计算机仿真分析 - ANSYS Workbench
ansys workbench原理
ansys workbench原理ANSYS Workbench是由ANSYS开发的一种强大的有限元分析软件，被广泛应用于工程领域的结构分析、热力学分析、流体力学分析、振动分析以及多物理场耦合分析等方面。
本文将介绍ANSYS Workbench的工作原理和相关的重要概念。
ANSYS Workbench基于参数化建模，其工作原理主要分为两个步骤：预处理和求解后处理。
预处理阶段是ANSYS Workbench进行模型的建立和设置，在这个阶段，用户需要定义模型的几何形状、材料特性、边界条件等。
ANSYS Workbench提供了一个直观的图形用户界面（GUI），用户可以通过拖拽和放置来创建几何形状、选择材料、定义边界条件等。
此外，用户还可以通过输入参数来建立参数化模型，从而快速实现多样化的设计。
在预处理阶段中，ANSYS Workbench还提供了一些工具和方法来辅助建模和优化。
例如，几何建模工具可以帮助用户创建复杂的几何形状，参数化几何可以使用户对模型进行迭代设计和优化。
此外，网格划分工具可以将模型划分为更小的单元格，以便于数值计算。
在必要的情况下，用户还可以使用提供的材料库来选择合适的材料属性。
一旦预处理阶段完成，模型的几何形状、材料属性和边界条件都被定义好后，就进入求解阶段。
求解阶段是ANSYS Workbench对模型进行数值计算和求解的过程。
在此阶段，ANSYS Workbench将根据用户定义的方程和边界条件来求解模型的响应。
数值计算使用有限元法进行离散化，并通过迭代求解来逼近模型的真实行为。
ANSYS Workbench提供了各种求解器和求解方法，以适应不同类型的物理场。
例如，结构分析使用静态或动态求解器，流体力学分析使用Navier-Stokes方程。
工程师可以在求解阶段中选择合适的求解器和设置相应的求解参数。
完成求解后，进入后处理阶段。
后处理阶段用于分析和评估模型的结果。
ANSYS Workbench提供了各种工具和方法来可视化和解释结果。
ansys workbench建模仿真技术及实例详解 -回复
ansys workbench建模仿真技术及实例详解-回复题目：ANSYS Workbench建模仿真技术及实例详解引言：ANSYS Workbench是一种强大的工程仿真软件，广泛应用于各个领域的工程设计和分析中。
本文将以ANSYS Workbench建模仿真技术为主题，详细介绍其基本原理、建模方法和实例应用，帮助读者更好地了解和掌握这一工具的使用。
第一部分：ANSYS Workbench基本原理1. ANSYS Workbench简介：介绍ANSYS Workbench的功能和应用领域。
2. ANSYS Workbench的工作流程：详细解释ANSYS Workbench的工作流程和各个模块的作用。
第二部分：ANSYS Workbench建模技术1. 几何建模：介绍ANSYS Workbench中的几何建模工具，包括创建基本几何图形、引入外部几何文件和几何修剪等操作。
2. 材料属性定义：讲解如何设置材料属性，并介绍常用的材料模型和参数的选取。
3. 网格划分：介绍ANSYS Workbench中的网格划分方法，包括自动划分和手动划分两种方式，并讲解网格质量的评估和改善方法。
4. 边界条件设置：讨论各种边界条件的设置方法，如固定边界条件、加载边界条件和对称边界条件等。
5. 求解器选择与设置：介绍ANSYS Workbench中常用的求解器选择和设置方法，包括静态求解和动态求解两种模拟方法，并讨论参数对求解结果的影响。
6. 后处理与结果分析：讲解ANSYS Workbench中的后处理工具的使用方法，包括结果显示、变量提取和结果比较等。
第三部分：ANSYS Workbench建模仿真实例1. 结构力学仿真实例：以某一结构件为例，详细介绍ANSYS Workbench 如何进行结构力学仿真分析，并分析结果。
2. 流体力学仿真实例：以某一管道流体流动为例，介绍ANSYS Workbench如何进行流体力学仿真分析，分析流体流动特性。
学会使用ANSYS进行工程仿真分析
学会使用ANSYS进行工程仿真分析第一章：ANSYS工程仿真分析的基础知识ANSYS是目前世界上广泛使用的一种工程仿真分析软件，它可以用于各种不同领域的工程分析和设计。
熟练掌握ANSYS的使用方法对于工程师来说至关重要。
本章将介绍ANSYS的基础知识，包括软件的安装和启动、用户界面的介绍以及基本操作方法等。
首先，安装ANSYS软件是使用它的前提。
用户可以从ANSYS 官方网站上下载安装文件，并按照安装向导的步骤进行安装。
