安世亚太培训资料—ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程 第三章 通用前处理
ANSYS WORKBENCH 11.0静力结构分析
ANSYS WORKBENCH 11.0培训教程（DS）第四章静力结构分析序言•在DS中关于线性静力结构分析的内容包括以下几个方面:–几何模型和单元–接触以及装配类型–环境（包括载荷及其支撑）–求解类型–结果和后处理•本章当中所讲到的功能同样适用与ANSYS DesignSpace Entra及其以上版本.–本章当中的一些选项可能需要高级的licenses，但是这些都没有提到。
–模态，瞬态和非线性静力结构分析在这里没有讨论，但是在相关的章节当中将会有所阐述。
线性静力分析基础•在线性静力结构分析当中，位移矢量{x} 通过下面的矩阵方程得到:在分析当中涉及到以下假设条件:–[K] 必须是连续的•假设为线弹性材料•小变形理论•可以包括部分非线性边界条件–{F} 为静力载荷•不考虑随时间变化的载荷•不考虑惯性（如质量，阻尼等等）影响•在线性静力分析中，记住这些假设是很重要的。
非线性分析和动力学分析将在随后的章节中给予讨论。
[]{}{}F x K =A. 几何结构•在结构分析当中，可以使用所有DS 支持的几何结构类型.•对于壳体，在几何菜单下厚度选项是必须要指定的。
•梁的截面形状和方向在DM已经指定并且可以自动的传到DS模型当中。
–对于线性体，仅仅可以得到位移结果.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional xStructural xMechanical/Multiphysics x…Point Mass•Point Mass 在“Geometry”分支在模拟没有明确建模的重量–只有面实体才能定义point mass–可以用以下方式定义point mass位置:•在任意用户定义坐标系中(x, y, z)坐标•选择点/边/面来定义位置–重量/质量大小在“Magnitude”中输入–在结构静力分析中,point mass只受“加速度”，“标准重力加速度,”和“旋转速度”的作用.–质量和所选面相连通时它们之间没有刚度. 这不是一个刚度区域假设而是一个类似与分布质量的假设–没有旋转惯性项出现.ANSYS License AvailabilityDesignSpace Entra xDesignSpace xProfessional x…Point Mass•point mass 将会以灰色圆球出现–前面提到，只有惯性力才会对point mass 起作用。
ANSYS11.0_workbench教程
从缠绕表格中用phase & coil自动命名线体. 线圈 相互缠绕圈.
3D 几何体
高级工具…
• 然后用 “缠绕工具” 打开缠绕表格文件:
– 缠绕表格是一个文本文件. – 从缠绕表格中用phase & coil自动命名线体.
• Winding Tool 的内容完全在 ANSYS Workbench - Emag 课程中覆盖
– 指定选取可以传递到仿真中 – 必须在环境工程页中的“Default Geometry Options”中选取用 于某些特征的创建.
3D 几何体
阵列特征
• 阵列特征可以以下列形式复制面或体:
– 线性 (方向 + 偏移距离) – 环形 (旋转轴 + 角度) • 将角度设为0,系统会自动计算均布放置 – 矩形 (两个方向 + 偏移)
封闭
3D 几何体
3D 曲线特征 – 已有点
• >Definition>Point Select • 选择 (并 >Apply) 已有模型上的点按住 <CTRL> 键选择多个点.
– 曲线可以是开放的也可以是闭合的. (右键) – 产生的曲线通过所有选取的点.
