ANSYSWorkbenchV14.0实例精解
ANSYS Workbench 14.0 基础
ANSYS Workbench 14.0基础 作为一个全球知名的大型 CAE 分析软件，ANSYS 自 20 世纪 70 年代诞生以来，随着世 界信息技术和有限元理论的高速发展， 在各个领域得到了高度的评价和广泛的应用。
自ANSYS 7.0 开始，ANSYS 公司推出了 ANSYS 经典版（即 MAPDL ）和 ANSYS Workbench 版。
本书 基于 ANSYS 14.0，较之前版 ANSYS 13.0，新版本在许多方面都得到了许多改进。
本章从 ANSYS Workbench 14.0 的概述开始，逐步讲解 ANSYS Workbench 14.0 结构设计流程。
本章 内容包括：l ANSYS Workbench 14.0 新功能特征概述l ANSYS Workbench 14.0 的工作流程l ANSYS Workbench 14.0 的文件管理l Mechanical APDL1.1 ANSYS Workbench 14.0 新功能概述[1] ANSYS Workbench 14.0 是一个集成框架，它整合现有的各种应用并将仿真过程结合在同 一界面下。
最新的 ANSYS Workbench 14.0 在 Workbench 13.0 的基础上更进一步提高和改进原 有的框架，尤其新版本更扩展了 ANSYS 系列产品的集成与多物理场的耦合应用，从总体看， ANSYS 14.0 的新优势主要体现在三个领域：扩展了工程应用、复杂系统的仿真、高性能计算 （HPC ）的驱动创新。
1.1.1 扩展了工程应用较之 Workbench 13.0，ANSYS Workbench 14.0 更进一步扩大了在工程上的应用。
Ø 提高了 CAD 模型的处理和划分网格的功能。
复杂的 CAD 模型中常常包括多个零部件，作 CAE 分析时需要处理各零部件间的接触、 间隙等关系。
这是一个非常繁琐并且费时的过程！在ANSYS 14.0 中，利用装配体网格工具能 自动从 CAD 装配体中抽取相应的计算域，如流体域等，而且它能根据用户的要求，自动创建 Cutcell 的结构化直角网格（六面体网格单元）或者非结构化的四面体网格。
Ansys 14.0 Workbench 课件6-DM-Intro_Modeling
拉伸
拉伸
• Geometry
– 可以是草图，选定的面或命名选择
• Operation
– 可进行 Add Material, Cut Material, Imprint Faces, Slice Material, Add frozen等操作 – 后面会详细介绍
• Direction Vector
– 对草图进行拉伸时，拉伸方向默认为法向，否 则需要用户指定。 – 平面轴线，几何的边和面都可以用来指定方向。
蒙皮/放样
蒙皮/放样
• 通过一系列几何轮廓创建体
– 所有的几何轮廓边数要相等
多个草图
20
© 2011 ANSYS, Inc.
March 10, 2014
Release 14.0
抽壳
抽壳
• Selection Type Faces to Keep/Faces to
Remove
– 保留选定的面，移除未选定的面，创建一个 具有指定厚度的体 – 指定厚度为零将生成一个面（壳指定偏置） – Bodies Only 选项可以创建薄壁实体或者对 面进行平移 – 产生厚度的方向可以是向内，向外或向两侧
March 10, 2014
Release 14.0
体操作：缩放
• 对选定的体进行缩放 • 选定一个或多个体 • 设置Scaling origin
– World Origin : 全局坐标原点 – Body Centroids: 所选定的体的圆心 – Point: 选定的点
Scale up : 2x
• 实例：拉伸形成的两个激活体, 如果几何上相邻，
就会合并为一个体。 • 如何将体定义为激活状态？
– 在创建体之前-----选择 ‘Add Material’
ANSYS14.0-理论解析与工程应用实例
ANSYS14.0理论解析与工程应用实例 机械工业出版社 2013.1出版 作者：张洪才本书是针对现有的ANSYS 图书，实例单一，工程背景不强，重操作，少原理的现状，特以ANSYS14.0为平台撰写的一部理论与工程应用相结合的自学和提高教程。
全面介绍有限元方法、单元、模型的建立、网格划分、加载、求解、后处理、线弹性静力学分析、梁结构分析、壳结构分析、非线性结构分析，屈曲分析，接触分析，装配体分析，阻尼，模态分析，瞬态动力学分析，谐响应分析，谱分析，热分析，断裂力学分析，裂纹扩展模拟和转子动力学等内容。
围绕ANSYS 软件的功能讲解，书中给出了大量具有工程背景的实例。
