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1、Workbench11.0基本培训资料1. 软件背景、特点简介1.1. 软件背景Workbench 是ANSYS公司开发的新一代协同仿真环境：1997年，ANSYS公司基于广大设计的分析应用需求、特点，开发了专供设计人员应用的分析软件ANSYS DesignSpace（DS），其前后处理功能与经典的ANSYS软件完全不同，软件的易用性和与CAD接口非常棒。2000年， ANSYS DesignSpace的界面风格更加深受广大用户喜爱，ANSYS公司决定提升ANSYS DesingnSpace的界面风格，以供经典的ANSYS软件的前后处理也能应用，形成了协同仿真环境：ANSYS Workbenc
2、h Environment(AWE)。其功能定位于：重现经典ANSYS PP软件的前后处理功能；新产品的风格界面；收购产品转化后的最终界面；用户的软件开发环境；2001年，在AWE上，开发了ANSYS DesignModeler(DM), ANSYS DesignXplorer(DX), ANSYS DesignXplorer VT(DX VT), ANSYS Fatigue Module (FM), ANSYS CAE Template等。当时目的是和DS共同提供给用户先进的CAE技术。同年，ANSYS Inc.允许以前只能在ACE上运行的MP, ME, ST等产品，也可在AWE上运行。用户
3、在启动这些产品时，可以选择ACE，也可选择AWE。AWE可作为ANSYS软件的新一代前后处理，还未支持ANSYS所有的功能，目前主要支持大部分的ME和ANSYS Emag的功能，而且与ACE的PP并存。1.2. 特点：1.2.1. 协同访真、项目管理集设计、仿真、优化、网格变形等功能于一体，对各种数据进行项目协同管理。1.2.2. 双向的参数传输功能支持CAD-CAE间的双向参数传输功能；1.2.3. 高级的装配部件处理工具具有复杂装配件接触关系的自动识别、接触建模功能；1.2.4. 先进的网格处理功能可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理；1.2.5. 分析功能支持几乎所有ANSYS Mec
4、hanica的有限元分析功能；10.0：2-D、3-D Structure Analysis（Static、Squence、Harmonic、Fatigue、Frequence、Bulking、Shape Optimization）、2-D、3-D thermal Analysis（Static、Transient）、3-D Electromagnetic等；11.0：2-D、3-D Structure Analysis（Static、Squence、Harmonic、Fatigue、Frequence、Bulking、Shape Optimization）、2-D、3-D thermal A
5、nalysis（Static、Transient）、3-D Electromagnetic等；1.2.6. 内嵌可定制的材料库自带可定制的工程材料数据库，方便操作者进行编辑、应用。1.2.7. 易学易用ANSYS公司所有软件模块的共同运行、协同仿真与数据管理环境，工程应用的整体性、流程性都大大增强；完全的Windows友好界面，工程化应用，方便工程设计人员应用。实际上，Workbench的有限元仿真分析采用的方法（单元类型、求解器、结果处理方式等）与ANSYS经典界面是一样的，只不过Workbench采用了更加工程化的方式来来适应操作者，使即使是没有多长有限元软件应用经历的人也能很快地完成有限
6、元分析工作。2. ANSYS Workbench11软件分析流程简述2.1. 实例流程演示下面我们来看一个在Workbench环境完成有限元仿真的一个流程。图1示为在其中心位置开有一圆孔的薄板，薄板一端固定，另一端承受P=50MPa的拉应力P，试用ANSYS软件计算薄板沿拉力方向的的最大应力。已知参数为：薄板长L=1m、高H=0.5m、厚T=0.005m、圆孔半径R=0.15m、拉应力P=50MPa；薄板为钢材，其弹性模量E=21011Pa、泊松比=0.3、密度=7850kg/m3。PTRLH图1 薄板受力示意图从上述演示过程知，Workbench软件作有限元分析主要包含以下四个流程：分析准备
7、、前处理(几何、接触装配关系、材料、网格)、加载求解、结果后处理。下面我们就分别来讲解这四个流程的主要内容，并穿插介绍其主要功能特点。3. 分析准备3.1. 准备熟悉分析对象的结构特征、工作原理；了解分析需求：应力、变形、温度、时间相关性；必须的结构细节简化思路，提高分析的针对性和时效性；尽量用2-D（平面应力、平面应变）方法模拟空间3-D问题；3.2. 结构分析数据流程、管理方式结构分析的数据管理方式为项目方式管理方式，主要文件有：项目文件(*.wbdb)：为项目文件，结构分析所有的文件均由该文件来管理。几何模型文件：有DesignModeler环境（以下简称DM环境）产生的文件(*.agd
8、b) 、CAD中间格式文件(如*.step、*.x_t)、工作CAD环境文件（如*.prt）等几种，含有分析对象的物理几何信息；仿真模型文件(*.dsdb) ：在DesignSimulation环境（以下简称DS环境）中产生，含几何模型产生的网格、分析类型、载荷边界条件、结果要求等信息；优化模型文件(*.dxdb)：在DesignExplore环境（以下简称DX环境）中产生，含相关优化数据；有限元模型文件(*.fedb)、等。以下为一个典型的结构分析数据管理流程图。DM环境几何文件(*.agdb)DS环境仿真文件(*.dsdb)DX环境优化文件(*.dxdb)CAD中间格式文件(如*.step
