Workbench高级工程实例分析培训
ANSYS Workbench DM模块培训课件
ANSYS Workbench DM模块培训课件汇报人：2024-01-07•DM模块简介•DM模块基础操作•DM模块高级功能目录•DM模块实际应用案例•问题与解决方案•总结与展望01DM模块简介DM模块是ANSYS Workbench 平台上的一个模块，用于进行三维建模、模型装配和设计优化等工作。
定义支持各种CAD模型的导入和编辑，提供丰富的建模工具和装配功能，支持多目标优化和灵敏度分析等设计优化手段。
功能DM模块的定义与功能DM模块可以导入各种CAD模型，进行编辑和装配，实现与CAD模块的无缝对接。
DM模块可以与仿真模块进行关联，将设计优化结果直接应用到仿真分析中，实现设计与仿真的集成。
DM模块与其他模块的关系与仿真模块的关系与CAD模块的关系机械设计汽车设计航空航天设计电子产品设计DM模块的应用领域01020304支持各种机械零件和装配体的建模与优化，提高设计效率和质量。
支持汽车零部件的建模、装配和优化，提高汽车性能和安全性。
支持飞机和航天器的整体和零部件设计，提高设计精度和可靠性。
支持电子产品的建模、装配和优化，提高产品性能和可靠性。
02DM模块基础操作通过ANSYS Workbench DM模块创建新的有限元模型。
在ANSYS Workbench中，用户可以通过DM模块创建新的有限元模型。
首先，用户需要选择合适的单位系统，然后定义模型尺寸、材料属性等。
在创建过程中，用户可以根据需要选择不同的建模工具，如线、面、体等，进行几何建模。
创建新模型导入模型导入已有的几何模型到ANSYS Workbench DM模块中。
如果用户已经有现成的几何模型，可以通过DM模块的导入功能将其导入到ANSYS Workbench中。
用户可以选择多种格式的几何模型进行导入，如STEP、IGES、SAT等。
在导入过程中，用户还可以对模型进行修复和清理，以确保模型的正确性和完整性。
模型查看与修改在ANSYS Workbench DM模块中查看和修改有限元模型的几何和拓扑关系。
Workbench高级工程实例分析培训
Workbench高级工程实例分析培训第1例：齿轮动态接触分析该实例系统讲解模型的导入，接触设置，齿轮实现转动的方法和原理解释，并给学员演示空载荷负载作用下的齿轮结构的应力计算比较。
图1 斜齿轮接触的有限元模型图2 动态接触过程中某一时刻的等效应力云图（空载）图3 动态接触过程中某一时刻的等效应力云图（负载200N.m）第2例：过盈装配结构分析该实例会系统讲解过盈装配结构的应力分析方法。
不同设置过盈量的计算结果比较和讨论设置过盈量的合理方法，摩擦系数，旋转速度对过盈装配应力的影响。
图4 过盈量为0.00005m时的等效应力（转速=0）图5 过盈量为0.00005m时的接触应力（转速=0）图6 过盈量为0.00005m 时的等效应力（转速=4000） 图7 过盈量为0.00005m 时的接触应力（转速=4000） 第3例：液压阀结构的分析该实例会讲解施加随空间变化的压力载荷和系统分析接触设置对求解的影响，并给出如何合理选取接触参数来实现较为准确的求解。
图8 变化压力载荷分布云图 图9 接触压力云图（摩擦系数=0.1，增强拉格朗日算法）第4例：发动机活塞机构的多体动力学分析该实例会讲解如何为多体设置驱动力和约束多体之间的运动关系的方法，并讲解柔性体的多体动力学分析和刚-柔耦合的多体动力学分析。
图10 0.12s时刻的等效应力云图（柔性体）图11 1.17s时刻的等效应力云图（柔性体）图12 0.12s时刻的等效应力云图（刚-柔耦合）图13 1.17s时刻的等效应力云图（刚-柔耦合）第5例：薄壁结构的非线性屈曲分析该实例会讲解如何在Workbench环境下完成薄壁结构的非线性屈曲分析并获得非线性屈曲载荷的方法，研究不同初始缺陷，弹塑性对非线性屈曲载荷的影响。
图14 线性屈曲1阶屈曲模态云图图15加载23.14%线性屈曲载荷时的位移云图（弹塑性）图16加载33.35%线性屈曲载荷时的位移云图（弹塑性）图17 非线性屈曲分析的位移与求解子步的关系图17加载94.299%线性屈曲载荷时的位移云图（线弹性）图18 非线性屈曲分析的位移与求解子步的关系（线弹性）第6例：盘式制动器热-结构耦合分析该实例为学员系统讲解如何利用Workbench加载方便的优点和ANSYS经典版易容设置求解控制参数的优点联合解决盘式制动器这一类问题，这一实例讲为学员讲解如何为瞬态动力学设置不为0的初始速度，并分别讲解考虑热应力和不考虑热应力的操作方法。
