第13章 ANSYS新界面Workbench环境前面几章讲解了如何使用ANSYS传统界面进行问题的建 模，求解以及结果分析和显示本章主要介绍ANSYS新界面 Workbench集成环境的基本情况，如何基于ANSYS 12.1版本 的“项目视图（Project Schematic View）”功能，将整个仿真 流程的建立模型，划分网格，求解和查看结果更加紧密的组 合在一起，通过简单的拖拽操作即可完成复杂的多物理场分 析流程13.1 ANSYS Workbench概述在工业应用领域中，为了提高产品设计质量、缩短周期 、节约成本，计算机辅助工程（CAE）技术的应用越来越广 泛，设计人员参与CAE分析已经成为必然这对CAE分析软 件的灵活性、易学易用性提出了更高的要求13.1.1 ANSYS Workbench产品设计流程在ANSYS 12.1版本中，ANSYS对Workbench构架进行了重 新设计，全新的“项目视图（Project Schematic View）”功能改 变了用户使用Workbench仿真环境（Simulation）的方式在一 个类似“流程图”的图表中，仿真项目（Projects）中的各种任务 以相互连接的图形化方式清晰地表达出来，使用户可以非常方 便的理解项目的工程意图、数据关系、分析过程的状态等。
图 ANSYS Workbench主要产品设计流程13.1.2 ANSYS Workbench文件格式ANSYS12.1 Workbench会自动创建所有相关文件，包 括一个项目文件和一系列的子目录用户应允许Workbench 管理这些目录的内容，最好不要手动修改项目目录的内容或 结构否则会引起程序读取出错的问题13.2 ANSYS Workbench安装和启动配置在安装经典ANSYS的时候，可以选择将ANSYS12.1 Workbench同时安装具体安装过程可以参考第一章 ANSYS安装部分的内容本节主要介绍如何启动和配置 ANSYS Workbench13.2.1 ANSYS 12.1 Workbench 启动ANSYS Workbench有两种启动方式：从Windows开始 菜单启动和从CAD系统启动 1．从Windows开始菜单启动Workbench 2．从CAD系统进入Workbench（以Solidworks为例）13.2.2 ANSYS 12.1 Workbench 配置ANSYS 12.1 Workbench的配置包括在ANSYS Workbench 环境内根据需要可以展开或闭合显示在工具箱的项目，选择 ANSYS Workbench工作目录、选择操作界面背景颜色、设定单 位制等内容。
1．选择ANSYS Workbench模块 2．选择ANSYS Workbench工作目录 3．选择操作界面背景颜色 4．选择输入几何体的选项 5．设定单位制13.2.3 ANSYS 12.1 Workbench帮助资源ANSYS 12.1 Workbench在启动时会自动弹出Getting Started窗口，帮助使用者了解ANSYS Workbench的基本操 作，其自带的英文帮助文档tutorials详尽介绍了软件的组织 格式、使用方法和相关理论，并且提供了一些经典的例子供 用户学习13.3 静力学分析实例在第九章中我们对结构静力学分析做了详细的介绍，介 绍了平面应力、应变问题，轴对称问题，以及梁、桁架、壳 等模型的静力学问题及工程实例本节将以球阀为例，介绍 如何在ANSYS Workbench中进行零件的静力学分析13.3.1 问题描述某球阀的进出口两端法兰端面固定，中间法兰端面受到 垂直方向的约束，忽略法兰螺栓预紧力和阀体自重，考察在 阀体内表面受到2MPa设计内压时的位移和应力分布球阀 为灰口铸铁，其材料参数为：密度ρ=7200kg/m3，弹性模量 E=1.1×1011Pa，泊松比λ=0.28。