本书具有以下特点，语言通俗易懂，逻辑严密，深入浅出，理论与软件操作有机结合，让用户不但知道如何操作还让用户明白为什么这样操作。
切实从读者学习和使用的实际出发，安排章节顺序和内容。
图文并茂。
讲述过程中结合大量分析实例，力求易于理解并方便学习和实践过程中的使用。
本书配套光盘提供了实例的视频教程和ANSYS 实例文件。
1 轴承座的静力学分析图8-9 轴承座的位移等效云图 图8-10 轴承座的等效应力云图2梁框架结构分析图9-20 梁框架结构绕Z轴的弯矩云图图9-21 梁框架结构的轴力云图3变厚度壳体结构分析图10-7 变截面壳体X方向的横向剪切力云图图10-8 变截面壳体X方向的弯矩云图4悬臂板的大变形分析图11-46 悬臂板的转动位移云图图11-47 悬臂板X方向的应力云图5钓鱼竿的非线性分析6 压力容器的弹塑性分析图11-58 85%载荷作用时压力容器的等效塑性应变图11-59 弹性应变能密度云图7 循环载荷作用的力学响应分析图11-64 加载110s时悬臂梁的等效塑性应变云图图11-65 加载170s时悬臂梁的等效塑性应变云图图11-66 加载端Y方向的位移与时间的关系图11-67 距固定端0.04m处等效塑性应变与时间的关系7 螺栓的应力松弛分析图11-69 螺栓右端轴向应力与时间的关系 图11-70 螺栓右端轴向蠕变与时间的关系8 超长杆的特征值屈曲分析 9薄壁圆筒的特征值屈曲分析 10 铰接薄壳的后屈曲分析 11过盈装配分析图13-28 轴的过盈装配等效应力云图 图13-29 盘的过盈装配等效应力云图图13-30 接触单元的接触压力云图 图13-31 接触单元的摩擦应力云图12滚压成型分析图13-33 第一个载荷步的等效应力云图图13-34 第40个载荷步的等效应力云图13橡胶圆筒的大变形接触分析图13-50 50.75%位移载荷的接触压力云图图13-51 100%位移载荷的接触压力云图14平面拉弯成型分析图13-59 成型过程中的接触压力云图图13-60 成型后的接触压力云图15圆柱滚子轴承的接触分析图13-62 轴承的位移云图图13-63 轴承的等效应力云图16球体与平面的接触分析图13-67 球-面接触的位移云图图13-68 球-面接触的等效应力云图17橡胶密封圈分析图13-76 第二载荷步的接触压力云图图13-77 第二载荷步的接触摩擦应力云图18螺栓连接有限元分析图13-81 第二载荷步作用后的位移云图图13-82 第二载荷作用后的螺栓位移云图19 轴-支撑结构装配体分析图14-12 轴-支撑结构的位移云图图14-13 轴支撑结构的等效应力云图20 壳体-实体装配体分析图14-15 壳体-实体装配体位移云图图14-16 壳体-实体装配体等效应力云图21 齿轮装配体模态分析图16-10 第1阶模态振型云图 图16-11 第2阶模态振型云图22多材料的复模态分析23 旋转叶片的预应力模态分析 24 破碎锤的瞬态动力学分析图17-19 撞击初始时等效应力云图 图17-20 撞击过程中的等效应力云图25冲击载荷作用悬臂梁的阻尼振动分析图17-31 加载端Y 方向位移与时间关系 图17-32 加载端Y 方向速度与时间关系图17-33 加载端Z方向弯矩与时间关系图17-34 约束端Z方向弯矩与时间关系26滑动摩擦接触分析图17-37 0.5E-3s时刻等效应力云图图17-38 0.05s时刻等效应力云图图17-39 0.5E-3s时刻接触压力云图图17-40 0.05s时刻接触压力云图27 碟片弹簧的谐响应分析图18-12 4077.8激励频率作用时位移响应云图图18-13 4077.8激励频率作用是等效应力响应云图图18-13 加载端Y方向位移与激励频率的关系图18-14 加载端相位角与激励频率的关系28 扭杆的谐响应分析（振型迭代法）图18-18 49号节点转动位移与激励频率的关系图18-19 18号节点转动位移与激励频率的关系29 楔形梁的谐响应分析（振型迭代法）图18-21 38号节点Y方向位移与激励频率关系图18-22 92号节点Y方向位移与激励频率关系30 简支梁的的随机振动分析31 框架结构的单点响应谱分析32 多材料热接触的传热分析33 液-固体相变分析34薄板边裂纹的应力强度因子计算图21-8 裂纹尖端位移云图图21-9 裂纹尖端应力场云图图21-10 裂纹尖端I型应力强度因子计算结果列表图21-11 裂纹尖端II型应力强度因子计算结果列表35冲击载荷作用下的动态应力强度因子计算图21-14 0.2E-4s时刻的等效应力云图图21-15 0.1E-3s时刻的等效应力云图图21-16 0.2E-3s时刻等效应力云图图21-17 0.3E-3s时刻等效应力云图图21-18 A点裂纹尖端等效应力与时间关系图21-19 A点裂纹尖端I型应力强度因子36 三维应力强度因子的计算图21-21 三维裂纹位移云图图21-22 三维裂纹尖端应力场云图图21-23 