安世亚太培训资料—ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程 第三章 通用前处理
注意在零件之间网格没有匹配上。 存在六面体单元和四面体单元的混signSpace Entra De si gnS pa ce P rofe ssiona l S tru ctu ra l M e cha nica l/M ulti physics
Availability
Availability x x x x x
B. 接触
• 当存在很多零件时，需要定义零件之间相互关 系。
– 接触区域定义了实体或壳如何相互影响。 – 点焊提供了定义壳组件的方法。
• 如不进行接触和点焊设置，那么零件之间就没有 相互关系。
– 在结构分析中，接触和点焊能阻止零件之间的穿 透，同时也提供了零件之间载荷传递的方法。
A vailabilit y x
… 材料属性
• 为体添加材料属性，从目录树中选取 体，然后在下拉菜单中选取 “Material”
– 材料可以从外部的 XML 文件选取 – 新的材料数据可以在“Engineering Data”下添
加和输入。然后新的材料就可以从下拉菜单 中得到。 – 对于 surface bodies, 如上所讲，定义一个厚 度是必要的。
x x x x
… 实体体素接触
• 在“contact”分支点击某个接触域，构成这个接触的零 件就会变成透明的，以便观察。
– 选取一个接触对，接触区域就变成透明的并不包括其它的部 分。
– 透明度可以通过 “Tools > Options… > Simulation:Contact: Transparency”控制. 在“Contact” 分支的Detail view中可以关 掉透明显示
– Surface bodies 被划分成线性壳单元。 – 对于结构分析，每个节点上有三个平动自由度和三个转动自由
ANSYS Workbench结构工程实例专题培训
图 9 0.072542s 时刻的温度云图
图 10 制动滑块某一点上的温度与时间的关系
6.弹簧片夹具接触有限元分析
6.1.问题的描述 如图所示弹簧片夹具结构由滑块，弹簧片和 C 型夹具组成。
图 1 弹簧片夹具结构模型
6.2.模型的材料 滑块，弹簧片和 C 型夹具的材料都有结构钢，各个接触对的摩擦系数为 0.2.
2.2.模型的材料
图 1 圆盘和轴的过盈配合模型
轴和圆盘的材料都为结构钢，二者之间的摩擦系数为 0.25.
2.3.边界条件（工况）
轴和圆盘的之间的过盈量为 0.00001m，该模型为平衡结构，因此打开弱弹簧 进行计算。
2.4.计算结果
图 2 过盈配合结构的变形云图
图 3 过盈配合结构的等效应力云图
3.滑道接触有限元计算
图 8 摩擦系数为 0.9 时 1 阶模态振型云图
图 9 摩擦系数为 0.4 时 1 阶模态振型云图
9.基于内聚力模型的界面裂纹扩展有限元计算
9.1.问题的描述 如图 1 所示给出了界面裂纹扩展模型，该模型有上下两块板组成，并且存在
初始裂纹。
图 1 界面裂纹扩展模型
9.2.模型的材料 两块板的材料都为结构钢，界面的材料模型采用内聚力模型，计算参数： 最大拉伸应力=2E6Pa，界面开裂的临界能量释放率=0.28E3。 9.3.边界条件（工作工况） 在板的末端完全固定，在两块板的预制裂纹的上下线处施加 Y 方向位移为 0.01m。 9.4.计算结果
在较大的钢板底面施加固定约束，在较小的钢板顶面施加 0.2MPa 压力。 8.4.计算结果
图2 绑
定接触固有频率 图 3 摩擦系数为 0.1 的固有频率 图 4 摩擦系数为 0.3 的固有频率
workbench11.0基础培训资料【最新资料】
Workbench11.0软件基本培训资料1.软件背景、特点简介1.1.软件背景W orkbench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 Workbench Environment(AWE)。
其功能定位于：①重现经典ANSYS PP软件的前后处理功能；②新产品的风格界面；③收购产品转化后的最终界面；④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 Mechanica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 Analysis（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。
ansys workbench2020工程实例解析
ansys workbench2020工程实例解析ANSYS Workbench 2020工程实例解析随着科学技术的不断进步，大量的工程问题需要通过计算机仿真来解决。