9、、*.x_t)工作CAD环境文件 (如*.prt)项目文件(*.wbdb)其它文件：如*.db图2 Workbench环境数据流程图4. 前处理-几何模型处理4.1. 几何模型建立方式DM环境的参数化建模读入工作CAD软件中的几何模型Workbench10.0：ACIS14、CATIAV4(DS)、CATIAV5、SolidEdge(1617版本)、SolidWorks(2004/2005)、Autodesk(Inventor9/10)、Pro/E(野火1/2)、NX2/3、MDT2006/2005、OnespaceDesigner2005、TemcenterEngineering等； 读入其
10、它读入CAD软件的其它格式文件，如Parasolid(*.x_t)、Step、*.agdb、*.iges、*.agdb、*.prt等，以快速建立分析用几何模型；前两种方式具有CAD、CAE环境间的参数双向传输功能。4.2. 参数双向传输功能4.2.1. DM、DS之间举例演示DesignModeler与DesignSimulation之间的双向参数传输功能。DM(建摸)DS(分析)DX(优化)图3 DM-DS设计数据流程在DM环境的Details View中命名、标识好要传递的参数(如果DM读入的是*.prt文件，其参数在Import的内容下标识)，可在Parameter菜单下修改好，点击Ge
11、nerate按钮进行DM环境中参数变化的更新；在WB界面的*.agdb文件级界面下，用Parameter复选框指定要传输的参数关键字。进入DS，点中目录树的Geometry，点击Geometry菜单之Updates：Use Geometry Parameter Values实现DMDS间参数传输。在DS中，点中目录树的Geometry，在Details of Geometry中修改好相关参数后，点击Geometry下拉菜单之Updates：Use Simulation Parameter Values实现DSDM间参数传输。4.2.2. 工作CAD软件、DM、DS之间WB10.0：SolidE
12、dge(1617)、SolidWorks(2004/2005)、Autodesk(Inventor9/10)、Pro/E(野火1/2)、NX2/3、MDT2006/2005、OnespaceDesigner2005、TemcenterEngineering等；WB11.0：SolidEdge(1617版本)、SolidWorks(2004/2005)、Autodesk(Inventor9/10)、Pro/E(野火1/2)、NX2/3、MDT2006/2005、OnespaceDesigner2005、TemcenterEngineering等；举例演示CAD软件、Designmodeler、D
13、esignsimulation之间的双向参数传输功能。CAD软件DS(分析)DM(处理)DX(优化)图4 CAD/DM-DS设计数据流程要点：在CAD软件中建立几何模型，并标识、命名好要传递的参数；在Workbench的*.wbdb文件级界面下，点击Link to Active CAD Geometry；在Workbench的*.prt类似文件级界面下，用Parameter复选框指定要传输的参数关键字，再点击New Geometry菜单进入DM。CAD软件或DM中修改的相关参数后，点中DM目录树的Attach，可通过Refresh的相关选项实现CAD软件 、DM间的双向传输；随后的DM、DS间
14、参数方法与示例1相同。也可直接在CAD软件、DS间进行参数双向传递。完成后，中直接点击New Simulation菜单进入DS；修改DS中Geometry下属模型名Outline之CAD parameter，用Details of Geometry好相关参数后再使用Updates：Use Simulation Parameter Values实现DSActive CAD间参数传输。例：以图5示带孔薄板结构，讲解DM/UG-DS间设计参数双向传递特点。（R=0.15m，T=0.005m。）R0.5m0.5mT1m图5 带孔薄板结构图4.3. DM环境中的几何模型处理主要包括选择单位制、模型局部修
15、改、模型组合、材料属性等。举例演示。举例演示局部修改、模型组合、抽中面、面延伸等功能。例：以图6示钣筋模型演示模型局部修改（菜单CREAT/FACE DELETE）、部件组合（选择Tree outline的各部件，单击右键，选择Form new part）、抽中面（菜单Tool/mid-surface）、抽中面面延伸（菜单Tool/surface extension）等。已知模型厚度有T01=2mm、T02=1mm。5. DS环境中的模型处理5.1. 输入几何模型5.1.1. 输入DM几何文件几何模型已在DM中打开：在项目界面选中该文件，点击NEW Simulation按钮；DM文件没有在DM中打开：在开始界面打开该文件，并在项目界面选中该文件，点击NEW Simulation按钮；DM文件没有在DM中打开：在项目文件界面下，用Link to Geometry File之Browse选择文件，在项目界面下选中该文件，点击NEW Simulation按钮；5.1.2. 使用CAD软件打开的直接文件：plug-in模式几何模型已在CAD软件中打开：可在CAD环境中直接应用该模型。几何模型已在CAD