裂纹尖端I型应力强度因子计算结果列表37界面裂纹能量释放率的计算图21-25 界面裂纹位移云图图21-26 界面裂纹等效应力云图图21-27 A点能量释放率计算结果列表图21-18 B点能量释放率计算结果列表38 热应力作用下的断裂力学分析图21-20 温度场云图图21-21 热应力作用下的裂纹尖端等效应力云图图21-22 热应力作用下I型应力强度因子计算列表图21-23 热应力作用下II型应力强度因子计算列表39 双悬臂梁的裂纹扩展模拟40单盘转子的临界转速分析41转子系统不平衡激励的谐响应分析图23-13 转盘1的Y方向位移与激励频率的关系图23-14 转盘2的Y方向位移与激励频率的关系图23-15 激励频率1Hz时转子系统的轨迹图图23-16 激励频率300Hz时转子系统的轨迹图42转子系统启动时的瞬态动力学分析图23-18 转盘中心的运动轨迹图23-19 轴承1的X反力与时间的关系43冲击载荷作用下的转子系统响应分析。
Ansys workbench Mech-Intro_14.0_L01_Intro 基础介绍
/customerportal/
Notes: If you are encountering difficulties with the ANSYS Customer Portal please click on the ANSYS Portal Help Support Request Form on the login page Online Technical Support for all ANSYS products, Mechanical/Fluent/CFX/Ansoft, is available through the ANSYS Customer Portal
• Training Courses are also available covering the use of other Workbench applications
(e.g. DesignModeler, Design Exploration, etc.) .
2
© 2011 ANSYS, Inc.
training courses visit
4
© 2011 ANSYS, Inc.
February 20, 2013
Release 14.0
B. ANSYS EKM - Engineering Knowledge Manager
• What is ANSYS EKM?
– ANSYS Engineering Knowledge Manager (EKM) is a web-based multi-user collaborative product that is aimed at meeting the simulation data and process management challenges faced by our customers. EKM is tightly integrated with other ANSYS simulation offerings and it can also be very easily integrated with other simulation codes including legacy and competitor’s software.
ANSYS14.0 workbench Static中文讲义
3
© 2011 ANSYS, Inc.
September 30, 2013
Release 14.0
. . . 线性静态结构分析基础
对于一个线性静态结构分析（ Linear Static Analysis ），位移{x}由下面的 矩阵方程解出：
K x F
假设: [K] 是一个常量矩阵
19
© 2011 ANSYS, Inc.
September 30, 2013
Release 14.0
… 载荷
• 静水压力:
的流体载荷。 流体可能在内部（容器），也可能在外部（潜艇）。 – 用户指定: • 加速度的大小和方向。 • 流体密度。 • 流体中，自由面的位置。 • 对于壳体，提供了一个顶面/底面选项。
Release 14.0
. . . 几何结构
• Mechanical 允许某部分的刚度特性被定义为“刚性”或者“柔性”。 – 刚体可以不用划分网格,而用一个质量单元代表，因此非常有效的解决求
解时间问题。 – 装配体中的零件仅用于传递载荷，可以视为刚体，从而减少求解时间和模 型。
• 这个主题在ANSYS Mechanical第二部分中将会提及。
• Point mass 受“加速度”，“标准重力加速度”和“旋转速度”的影响，
其他因素对其不产生影响。
• 质量置于选定的几何体上, 假设为刚体连接
7
© 2011 ANSYS, Inc.