鼠标右键
3D 几何体
3D 曲线特征 – 点文件方式
3D 几何体
高级工具…
• 将共享拓扑设为 “>Yes” (缺省) 仿真 模型沿边界的网格是连续的 • 将共享拓扑设为 “>No”则用接触单元 对边/面的边界进行建模 (注：表面/边 探测必须设为 “>Yes”)
3D 几何体
高级工具…
• 包围:
– 沿体创建一个环绕区域以便于对场效应区进行 仿真 • CFD, EMAG, 等 – 可以使用块体, 球体, 柱体或自定义的形状创建 包围体 – 夹层特性允许将包围体边界延伸至指定值 (必须 > 0) – 可以将包围应用于所有的体或仅对选定目标 – 合并特性可以对多体零件自动创建包围体
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
Ansys11.0基础教程
8. ANSYS/ED：该模块是一个功能完整的设计模拟程序， 它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解题规模受 到了限制（目前节点数1000）。该软件可独立运行， 是理想的培训教学软件。 9. ANSYS/LS-DYNA：该程序是一个显示求解软件，可 解决高度非线性结构动力问题。该程序可模拟板料成 形、碰撞分析、涉及大变形的冲击、非线性材料性能 以及多物体接触分析，它可以加入第一类软件包中运 行，也可以单独运行。 10.ANSYS/LS-DYNA PrepPost ： 该 程 序 具 有 所 有 的 ANSYS/LS-DYNA的前后处理功能，具体包括：实体 建模、网格剖分、加载、边界条件、等值线显示、计 算结果评价以及动画，但没有求解功能。 11.ANSYS/University：该模块是一个功能完整的设计模 拟程序，它拥有ANSYS隐式产品的全部功能，只是解 题规模受到了限制（目前节点数16000和32000两种）。 该软件可独立运行，适用与高校进行教学或科研。
工具条 将常用的命令制成工具 条，方便调用.
输出 显示软件的文本输出。 通常在其他窗口后面， 需要查看时可提到前面 。
图形 显示由ANSYS创建或传 递到ANSYS的图形.
三、前处理
实体建模 参数化建模 体素库及布尔运算 拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、倒角等 多种自动网格划分工具，自动进行单元形态、求解精度检查及修正 自由/映射网格划分、智能网格划分、自适应网格划分 ·复杂几何体Sweep映射网格生成 · ·六面体向四面体自动过渡网格：金字塔形 · 边界层网格划分 在几何模型或FE模型上加载：点载荷、分布载荷、体载荷、函数载 荷 可扩展的标准梁截面形状库
第二章 ANSYS基本使用方法
一、典型分析过程
1. 前处理——创建有限元模型 1）单元属性定义（单元类型、实常数、材料属性） 2）创建或读入几何实体模型 A 1 3）有限元网格划分 4）施加约束条件、载荷条件 2. 施加载荷进行求解 Y Z X 1）定义分析选项和求解控制 2）定义载荷及载荷步选项 2）求解 solve 3. 后处理 1）查看分析结果 2）检验结果
ANSYS Workbench 培训教程之前处理
Training Manual
3-23
General Preprocessing
… 整体网格划分控制
• 基于物理场的网格划分允许用户指定物理场，选择如下 的场类型控制选项：
• 多体部件中共用边界的地方，在公共界面上的节点是共用的。
• 如果节点是共享的，在这种情况下是不需要定义接触的。
• 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。
Workbench - Mechanical Introduction 第三章 前处理
3-1
General Preprocessing
简介
• 在这一章，将会涵盖不使用Wizards 的使用特征： • 内容:
A. 几何 B. 接触 C. 作业 3-1, “接触控制” D. 网格划分 E. 命名选择 F. 坐标系 G. 作业 3-2, “网格控制”
…整体网格划分控制
Training Manual
• Initial Size Seed（初始种子大小）：
– Active Assembly （默认） :
• 初始网格大小将由激活的部件（未抑制的）决定。
– 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。
ANSYS11.0基础与实例教程-第3章_建模与网格划分(1)
河 南 科 技 大 学 规 划 与 建 筑 工 程 学 院 力 学 系
4
《力学分析应用软件基础》多媒体课件
ANSYS11.0基础与实例教程
总体坐标系 第 三 章 建 模 与 网 格 划 分
总体坐标系和局部坐标系是用来定位几何体。默认情况下，建
模操作时使用的坐标系是总体笛卡儿坐标系。但是很多情况下，采 用其它坐标表达形式往往会更加方便，比如旋转模型时需要用到柱
2016年9月4日星期日 11/12第二学期 11
第 三 章 建 模 与 网 格 划 分
《力学分析应用软件基础》多媒体课件
ANSYS11.0基础与实例教程
河 南 可以通过定义任意多个局部坐标系，但某一时刻只能有一个局部坐 科 标系被激活（模型操作中，输入的坐标值是以激活坐标系为参照 技 的）。ANSYS初始默认的激活坐标系是总体笛卡儿坐标系。每当 大 用户定义一个新的局部坐标系时，这个新的坐标系就会被自动激活。 学 规 激活坐标系的方法如下： 划 Command方式：/CSYS 与 建 GUI方式： [Utility Menu] WorkPlane | Change Active CS to | 筑 Global Cartesian 工 或Global Cylindrical 程 学 或Global Spherical 院 力 或Specified Coord Sys 学 或Work plane 系