13.3.2 问题分析阀体的实体模型应该能准确反映其实际结构，同时，在保证 计算精度的前提下，模型应尽可能简化，因此在建模过程中对阀 体的一些不影响总体性能的特征进行简化处理在Solidworks中 建立好零件模型后，直接转化到ANSYS Workbench中进行零件 的材料属性定义、网格划分、施加载荷、定义约束、求解等操作 注意：在Solidworks中将文件另存为Parasolid格式之后，导 入ANSYS Workbench中13.3.3 建立模型和在ANSYS传统模式下做的工作类似，建立模型需要 完成的工作包括确定分析模块，定义材料性能，定义单元类 型，建立或导入几何模型并划分有限元网格等 1．选定分析模块 2．定义材料性能参数 3．导入几何模型 4．进入Mechanical application 5．将材料性能参数赋予几何模型 6．对几何模型进行有限元网格划分13.3.4 定义边界条件并求解定义边界条件并求解包括在法兰面上施加固定约束、位 移约束、施加压力和求解模型等内容 1．定义边界条件 2．求解模型13.3.5 查看结果图 球阀的应力等值线图13.4 结构动力学分析实例结构动力分析最终目的在于确定动力载荷作用下结构的 内力、位移等量值随时间的变化规律，从而找出其最大值以 作为设计或验算的依据。
在第十章介绍了运用ANSYS对各 种动力学的实际问题进行分析的步骤、技巧与方法本节介 绍如何使用ANSYS 12.1Workbench对某型号汽轮机的叶片 进行结构动力学分析13.4.1 问题描述考察一个由1Cr11MoV钢制造的某型号汽轮机叶片的固 有频率1Cr11MoV钢的材料参数为：密度ρ=7800kg/m3， 弹性模量E=2.1×1011Pa，泊松比λ=0.2813.4.2 问题分析叶片的实体模型应该能准确反映其实际结构，在Solidworks中 建立好零件模型后，直接转化到ANSYS Workbench中进行零件的材 料属性定义、网格划分、施加载荷、定义约束、求解等操作利用 模态分析可以得到叶片的固有频率，ANSYS Workbench中的结构模 态分析是线性的，任何所施加的力载荷在模态分析中都不考虑，因 为叶片的叶根部分固定在叶轮上，所以假设叶片根部固定约束13.4.3 建立模型建立模型需要完成的工作包括确定分析模块，定义材料 性能，定义单元类型，建立或导入几何模型并划分有限元网 格等 1．选定分析模块 2．定义材料性能参数 3．导入几何模型 4．进入Mechanical application 5．将材料性能参数赋予几何模型。
6．对几何模型进行有限元分网13.4.4 定义边界条件并求解定义边界条件并求解包括对叶根施加固定约束，设置最 大模态阶数等边界条件和求解模型等内容 1．定义边界条件 2．求解模型13.4.5 查看结果13.5 热力学分析实例在第十二章热分析中已经介绍了热分析的基本概念、传 热学经典理论、三种基本热传递方式等热分析基础知识、热 分析的基本过程；热-结构耦合分析、热-应力耦合分析内容 和实例热分析主要用于计算一个系统或部件的温度分布及 其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度 （热通量）等ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡 方程，用有限元法计算各节点的温度，并导出其它热物理参 数 ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传 递方式此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问 题本节介绍如何使用ANSYS 12.1 Workbench对挡油环零 件进行结构热分析13.5.1 问题描述某挡油环材料为铜合金，对其大端面施加温度载荷467℃， 小端面温度为恒定值22℃，忽略大端面螺栓预紧力，试求挡油环 温度场分布挡油环材料参数为：热导系数401W/m﹒﹒℃13.5.2 问题分析在Solidworks中建立好零件模型后，直接转化到ANSYS Workbench中进行零件的材料属性定义、网格划分、施加载荷 、定义约束、求解等操作。
该例属于稳态热分析 注意：在Solidworks中将文件另存为Parasolid格式之后导 入ANSYS Workbench中13.5.3 建立模型建立模型需要完成的工作包括确定分析模块，定义材料 性能，定义单元类型，建立或导入几何模型并划分有限元网 格等 1．选定分析模块 2．定义材料性能参数 3．导入几何模型 4．进入Mechanical application 5．将材料性能参数赋予几何模型 6．对几何模型进行有限元分网13.5.4 定义边界条件并求解定义边界条件并求解包括在挡油环零件大端面上施加温 度载荷，在挡油环小端面上也同样施加温度载荷等编辑条件 的定义以及求解模型等内容 1．定义边界条件 2．求解模型13.5.5 查看结果图 挡油环温度场分布等值线图。