ANSYS Workbench 2020是一款强大的工程仿真软件，可以在多个领域中应用，比如机械工程、电子工程、结构工程等等。
本文将以ANSYS Workbench 2020为工具，解析一个实际的工程例子，介绍其实施过程和结果。
1. 工程背景介绍在本实例中，我们将解决一个机械工程问题。
假设我们需要设计一个汽车轮胎，以提高其耐磨性和减少滚动阻力。
我们需要分析不同材料和结构参数对轮胎性能的影响，以选择最佳设计方案。
2. 模型建立在ANSYS Workbench 2020中，我们首先需要建立汽车轮胎的几何模型。
我们可以使用软件内置的建模工具，或者导入现有的CAD文件。
然后，我们需要定义材料属性、边界条件和加载情况。
例如，我们可以选择橡胶作为轮胎的材料，并设置其力学性能参数。
3. 网格划分在进行仿真之前，我们需要对轮胎模型进行网格划分。
ANSYS Workbench 2020提供了多种网格划分算法和工具，可以根据需要选择合适的划分方式。
通过划分网格，我们可以将复杂的几何形状转化为简单的网格单元，为后续仿真分析提供准确的输入。
4. 材料模型和加载条件设置在ANSYS Workbench 2020中，我们可以选择不同的材料模型来描述轮胎材料的行为。
例如，我们可以使用弹性模型、塑性模型或者粘弹性模型。
根据真实的应力应变曲线，选择合适的材料模型并设置相应的参数。
同时，我们还需要定义加载条件，例如外部力、压力和温度等。
5. 求解器设置和仿真分析在ANSYS Workbench 2020中，我们可以选择不同的求解器来进行仿真分析。
根据具体问题的特点，选择合适的求解器和算法，以获得准确可靠的结果。
我们可以选择静态分析、动态分析或者模态分析等。
通过运行仿真分析，得到轮胎在不同载荷情况下的应力、应变和位移等结果。
ANSYS_Workbench 13.0实用案例分析
Workbench实例入门下面将通过一个简单的分析案例，让读者对ANSYS Workbench 13.0有一个初步的了解，在学习时无需了解操作步骤的每一项内容，这些内容在后面的章节中将有详细的介绍，读者仅需按照操作步骤学习，了解ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可。
1.5.1案例介绍某如图1-24所示不锈钢钢板尺寸为320mmX50mmX20mm，其中一端为固定，另一端为自由状态，同时在一面上分布有均布载荷q=0.2MPa，请用ANSYS Workbench求解出应力与应变的分布云图。
1.5.2启动Workbench并建立分析项目（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 13.0 →Workbench命令，启动ANSYS Workbench 13.0，进入主界面。
（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Component systems→Symmetry（几何体）选项，即可在项目管理区创建分析项目A，如图1-25所示。
图1-24 案例问题图1-25 创建分析项目A（3）在工具箱中的Analysis System→Static Structural上按住鼠标左键拖曳到项目管理区中，当项目A 的Symmetry红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的项数据可共享，如图1-26所示。
图1-26 创建分析项目提示：本例是线性静态结构分析，创建项目时可直接创建项目B，而不创建项目A，几何体的导入可在项目B中的B3栏Geometry中导入创建。
本例的创建方法在对同一模型进行不同的分析时会经常用到。
1.5.3导入创建几何体（1）在A2栏的Geometry 上点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry →Browse 命令，如图1-27所示，此时会弹出“打开”对话框。
（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入char01-01几何体文件，如图1-28所示，此时A2栏Geometry 后的变为，表示实体模型已经存在。
ANSYS_Workbench12.0培训教程
• 例子:
相邻体上共用节 点
3-8
General Preprocessing
… 材料属性
• 为体添加材料属性，从目录树中选取体，然后在 下拉菜单中选取 “Material”
