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1、Ansys Workbench基础基础主要内容主要内容一、有限元基本概念一、有限元基本概念 基本操作基本操作二、二、Ansys WorkbenchAnsys Workbench 软件介绍软件介绍 有限元分析流程的操作有限元分析流程的操作 有限元基本概念有限元基本概念 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进行分析，然后根据变形
2、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行综合求解。有限元法的基本思想离散化。离散化。 节点节点 单元单元 载荷载荷 约束约束 分析类型分析类型 Ansys Workbench软件介绍软件介绍 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运行软件方法一：直接双击桌面上的方法一：直接双击桌面上的 图标。图标。 方法二：单击开始菜单，方法二：单击开始菜单， 选择程序命令；选择程序命令； 从从AnsysAnsys程序组程序组 中选择中选择 AnsysWorkbenchAnsysWorkbench程序。程序。启动该软件后，出现一模块选择对话框。启动该软件后，
3、出现一模块选择对话框。操作界面介绍操作界面介绍菜单菜单菜单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 工具条工具条工具条工具条 常用工具条常用工具条 图形工具条图形工具条结构树结构树结构树结构树 结构树包含几何模型的信息和整个分析结构树包含几何模型的信息和整个分析的相关过程。的相关过程。 一般由一般由GeometryGeometry、ConnectionsConne
4、ctions、MeshMesh、分析类型和结果输出项组成，分析类型里包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。括载荷和约束的设置。 说明分支全部被定义说明分支全部被定义 说明输入的数据不完整说明输入的数据不完整 说明需要求解说明需要求解 说明被抑制，不能被求解说明被抑制，不能被求解 说明体或零件被隐藏说明体或零件被隐藏属性窗口属性窗口属性窗口属性窗口 属性窗口提供了输入数据的列表，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。会根据选取分支的不同自动改变。 白色区域白色区域: : 显示当前输入的数据。显示当前输入的数据。 灰色区域灰色区域: : 显示信息数据，
5、不能显示信息数据，不能 被编辑。被编辑。 黄色区域黄色区域: : 未完成的信息输入。未完成的信息输入。 图形窗口图形窗口图形窗口图形窗口 模型和结果都将显模型和结果都将显示在这个区域中，示在这个区域中， 包括：包括： GeometryGeometry Worksheet Worksheet PrintPreview PrintPreview ReportPreview ReportPreview 几个可以互相切换的窗口几个可以互相切换的窗口。向导向导向导向导 作用：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
6、基本分析步骤。料属性等基本分析步骤。 显示：显示： 可以通过菜单可以通过菜单ViewView中的中的WindowsWindows选项或常用工具条中的图标选项或常用工具条中的图标 控制其显示。控制其显示。基本操作基本操作 创建、打开、保存文档创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴复制、剪切、粘贴 图形窗口的显示图形窗口的显示 视图显示视图显示 结构树的显示结构树的显示 操作界面的显示操作界面的显示 工具条的显示工具条的显示 选择目标选择目标 显示显示/ /隐藏隐藏 旋转、平移、缩放旋转、平移、缩放创建、打开、保存文档创建、打开、保存文档创建、打开、保存文档创建、打开、保存文档 File File
7、菜单或者工具条的菜单或者工具条的1 1、创建一个新文档。选择、创建一个新文档。选择FileNewFileNew命令。命令。2 2、 打开文档。选择打开文档。选择FileOpenFileOpen命令。命令。3 3、保存文档。选择、保存文档。选择FileSaveFileSave或或Save AsSave As命令，命令， 一般保存为一般保存为.dsdb.dsdb格式的文档。格式的文档。编辑目标编辑目标编辑目标编辑目标 用户可以对给定的目标进行复制、用户可以对给定的目标进行复制、粘贴、剪切等常规操作。使用粘贴、剪切等常规操作。使用EditEdit菜单菜单中的各项命令。中的各项命令。视图显示视图显示视
8、图显示视图显示视图的显示主要在视图的显示主要在ViewView菜单中进行控制。菜单中进行控制。1 1、图形窗口、图形窗口 Shade Exterior and EdgesShade Exterior and Edges：轮廓线显示：轮廓线显示 WireframeWireframe：线框显示：线框显示 RulerRuler：显示标尺：显示标尺 LegendLegend：显示图例：显示图例 TriadTriad：显示坐标图示：显示坐标图示视图显示视图显示视图显示视图显示2 2、结构树、结构树Expand AllExpand All：展开结构树：展开结构树 Collapse Environments