11/12第二学期 15
ANSYS11.0基础与实例教程
• 可以定义任意数目的坐标系 ，但任何时候只能有一个是 激活的 • 当坐标系是激活的时候，当 定义几种几何体素时受到坐 标系的影响：
– – – – – 关键点及节点的位置 线的曲率 面的曲率 生成和填充关键点和节点 等等
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第三章热力学分析
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第三章热力学分析{Q }表示结点热流率向量，包含热生成。
若系统的净热流率为0，即流入系统的热量加上系统自身产生的热量等于留出系统的热量（0q q q ++=流入生成流出），则系统处于热稳态，在热态分析中任一点的温度不随时间变化。
稳态热分析的能量平衡方程为：[K ]{T }={Q }（3-3）式（3-3）中各个字母代表的含义如下。
[K ]表示传导矩阵，包含导热系数、对流系数及辐射率和形状系数；{T }表示结点温度向量；{Q }表示结点热流量向量，包含热生成。
在稳态热分析中，所有与时间有关的项都不考虑（当然非线性现象还是有可能存在的）。
在Workbench 的Mechanical 模块中，求稳态热分析是做了如下假设。
假设1：在稳态热分析中不考虑任何瞬态效应。
假设2：[K ]可以是常量或温度的函数，每种材料属性中都可以输入与温度相关的热传导率。
假设3：在ANSYS 程序中利用模型几何参数、材料热性能参数以及所施加的边界条件，生成[K ]、{T }和{Q }。
上述方程的基础实际是傅里叶定律。
这说明Mechanical 模块中求解的热分析是基于传导方程，其中固体内部的热流是[K ]的基础，且热通量、热流率以及对流在{Q }中被认为是边界条件。
传热分析与CFD （Computational Fluid Dynamics ，计算流体力学）分析是不同的，因为在传热分析中对流被处理成简单的边界条件（虽然对流传热膜系数有可能与温度有关）。
如果需要分析共轭传热/流动问题，则需要用CFD 技术，这些基本概念在进行FEM 分析之前必须先要了解。
3.2 基本传热方式工程应用中传热方式主要有热传导（Conduction ）、热对流（Convection ）、热辐射（Radiation ）。
当物体内部存在温度差时，热量从高温部分传递到低温部分；不同温度的物体相接触时，热量从高温物体传递到低温物体。
ANSYSWorkbench建模培训教程
ANSYSWorkbench建模培训教程ANSYS Workbench建模培训教程ANSYS Workbench是一个功能强大的基于图形用户界面（GUI）的预处理器，它可以帮助工程师们将复杂的工程问题转化为数学模型。
通过仿真技术可以在计算机上模拟和分析各种结构和系统的物理行为，这对于工程设计与开发十分重要。
本文将介绍ANSYS Workbench的建模培训教程。
第一步-安装ANSYS Workbench：在开始进行任何ANSYS Workbench操作之前，首先需要安装相应的软件。
安装分为两个部分：安装ANSYS Workbench和安装ANSYS License Manager。
在安装前，请确保计算机系统满足ANSYS Workbench的硬件和软件要求。
在安装完之后，需要使用域名许可证或网络通信管理模式启动许可证。
如果您对此不熟悉，您可以向ANSYS有关技术支持人员咨询。
第二步-创建新项目：成功安装软件后，需要创建一个新的项目，输入项目名称，选择适当的分析类型（压力、热力、动力、疲劳等等），并选择模板（例如：静态结构分析）。
然后，您需要选择适当的材料模型和截面类型，并创建几何模型。
第三步-在几何模型中添加操作：几何模型可以是通过从CAD软件中导入几何体对象直接创建的，也可以通过建立基本几何形状来创建。
ANSYS Workbench允许您在几何模型中添加各种操作，例如切割、合并、倒角、平移、旋转和以自由曲面更改几何体的形状。
此外，还可以添加约束条件、负载和分析对象等。
第四步-设置边界条件和加载：一旦几何模型得到了完善，您需要添加加载和边界条件来模拟实际环境。
边界条件可以是支撑、拘束、支撑反应力、流量和温度等，负载可以是重力和其他外部设置的荷载等。
您可以使用荷载、调整荷载和观察解决方案等功能来设置边界条件和加载。
第五步-求解和后处理：您已经完成了前三步，现在需要运行数值模拟并分析结果。
在ANSYS Workbench中，可以选择求解器类型、设置控制图、指定收敛标准和使用并行处理选项，以求解数学模型和研究截面性能等问题。
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度，对于热分析有一个温度自由度。 – 可以很好的描述类似梁的结构。
Geometry Interface De si gnM ode le r P ro / ENG I NEER Unigra phics SolidW orks Inve ntor Solid Edge Mechanical Desktop CATIA V4 CATIA V5 ACIS (SAT) P a ra sol i d IGES
Model shown is from a sample Mechanical Desktop asse分析的主要 方法。
– 选中结构树上的分支将显 示相关的工具条和具体的 视图。
– 结构树的使用是本章的重 点。
Use of the Outline Tree is the means by which users navigate through the Simulation GUI.