– 新的材料数据可以在“Engineering Data”下添加 和输入。然后新的材料就可以从下拉菜单中得到。 – 对于 surface bodies，如上所讲，定义一个厚度 是必要的。
• 基本网格划分控制在“Mesh” 分支下的“Defaults” 中是可用的。
– 用户控制单个网格大小的选项
• “Relevance” 设置在 –100 与 +100之间
Training Manual
- Relevance = 粗划分
+ Relevance = 细划分
3-25
General Preprocessing
Training Manual
3-9
General Preprocessing
… 几何体表格
• 提供体素和已经定义的材料的总表
– 选择 “Geometry”分支和 “Worksheet”
Training Manual
3-10
General Preprocessing
B. 接触
• 存在多个部件时 ，需要确定部分之间的相互关系。
• 初始网格大小将由激活的部件（未抑制的）决定。
Training Manual
– Full Assembly（整个组件）：
• 初始网格大小不会受部件的状态（抑制或活动）的影响。
– Parts（部件）：
• 初始种子独立地建立在每个部件大小基础上，且网格不会因为部件受抑制而改变。一般给与一个 细化的网格。
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Workbench高级工程实例分析培训
第1例：齿轮动态接触分析
该实例系统讲解模型的导入，接触设置，齿轮实现转动的方法和原理解释，并给学员演示空载荷负载作用下的齿轮结构的应力计算比较。
图1 斜齿轮接触的有限元模型
图2 动态接触过程中某一时刻的等效应力云图（空载）
图3 动态接触过程中某一时刻的等效应力云图（负载200N.m）
第2例：过盈装配结构分析
该实例会系统讲解过盈装配结构的应力分析方法。
不同设置过盈量的计算结果比较和讨论设置过盈量的合理方法，摩擦系数，旋转速度对过盈装配应力的影响。
图4 过盈量为0.00005m时的等效应力（转速=0）图5 过盈量为0.00005m时的接触应力（转速=0）
图6 过盈量为0.00005m 时的等效应力（转速=4000） 图7 过盈量为0.00005m 时的接触应力（转速=4000） 第3例：液压阀结构的分析
该实例会讲解施加随空间变化的压力载荷和系统分析接触设置对求解的影响，并给出如何合理选取接触参数来实现较为准确的求解。
图8 变化压力载荷分布云图 图9 接触压力云图（摩擦系数=0.1，增强拉格朗日算法）
第4例：发动机活塞机构的多体动力学分析
该实例会讲解如何为多体设置驱动力和约束多体之间的运动关系的方法，并讲解柔性体的多体动力学分析和刚-柔耦合的多体动力学分析。
图10 0.12s时刻的等效应力云图（柔性体）图11 1.17s时刻的等效应力云图（柔性体）
图12 0.12s时刻的等效应力云图（刚-柔耦合）图13 1.17s时刻的等效应力云图（刚-柔耦合）第5例：薄壁结构的非线性屈曲分析
该实例会讲解如何在Workbench环境下完成薄壁结构的非线性屈曲分析并获得非线性屈曲载荷的方法，研究不同初始缺陷，弹塑性对非线性屈曲载荷的影响。
图14 线性屈曲1阶屈曲模态云图图15加载23.14%线性屈曲载荷时的位移云图（弹塑性）
图16加载33.35%线性屈曲载荷时的位移云图（弹塑性）图17 非线性屈曲分析的位移与求解子步的关系
图17加载94.299%线性屈曲载荷时的位移云图（线弹性）图18 非线性屈曲分析的位移与求解子步的关系（线弹性）第6例：盘式制动器热-结构耦合分析
该实例为学员系统讲解如何利用Workbench加载方便的优点和ANSYS经典版易容设置求解控制参数的优点联合解决盘式制动器这一类问题，这一实例讲为学员讲解如何为瞬态动力学设置不为0的初始速度，并分别讲解考虑热应力和不考虑热应力的操作方法。
图19 某一时刻的制动器等效应力云图（无耦合） 图20 某一时刻的制动器等效应力云图（无耦合）
图21 轮盘速度与时间的关系
图22 制动器表面的压力与时间的关系
图23 制动器结构最大等效应力与时间的关系
图24 制动器结构某一时刻的等效应力云图 图25 制动器结构某一时刻的等效应力云图 （热-结构耦合） （热-结构耦合）
图26 制动器结构某一时刻的温度云图 图27 制动器结构某一时刻的温度云图
（热-结构耦合） （热-结构耦合） 第7例：阀门结构的分析
该实例为学员介绍如何施加螺栓预紧力和如何模拟不同的预紧顺序，并且针对复杂装配体如何设置合理的接触问题做系统的介绍。
图28 阀门结构的加载图图29 阀门结构的等效应力云图