9、Collapse Environments： 折叠结构树折叠结构树 Collapse ModelsCollapse Models：折叠结构树中的：折叠结构树中的ModelsModels项项3 3、工具条、工具条 Named SelectionsNamed Selections：命名工具条：命名工具条 Unit ConversionUnit Conversion：单位转换工具：单位转换工具4 4、操作界面、操作界面 MessagesMessages：MessagesMessages信息窗口信息窗口 Simulation WizardSimulation Wizard：向导：向导 Graphics
10、 Annotations:Graphics Annotations:注释注释 Section Planes:Section Planes:截面信息窗口截面信息窗口 Reset Layout:Reset Layout:重新安排界面重新安排界面选择目标选择目标选择目标选择目标 在在WorkbenchWorkbench中，目标是指点中，目标是指点 、线、线 、面、面 、体、体 。1 1、单选、单选 确定目标为点、线、面、体的确定目标为点、线、面、体的一种，点击对应的图标，单击一种，点击对应的图标，单击 按钮，选中按钮，选中Single SelectSingle Select，进入选择模式，进入选择模
11、式，利用鼠标左键在模型上点利用鼠标左键在模型上点击进行目标的选取。击进行目标的选取。2 2、框选、框选 与单选的方法类似，只需选择与单选的方法类似，只需选择Box SelectBox Select，再在图形窗口中按住，再在图形窗口中按住左键、画矩形框进行选取。左键、画矩形框进行选取。3 3、在结构树中的、在结构树中的GeometryGeometry分支中进行选择。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。屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。显示显示显示显示/ /隐藏目标隐藏目标隐藏目标隐藏目标1 1、隐藏目标、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，
12、在弹出的选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项里选择 ，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一，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，选择个目标，单击鼠标右键，选择 来隐藏目标。来隐藏目标。 当一个目标被隐当一个目标被隐藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。2 2、显示目标、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在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择Go ToGo ToHidden Bodies in TreeHidden Bodies in Tree，系统自动在结构树，系统
13、自动在结构树GeometryGeometry项中弹出被隐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，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，选择选择 显示该目标。显示该目标。旋转、平移、缩放旋转、平移、缩放旋转、平移、缩放旋转、平移、缩放 通过工具条的通过工具条的 实现上述操作，也可以利用鼠标和键实现上述操作，也可以利用鼠标和键盘相结合的方式进行操作盘相结合的方式进行操作平移：平移：Ctrl+Ctrl+鼠标中键鼠标中键旋转：鼠标中键旋转：鼠标中键缩放：缩放：Shift+Shift+鼠标中键鼠标中键初步确定分析流程操作分析流程操作分析类型：静力分析
14、、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 导入模型导入模型 建立局部坐标系建立局部坐标系 定义材料属性定义材料属性 网格划分网格划分 施加载荷与约束施加载荷与约束 求解求解 后处理后处理分析流程操作分析流程操作导入模型导入模型导入模型导入模型方法一：直接从所支持的方法一：直接从所支持的CADCAD软件系统进入。软件系统进入。方法二：从方法二：从SimulationSimulation模型的模型的From FileFrom File导入。导入。 导入模型导入模型导入模型导入模