September 30, 2013
Release 14.0
C. 材料属性
在线性静态结构分析中需要给出杨氏模量和泊松比:
• Bonded 和 No Separation 是线性接触, 只需要一次迭代。 – Bonded: 两个面是相对固定, 并且相互没有间隙和滑动发 –
ANSYS Workbench 14 0超级学习手册
7.1热力学分析简介
7.2稳态热学分析实 例1——热传递与对
流分析
7.3稳态热学分析实 例2——热传递与对 流分析
7.4稳态热学分析实 例3——水杯热学分 析
7.5瞬态热学分 析——散热片 瞬态热学分析
7.6本章小结
7.1.1热力学分析目的 7.1.2热力学分析 7.1.3基本传热方式
7.2.1问题描述 7.2.2启动Workbench并建立分析项目 7.2.3导入几何体模型 7.2.4创建分析项目 7.2.5添加材料库 7.2.6添加模型材料属性 7.2.7划分网格 7.2.8施加载荷与约束 7.2.9结果后处理
台概述
2.2 DesignModeler几
何建模
2.3 DesignModeler几 何建模综合实例
2.4本章小结
2.1.1 DesignModeler平台界面 2.1.2菜单栏 2.1.3工具栏 2.1.4常用命令栏 2.1.5 Tree Outline（模型树）
2.2.1 DesignModeler零件建模 2.2.2 DesignModeler装配体建模 2.2.3 DesignModeler导入Creo Parametric软件几何数据 2.2.4 DesignModeler导入SolidWorks软件几何数据 2.2.5 DesignModeler建模工具 2.2.6 DesignModeler概念建模工具
Mechanical 前处理操作
4
4.4施加载荷 和约束
5
4.5模型求解
4.6后处理操作
4.7本章小结
4.1.1关于Mechanical 4.1.2启动Mechanical 4.1.3 Mechanical操作界面 4.1.4鼠标控制
ANSYS14.0基础讲义_M10_求解
缺省是“程序选择”求解器 [eqslv,-1], 通常是稀疏矩阵直接求解器。
© 2015 Pera Corporation Ltd. All rights reserved.
8
B. 解释
什么是 载荷步 和 载荷子步 ?
载荷步 1
载荷步 2
载荷步 3
Force
载荷步 4
载荷步 5
25
20
Force (lbs)
© 2015 Pera Corporation Ltd. All rights reserved.
2
A. 求解器
ANSYS 中可以使用的求解器分为三类
– 直接消去求解器 • • – • • • • – 波前求解器 稀疏求解器 (缺省) PCG (预置条件共轭梯度求解器） ICCG (不完全乔利斯基共轭梯度求解器） JCG (雅可比共轭求解器) AMG(代数多栅求解器，仅在公用存储器上分布式矩阵法求解)
迭代求解
需要先处理 [Q] 再求解方程 [Q][K]{x} = [Q]{F}. 假设 [Q] =
[K]-1. 本例子中, [I]{x} = [K]-1{F}.然而，预置条件不是通常的 [K]-1. [Q] 接近 [K]-1, 是更好的预置条件. 因此,预置条件不是通常的 [K]-1.这个过程是 反复的过程,因此称为迭代求解器 – 迭代求解器执行矩阵相乘(不是分解),如果完全在内存RAM中,它比矩阵求逆要 快得多.只要迭代次数不是很多(对情况良好的矩阵).迭代求解器比稀疏求解器 更有效 – ANSYS的迭代求解器— PCG, JCG, ICCG —的主要不同点是所用的预置条件 种类不同
© 2015 Pera Corporation Ltd. All rights reserved.
Ansys workbench 实例分析及介绍
20190308
目录
• workbench简介 • Workbench配置 • Workbench基本分析流程
workbench简介
菜单栏 工具栏
工具箱
属性栏
workbench简介
关联
Workbench简介
自定义系统
优化分析
Workbench配置
Workbench配置
查看文件
Workbench配置
文件完全拷贝传递下个人， archive
打包 恢复
Workbench基本分析流程
*几何体创建、导入及修改（设计简化）一般导入 *材料设置 *网格划分 *边界条件设置
*求解
*结构后处理
Workbench基本分析流程
分析模块：双击或拖进
材料已设计好，默认的结构钢，后面需修改
详细信息
Workbench基本分析流程
点选实体solid，查看材料，分配材料
实体
材料，分配前面添加的材料
Workbench基本分析流程
网格划分，默认，后面专题学习，影响精度等
2
1
Workbench基本分析流程-边界条件
先选施加载荷，后选面，（多选ctrl），apply，确定方向大小如1e6
快捷
Workbench基本分析流程-求解
求解，设置求解那些如
变形
，应变，应力 能量
破坏
应力线型化 探针
其他：
Workbench基本分析流程
变形
应变： 等效应变 应力： 等变应力
应变分析 工具里面 有安全因 子
Workbench基本分析流程-求解
Workbench基本分析流程
右键可以将结果添加到报告里