安装完成后，可以通过点击桌面上的图标来启动ANSYS。
启动后，会出现ANSYS的用户界面。
用户界面通常由菜单栏、工具栏、主窗口和命令窗口等组成。
菜单栏上包含了各种功能的菜单，用户可以通过点击菜单来选择所需的功能。
工具栏上则包含了一些常用的工具按钮，可以方便地进行操作。
主窗口用于显示分析结果和编辑模型等。
命令窗口则用于输入命令进行操作，这在一些高级功能中会用到。
在进行工程仿真分析之前，需要先创建一个模型。
ANSYS提供了多种建模工具，例如几何建模工具和计算网格生成工具等。
可以根据需要选择合适的建模工具，并按照提示进行操作。
在建模完成后，可以对模型进行网格生成，即将模型划分为小块，并计算各个小块上的分析参数。
第二章：结构分析结构分析是ANSYS中的一个重要模块，用于对各种结构件进行强度、刚度和模态等分析。
本章将介绍ANSYS中常用的结构分析方法和技巧。
在进行结构分析之前，需要先定义结构的边界条件和加载条件。
边界条件包括约束条件和支撑条件等，而加载条件则包括外力和内力等。
用户可以通过ANSYS提供的工具来定义这些条件，并将其应用于模型中。
在进行结构分析时，可以选择合适的分析方法。
ANSYS提供了多种分析方法，例如静力分析、动力分析和模态分析等。
用户可以根据具体的分析要求选择合适的方法，并设置相应的分析参数。
在进行结构分析时，还可以使用ANSYS的后处理功能来查看分析结果。
后处理功能可以用于绘制应力云图、位移云图和动力响应曲线等。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
ansys workbench建模仿真技术及实例详解 -回复
ansys workbench建模仿真技术及实例详解-回复什么是ANSYS Workbench建模仿真技术，以及提供一个实例来详解。
ANSYS Workbench建模仿真技术是一种集成在ANSYS软件平台下的先进仿真建模工具。
它能够提供全面的、高精度的仿真分析，用于解决各种工程问题。
ANSYS Workbench能够模拟并分析结构力学、流体动力学、热传导和电磁场等各种物理现象，它是一个功能强大且灵活的工具，可用于设计优化、性能评估和故障诊断等应用。
ANSYS Workbench的优势之一是其集成的工作环境。
它提供了一个统一的界面，允许工程师能够轻松地建立多物理场的模型、设置边界条件、进行网格划分以及执行仿真分析。
这个集成环境大大提高了工作效率，减少了因为转换格式而产生的错误和不一致性。
ANSYS Workbench还具有高度可扩展性。
它支持多种不同类型的分析，并且可以与其他工具和软件集成。
这使得工程师能够根据他们的特定需求，选择合适的分析方法和模型。
此外，ANSYS Workbench还可以通过添加插件和自定义脚本等方式进行扩展和定制化，以满足用户需求。
下面以一个实例来详细说明ANSYS Workbench建模仿真技术的应用。
假设我们要设计一个汽车的底盘，我们希望通过仿真分析来优化其刚度和强度。
首先，我们需要建立一个底盘的三维几何模型。
可以使用ANSYS SpaceClaim软件来创建几何模型，然后将其导入到ANSYS Workbench 中进行后续分析。
接下来，我们需要定义材料属性。
通过在材料库中选择合适的材料，并输入相应的力学参数，如弹性模量、泊松比和屈服强度等。
这些参数将用于定义底盘的材料行为。
然后，我们需要设定边界条件。
我们可以设定车轮的载荷、车身的支撑条件、底盘的连接方式等。
这些边界条件将用于约束和模拟底盘在实际工况下的受力情况。
接着，我们需要对几何模型进行网格划分。
ANSYS Workbench提供了多种网格划分工具，可以根据模型的复杂性和分析需求选择合适的网格类型和划分方法。
【ANSYS】1-ANSYS Workbench简介
3、Workbench环境
Workbench项目示图区是定义一个system或一组system操作流程的图示法 。 • 项目示图区的操作总是从左到右。
• Workbench有几个本地应用程序, 即完全在Workbench 窗口运行的: – Project Schematic, Engineering Data and Design Exploration • 非本地应用程序(叫做数据集成) 在各自的窗口运行:
– Mechanical (formerly Simulation), Mechanical APDL (formerly ANSYS), ANSYS Fluent, ANSYS CFX, Etc . . . • 存储单元可以通过RMB 菜单选择来删除.