15、型 本手册对该步骤作出如下的规定：本手册对该步骤作出如下的规定：3 3、导入的文件为、导入的文件为.stp.stp格式的文件。格式的文件。4 4、导入模型时，路径必须为英文路径。、导入模型时，路径必须为英文路径。建立局部坐标系建立局部坐标系建立局部坐标系建立局部坐标系目的：便于施加载荷与约束目的：便于施加载荷与约束A A 结构树中的操作结构树中的操作1 1、在结构树中添加坐标系分支、在结构树中添加坐标系分支 选中结构树的选中结构树的ModelModel，点击右键，选取，点击右键，选取Insert-Coordinate SystemsInsert-Coordinate Systems，便在该分支
16、中插入了该项，展开该项出现便在该分支中插入了该项，展开该项出现Global Coordinate SystemGlobal Coordinate System，此为总体坐标系。此为总体坐标系。2 2、添加局部坐标系、添加局部坐标系 选中上一步骤添加的选中上一步骤添加的Coordinate SystemsCoordinate Systems，点击右键，选取点击右键，选取Insert-Coordiante SystemInsert-Coordiante System，便在该分支中插入了局部坐标系项。，便在该分支中插入了局部坐标系项。建立局部坐标系建立局部坐标系建立局部坐标系建立局部坐标系B B 属
17、性窗口中的设置属性窗口中的设置3 3、定义原点、定义原点 在图形窗口中，选取模型上的元素，在图形窗口中，选取模型上的元素，在属性窗口的在属性窗口的originGeometryoriginGeometry栏黄色区栏黄色区域出现域出现Click to ChangeClick to Change，点击该处。，点击该处。4 4、定义坐标轴、定义坐标轴 在属性窗口的在属性窗口的Principal AxisPrincipal Axis中，设置中，设置AxisAxis所需坐标轴所需坐标轴 Define ByGeometry SelectionDefine ByGeometry Selection选取模型上的
18、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元素作为该坐标轴，点击属性窗口中呈现黄色的Click to ChangeClick to Change模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，则建立局部坐标系建立局部坐标系建立局部坐标系建立局部坐标系再次点击再次点击Click to ChangeClick to Change，在图形窗口的左下方将出现，在图形窗口的左下方将出现 图标，点图标，点击该图标更改方向，然后单击属性窗口中的击该图标更改方向，然后单击属性窗口中的ApplyApply按钮。按钮。 5 5、定义
19、另一坐标轴。、定义另一坐标轴。 在属性窗口的在属性窗口的Orientation About Principal AxisOrientation About Principal Axis中，设置中，设置AxisAxis为所为所需另一坐标轴，其余操作与上一步定义坐标轴的步骤一致。需另一坐标轴，其余操作与上一步定义坐标轴的步骤一致。 定义材料属性定义材料属性定义材料属性定义材料属性1 1、打开、打开Simulation WizardSimulation Wizard向导，选择向导，选择 ViewView菜单的菜单的WindowsWindows，选择，选择WindowsWindows 中的中的Simu
20、lation WizardSimulation Wizard。2 2、在向导中选择、在向导中选择Verify MaterialsVerify Materials，软件，软件 自动对模型的所有组成零件自检。自动对模型的所有组成零件自检。3 3、自检完成后，在属性窗口的、自检完成后，在属性窗口的DefinitionDefinition的的MaterialsMaterials下拉项中进行材料的设置。下拉项中进行材料的设置。 New MaterialNew Material：定义新材料。进入该项后出现：定义新材料。进入该项后出现Engineering DataEngineering Data模块，模块
21、， 在该模块中用户可以自行输入杨氏模量、泊松比、密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。度、热膨胀系数等。 ImportImport：在材料列表中选择材料。包括钢材、混凝土、灰铸铁等。：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注：软件默认的材料是钢材注：软件默认的材料是钢材注：软件默认的材料是钢材Structural SteelStructural Steel，一般情况下不需要进行材料的重，一般情况下不需要进行材料的重，一般情况下不需要进行材料的重，一般情况下不需要进行材料的重 新设置，采用默认的即可。新设置，采用默认的即可。新设置
22、，采用默认的即可。新设置，采用默认的即可。 网格控制网格控制网格控制网格控制目的：实现几何模型目的：实现几何模型目的：实现几何模型目的：实现几何模型 有限元模型的转化有限元模型的转化有限元模型的转化有限元模型的转化原则：整体网格控制原则：整体网格控制原则：整体网格控制原则：整体网格控制 局部网格细化局部网格细化局部网格细化局部网格细化 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
