、Z Component：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
15、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、Maximum Principal （第一主应力）Minimum Principal（第三主应力）Total Deformed（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“Slice Plane”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