3、Workbench环境
—这是为项目图表所选择的静力结构分析的例子。 —工具栏中的选择项可以拖拉和投放在图表上，或者进行简单的双击。
3、Workbench环境
—完成前面的操作之后，请注意这里的联系只在model及以上的等级。 —这样就不存在热/结构耦合
注意每个系统板块是给了字母标号的(A, B, C, 等)。
3、Workbench环境
—在项目表中拖放应用组件和/或系统到任意位置，一个完整的分析项目 就定义好了。 —“连接”表明系统之间的协作程度。 —下面的例子中，拖拉和投放结构分析流程到热分析的A4下。 —在完成操作之前，注意有不同的“投放目标”，以便在系统与系统之间 提供不同分析类型之间的联系（下一页继续）
1、简介
Mechanical Application – 自动仿真环境，并可以方便与ANSYS的求解器技术进行结合使用。 – 以前称为simulation模块。 • Mechanical APDL Application – 用户界面环境，主要通过命令流、自定义和脚本语言实现。 – 以前称为ANSYS PREP7/POST1接口。 –也称为经典版ANSYS
ansys workbench 14.5数值模拟工程实例解析 -回复
ansys workbench 14.5数值模拟工程实例解析-回复问题的提出：ANSYS是目前世界上使用最广泛的CAE（计算机辅助工程）软件之一。
ANSYS Workbench 14.5是ANSYS公司最新发布的版本，拥有强大的数值模拟功能。
本文将以ANSYS Workbench 14.5数值模拟工程实例为基础，一步一步解析其过程和结果。
第一步：了解数值模拟工程的概念和作用数值模拟工程是指使用数值计算方法对工程问题进行模拟和求解的过程。
通过数学模型的构建和数值方法的运算，可以预测工程系统的行为，优化设计，并降低实际试验的成本。
数值模拟工程在航空航天、汽车工程、建筑工程等领域具有广泛的应用。
第二步：准备实验模型和边界条件在本次实例中，我们选择了一个简单的结构力学问题作为例子。
假设我们要研究一个悬臂梁的应力分布情况。
悬臂梁的几何形状、材料性质和加载条件都需要在ANSYS Workbench中进行定义和设置。
通过准备实验模型和边界条件，可以模拟出各种不同的工程问题。
第三步：网格划分和离散化网格划分是数值模拟中非常重要的一步，它将实际工程问题的连续域划分成离散域，以便于计算机进行数值计算。
在本次实例中，我们可以使用ANSYS Workbench提供的自动网格划分工具，将悬臂梁的几何形状离散为小的单元。
划分的单元越小，计算结果越准确，但计算量也会增加。
第四步：施加加载条件和求解在悬臂梁的数值模拟中，需要选择适当的加载条件来模拟实际工况。
例如，我们可以施加一个集中力作用在悬臂梁的端点处。
通过ANSYS Workbench提供的加载条件设置功能，可以灵活地模拟不同的加载情况。
同时，我们需要选择适当的求解方法和求解器进行计算。
在这个阶段，我们可以点击“求解”按钮，开始计算。
第五步：结果分析和后处理当计算完成后，我们可以对结果进行分析和后处理。
通过ANSYS Workbench提供的可视化工具，可以直观地展示应力、变形、流动等结果。
ansys workbench2020工程实例解析
Ansys Workbench 2020是一款强大的工程仿真软件，广泛应用于工程领域的结构、流体、热传导等多个领域的仿真分析。
本文将以Ansys Workbench 2020为工具，通过几个典型的工程实例，解析其在工程实践中的应用和优势，帮助读者更好地了解和使用该软件。
1. 车身结构优化在汽车制造领域，车身结构的设计和优化是一个复杂而又关键的问题。
通过Ansys Workbench 2020的结构分析模块，可以对车身结构进行强度、刚度、振动等方面的仿真分析，进而优化结构设计，提高车身的整体性能和安全性。
通过对车身材料、连接结构、受力情况等多个方面的仿真分析，工程师可以更好地指导实际设计，提高设计效率和成功率。
2. 风力发电机叶片设计风力发电机的叶片设计是风力发电领域的核心问题之一。
Ansys Workbench 2020的流体仿真模块可以对风力发电机叶片的气动性能进行仿真分析，包括气动力、气流分布等多个方面的参数。