23、来传递载荷和约束，所以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。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。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。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。网格控制网格控制网格控制网格
24、控制 具体操作：选中结构树的具体操作：选中结构树的MeshMesh项，点击鼠标右键，选择项，点击鼠标右键，选择InsertInsert，弹出，弹出对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（MethodMethod）和单元的）和单元的大小（大小（SizingSizing）。）。 其余一些网格控制项的意义：其余一些网格控制项的意义： Contact SizingContact Sizing允许接触面产生大小一致的单元；允许接触面产生大小一致的单元； RefinementRefinement细化网格细化网格 Mapped Face Meshing
25、Mapped Face Meshing映射网格；映射网格； Part RelevancePart Relevance控制部件网格。控制部件网格。设置边界条件设置边界条件设置边界条件设置边界条件 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。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。等），本章以静力分析为例进行说明。设置边界条件设置边界条件设置边界条件设置边界条件1 1、类型、类
26、型 选中结构树中的选中结构树中的Static StructuralStatic Structural，单击鼠标右键选取单击鼠标右键选取InsertInsert，弹出各种，弹出各种载荷和约束。载荷和约束。设置边界条件设置边界条件设置边界条件设置边界条件2 2、载荷、载荷 操作：（操作：（1 1）添加载荷项。选中结构树中的）添加载荷项。选中结构树中的Static StructuralStatic Structural，单，单 击右键选取击右键选取InsertInsert，在弹出的选择框中选取载荷类型。，在弹出的选择框中选取载荷类型。 （2 2）设置载荷值和方向。选中上一步添加的载荷，在属）设置载荷
27、值和方向。选中上一步添加的载荷，在属 性窗口中进行设置。性窗口中进行设置。 设置边界条件设置边界条件设置边界条件设置边界条件载荷在属性窗口中的设置：载荷在属性窗口中的设置： GeometryGeometry：选择载荷施加位置：选择载荷施加位置 Define ByDefine By：载荷施加的方式：载荷施加的方式 分量方式（分量方式（ComponentsComponents） 矢量方式（矢量方式（VectorVector）。）。ComponentsComponents方式方式 Coordinate SystemCoordinate System：选取坐标系：选取坐标系 X X、Y Y、Z Com
28、ponentZ Component：X X、Y Y、Z Z方向载荷大小方向载荷大小设置边界条件设置边界条件设置边界条件设置边界条件VectorVector方式方式 MagnitudeMagnitude：载荷大小：载荷大小 DirectionDirection：载荷方向。：载荷方向。 可以采用三种方式：可以采用三种方式： a a、垂直于平面，或沿柱面的轴线方向、垂直于平面，或沿柱面的轴线方向 b b、沿着直边，或垂直于柱面边缘、沿着直边，或垂直于柱面边缘 c c、两点定义矢量、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，调如果矢量指向了相反的方向，用图形窗口中的箭头来调换，
29、调 整好以后，点击整好以后，点击ApplyApply。3 3、约束、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，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。施以适当的约束即可。求解求解求解求解 求解在结构树的求解在结构树的SolutionSolution分支下进行。分支下进行。（1 1）在）在SolutionSolution分支中添加结果输出项。分支中添加结果输出项。 在静力学分析中，一般选取在静力学分析中，一般选取 Von-MisesVon-Mises、 Maximum Principal Maximum Principal （第一主应力）（
