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1、Ansys Workbench基础,技术部内部培训,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 本次培训不涉及非线性问题，所讲内容主要针对三维实体单元。,有限元简化思想,节点和单元,有限元简化思想,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,有限元法的基本步骤,Ansys Workbench软件介绍,运
2、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 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
3、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： Geometry Worksheet PrintPreview ReportPreview 几个可以互相切换的窗
4、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
5、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：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
6、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、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。
7、 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Go To Hidden 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
8、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
9、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Insert-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，
10、 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 A
11、bout 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 Material：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、
12、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
13、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
14、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 By：载荷施加的方式 分量方式（Components） 矢量
15、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