图30 阀门结构的接触压力云图图31 阀门结构的螺栓等效应力云图
第8例：双耳结构的分析
通过该实例系统研究workbench接触分析的设置的含义及求解计算结果的影响分析。
包括单向接触，接触区域网格尺寸，接触刚度对求解的影响和如何寻找数值计算的准确解答。
图32 总体网格尺寸0.002m 的等效应力云图（双向接触） 图33 总体网格尺寸0.002m 的接触压力云图（双向接触）
图34 总体网格尺寸0.002m 的等效应力云图（单向接触） 图35 总体网格尺寸0.002m 的接触压力云图（单向接触） 第9例：T 型管道结构焊缝处裂纹的断裂力学计算
该实例将为学员详细介绍，如何在Workbench 中进行断裂力学计算和建立表面半椭圆裂纹的方法并获得裂纹尖端处的断裂参数。
图36 T 型管道的有限元模型 图37 T 型管道焊缝处的表面裂纹有限元模型
图38 T 型管道的等效应力云图 图39 T 型管道焊缝处的表面裂纹尖端处的等效应力云图·
图40 T型管道的裂纹处的J积分图41 T型管道焊缝处的表面裂纹尖端处的KI 第10例：热应力作用下的泵壳断裂力学计算
图42 泵壳的有限元模型图43 泵壳侧面裂纹的有限元模型
图44 泵壳的温度云图图45 泵壳的等效应力云图
图46泵壳侧面裂纹的等效应力云图图47 泵壳侧面裂纹的I型应力强度因子第11例：泰勒杆冲击刚性墙
图48 某一时刻的柔性杆的等效应力云图图49 某一时刻的柔性杆的等效应力云图
图50 某一时刻的柔性杆的等效应力云图图51 某一时刻的柔性杆的等效应力云图
第12例：塑性成形-薄壁结构冲压分析
图52 冲压过程中的板材的等效应力云图 图53 冲压过程中的板材的等效应力云图
图54 冲压过程中的板材的等效应力云图 图55 冲压过程中的板材的等效应力云图
第13例：塑性成形-卷压成型
图56 卷压过程中的板材的等效应力云图 图57 卷压过程中的板材的等效应力云图
图58 卷压过程中的板材的等效应力云图图59 卷压过程中的板材的等效应力云图第14例：塑性成形-轧制成型
图60 轧制过程中的板材的等效应力云图图61 轧制过程中的板材的等效应力云图
图62 轧制过程中的板材的等效应力云图图63 轧制过程中的板材的等效应力云图
第15例：塑性成形-挤压成型
图64 挤压过程中的板材的等效应力云图 图65 挤压过程中的板材的等效应力云图
图66 挤压过程中的板材的等效应力云图 图67 挤压过程中的板材的等效应力云图
第16例：界面失效开裂计算
图 界面开裂过程的等效应力云图 图 界面开裂过程的等效应力云图
图界面开裂过程的等效应力云图图界面开裂过程的等效应力云图第17例：转子动力学临界转速计算
图转子系统的1阶模态振型云图图转子系统2阶模态振型云图
图转子的坎贝尔图
第18例：平板辐射换热分析
图 考虑辐射的温度云图 图 不考虑辐射的温度云图
第19例：电路板跌落分析
图 电路板下落过程的等效应力（刚性地面） 图 电路板下落过程的等效应力（刚性地面）
图 电路板下落过程的等效应力（刚性地面） 图 电路板下落过程的等效应力（刚性地面）
图电路板下落过程的等效应力（柔性地面）图电路板下落过程的等效应力（柔性地面）
图电路板下落过程的等效应力（柔性地面）图电路板下落过程的等效应力（柔性地面）第20例：压力容器的疲劳分析
图应力疲劳寿命云图（完全对称循环载荷）图应力疲劳分析敏感度曲线
图随即载荷作用下的雨流级数矩阵图随机载荷作用下的损伤矩阵
图应变疲劳寿命云图（随机载荷）图应变疲劳分析滞回曲线第21例：吊钩的6 sigma可靠性分析
图设计参数P1的概率密度曲线和累计函数曲线
图设计点与总体变形关系曲线
图基于标准的二次多项式法拟合响应面-P1与最小安全系数的关系
图基于标准的二次多项式法拟合响应面-P1与最小安全系数的响应面
图基于神经网络法拟合响应面-P1与最小安全系数的关系
图基于神经网络法拟合响应面-P1与最小安全系数响应面
图安全系数可靠性计算结果列表
图安全系数的可靠性分析结果
第22例：悬臂梁的优化设计
图 优化设计筛选的设计点
图 优化前的悬臂梁位移云图 图 优化后的悬臂梁位移云图 第23例：子模型的应用
图 全部模型的等效应力云图 图 全部模型的位移云图
图子模型的导入位移云图图子模型的等效应力云图
第24例：风机的双向流固耦合
图1s时刻风机流场的流线和压力云图图1s时刻风机的等效应力云图
图3s时刻风机流场的流线和压力云图图3s时刻风机的等效应力云图
图6s时刻风机流场的流线和压力云图图6s时刻风机的等效应力云图第25例：电路板的流-热-固耦合
图电路板上的对流换热系数云图图电路板上的温度云图
图电路板上承受的流体压力云图图电路板的等效应力云图。