30、第一主应力） Minimum PrincipalMinimum Principal（第三主应力）（第三主应力） Total DeformedTotal Deformed（总体变形）为结果对象（总体变形）为结果对象（2 2）点击工具条中的）点击工具条中的Solve Solve 按钮或选中按钮或选中SolutionSolution点击右键选择点击右键选择SolveSolve 便可进行求解。便可进行求解。 后处理后处理后处理后处理 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。要的一步。1 1、显示方式、显示方式 求解完成后，选
31、中结果输出项，在工具条中出现各种后处理工具。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。 云图显示云图显示 动画显示动画显示后处理后处理后处理后处理（1 1）云图显示）云图显示GeometryGeometry按钮、按钮、ContoursContours按钮、按钮、EdgesEdges按钮按钮 GeometryGeometry按钮有四种可供选择的形式按钮有四种可供选择的形式: :后处理后处理后处理后处理 在在“ “Slice Plane”Slice Plane”显示模式下，显示模式下，切片的面可以被添加或者编辑。切片的面可以被添加或者编辑。添加一个切片面：添加一个切片面： 选择选择
32、 图标，在属性窗口图标，在属性窗口中出现定义切片面的窗口，然后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，然点击鼠标左键选择一起始点，然后按住鼠标左键拖动选择另一点，后按住鼠标左键拖动选择另一点，创建的路径将定义切片面。创建的路径将定义切片面。编辑一个切片面：编辑一个切片面： 拖拽图形窗口中切线的中点拖拽图形窗口中切线的中点图标，可以动态显示云图。切片图标，可以动态显示云图。切片面定义窗口中，单击切片面名称面定义窗口中，单击切片面名称然后单击然后单击 移走平面。移走平面。后处理后处理后处理后处理ContoursContours按钮按钮 该控制云图显示方法，共有四种可供选择的方法：该控
33、制云图显示方法，共有四种可供选择的方法：后处理后处理后处理后处理EdgesEdges按钮按钮后处理后处理后处理后处理最大最小值探测最大最小值探测 通过选择通过选择“ “Maximum/Minimum”Maximum/Minimum”按钮，在模型上显示最大按钮，在模型上显示最大/ /最小值最小值发生的位置；取消选择发生的位置；取消选择“ “Maximum/Minimum”Maximum/Minimum”按钮，按钮， “ “max/min”max/min”标签标签将被移走。将被移走。 通过选择通过选择ProbeProbe工具按钮，在模型上移动鼠标，可以查询模型上工具按钮，在模型上移动鼠标，可以查询
34、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，选择释，选择LabelLabel工具按钮可删除不想要的注释。工具按钮可删除不想要的注释。动画控制动画控制 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，变动画的帧数和速度，Export Video FileExport Video File能将动画保存为能将动画保存为AVIAVI格式格式。后处理后处理多窗口显示多窗口显示 当显示多窗口时，单击每个窗口，然后在当显示多窗口时，单击每个窗口
35、，然后在SolutionSolution分支中选择、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显示是很有用的, , 能同时观察数个结果。能同时观察数个结果。后处理后处理2 2、导出结果、导出结果（1 1）输出结果）输出结果 选中结构树中欲输出的结果项，点击右键选择选中结构树中欲输出的结果项，点击右键选择ExportExport，出现一对，出现一对话框提示用户保存文件的类型：话框提示用户保存文件的类型：Excel FileExcel File（.xls.xls）、）、Text FileText F
36、ile（.txt.txt）。）。后处理后处理后处理后处理（2 2）输出报告）输出报告 Ansys WorkbenchAnsys Workbench可以自动生成分析报告，用户可以从工具栏中可以自动生成分析报告，用户可以从工具栏中添加图片和注释。图片和注释可以添加在任何一个分支中。先选择分添加图片和注释。图片和注释可以添加在任何一个分支中。先选择分支，点击相应的图片和注释工具按钮。添加完图片和注释后，选择支，点击相应的图片和注释工具按钮。添加完图片和注释后，选择Report PreviewReport Preview产生产生HTMLHTML报告，添加的图片和注释都会在报告中出现。报告，添加的图片和注释都会在报告中出现。后处理后处理后处理后处理后处理后处理后处理后处理（3 3）保存报告）保存报告 为了防止被覆盖，用户需要对报告进行保存。报告可以以为了防止被覆盖，用户需要对报告进行保存。报告可以以HTMLHTML的形式通过多个渠道或内部的网络服务器发表或者导入到的形式通过多个渠道或内部的网络服务器发表或者导入到WordWord或或Power pointPower point中。中。谢谢 谢谢! !