A. 几何分支
• 直接导入在CAD建的模型或是通过空白 DS页种的Context Toolbar导入几何模型 后，几何分支将列出存在的零件。
• 在DS中，可以分析三种类型的体素。
– Solid bodies一般指3D或2D的体/零件。 – Surface bodies 只是指面。 – Line bodies 是指曲线.
– 每个节点对于结构有三个平动自由度，对于热分析有一个温 度自由度。
– 能很好地显示CAD模型。
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A vailabilit y x
… 混合部件（Multibody Parts）
• 在很多应用程序中，体素（bodies） 和 部件（parts） 是一样的。但在 DM中可以有多体的零件存在。
– 在一些CAD系统中，支持一个单独的零件中多体的输入。但是不支持作为单 个multibody part输入。区别在于每个body需要单独的划分。
… 体素类型
• 面体素 是指几何上为2D，空间上为3D的体素:
– Surface bodies 是用来描述在一个尺寸上非常薄的结构，所以 不显示厚度但要输入厚度的值。例如，CAD软件中可以提出中 面, 但是板和壳仍然是3D的，不能认为是Surface bodies 。所 以，如果将板和壳按照Surface bodies 来分析，必须首先在 CAD 系统中提出中面。
ANSYS WORKBENCH 11.0 培训教程（DS）
第三章
通用前处理
本章概论
• 本章中讲述不使用Wizards的分析过程:
– 几何形状 – 接触 – 网格划分 – 命名选择（Named Selections） – 坐标系
• ANSYS DesignSpace licenses 或更高的licenses支持本节 中讲述的功能，在左下方的表格中已标明。
• 在多数的CAD 系统中不支持在同一个part中有混合的表面和实体，但在 DM中支持。组件（ Assembly）中可以包含表面和体，但一个单独的零 件不可以。
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… 体素类型
• 线体素 是指几何上为一维空间上为三维的结构:
– Line bodies 是用来描述与长度方向相比较其他两个方向的尺 寸很小的结构，截面的形状不用显示出来。
– 一般来讲，只有DM支持建立line bodies ，并能定义截面和线 的方向。
ANSYS License DesignSpace Entra De signS pa ce P ro fe ssi o n a l S tructura l M e cha nica l /M ultiphysics
A vailabilit y x x x x x
… 体素类型
• 实体体素 是指几何空间上的 3D或2D的体:
– 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
度，对于热分析，每个节点上有一个温度自由度。 – 用于描述薄板结构。
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ANSYS License DesignSpace Entra DesignSpace Professional Structural Mechanical/Multiphysics
Availability x x x x x
介绍
• 在前几章, 通过Wizards 介绍了DS GUI。 • 本章中, 将不采用Wizards,直接运用GUI。
A vailabilit y x x x x x x x x x x x x
… Types of Bodies
• 2D 几何模型的几点注意事项:
– 必须由XY面内的面模型构成 – 在输入2D模型前必须将项目（Project）页上的“2D”
开关打开 – 在输入模型后，几何类型不能进行2D和3D的互换 – 支持平面应力，平面应变和轴对称 – 2D实体不支持某些载荷类型 – 在进行2D实体分析前请仔细查阅仿真帮助文件
– 3D体可被划分成形函数为二次的高阶四面体单元或六面体单 元。
– 2D实体可被划分成形函数为二次的高阶三角形单元或四边形 单元
• 目前，2D模型可以从以下方式获得：
• DesignModeler, ProEngineer, Solid Edge, SolidWorks and Unigraphics