通过对叶片的材料、形状、尺寸等进行仿真分析和优化，可以提高风力发电机的发电效率和稳定性，降低能量损耗，对提高风力发电机的整体性能具有重要意义。
3. 燃烧室热传导分析在航天、航空发动机等领域，燃烧室的热传导分析是一个关键的问题。
Ansys Workbench 2020的热传导分析模块可以对燃烧室内部的温度场、热应力等进行仿真分析，帮助工程师优化燃烧室的结构设计、材料选择和冷却系统设计。
通过仿真分析，可以提高燃烧室的工作效率和寿命，确保燃烧室的安全可靠性。
4. 桥梁结构静动力分析在土木工程领域，桥梁结构的设计和分析是一个重要的问题。
Ansys Workbench 2020的静动力分析模块可以对桥梁结构在静载荷和动载荷作用下的响应进行仿真分析，包括应力、挠度、疲劳寿命等多个方面的参数。
通过仿真分析，工程师可以对桥梁的结构设计、材料选择和荷载标准进行优化，确保桥梁的安全可靠性和经济性。
Ansys Workbench 2020作为一款强大的工程仿真软件，在工程实践中具有广泛的应用前景和优势。
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Exercise 13 CAE- 6
(來源：ANSYS Workbench 有限元分析從入門到精通)
聯軸器模型，尺寸如圖所示，聯軸器在底面的四周邊界不能發生上下運動； 在底面的兩個圓周尚不能發生任何方向的運動；在大軸孔的鍵槽的一側受到 1E5PA的壓力。觀察其等效應力及位移量變化。
39
Exercise 14 CAE- 7
• Import External Geometry File
• UG NX(*.prt)，CATIA(*.model, *.CATpart) • Creo(*.prt, *.asm)，Solid Edge(*.par,*.asm) • SolidWorks(*.sldprt, *.sldasm)，STEP(*.stp) • ….
Pinball mesh 20
網格分割(mesh)
• Relevance Center
Coarse
Medium
Fine
21
網格分割(mesh)
• Sizing
6段
Line
Area
Volume
22
Exercise 6 MESH-1 (來源：成功大學李輝煌教授)
• 進 行 不 同 網 格 切 割 (1) 四 面 體 (Tetrahedrons) ， (2) 六 面 體 (Hex Domain)，(3) 四面體mesh，尺寸 2mm，(2)六面體，尺寸2mm
• Symmetry • Merge •…
體積運算功能亦比ANSYS佳
Slice
42
42
物件抑制（Suppress）
• 抑制物件不會於繪圖視窗中 • 抑制物件不會送到其他Workbench模組中用於網
格分割及分析 • 抑制物件在結構樹狀視窗中前面有一个“X”
界面條件設定
• 模型為組合件時，若要組合件 間能共用面，達到力量直接傳 遞時，必須將此部份組件形成 一個群組>From NewБайду номын сангаасpart。
27
Exercise 9 MESH-4-CONVERGENCE
(來源：成功大學李輝煌教授)
一材料為鋼(steel)製成之懸臂樑，尺寸為100X10X10 mm，上端平面施 以1MPa均佈負載，請應用不同高/低階元素及不同元素大小(element size)探討懸臂樑模型之收斂性 (1)自動網格(Automatic)、(2) 掃描網格 (Sweep)、(3)六面體(Hex Dominant)
6
工程資料(Engineering Data)
材料號碼及名稱
數值輸入 特性種類
7
Design Modeler
選擇功能
3D繪圖功能
圖形控制
結構樹
繪圖視窗
屬性視窗
8
結構樹狀態顯示
• 說明分支全部被定義 • 說明輸入的數據不完整 • 說明需要求解 • 說明被抑制，不能被求解 • 說明體積或零件被隱藏
• 與ANSYS同一個開啟目錄 • 或者可由其他市面上CAD軟體系統中插入
4
起始界面
Toolbox
Project Schematic 相關資料共享
Message
5
狀態顯示
最新的狀態(數據輸入完整) 需要刷新：上游部數據已改變。需更新單元 需要注意：可能需要改正本項資訊或是上游資訊 需要更新：數據已改變，輸出需重新產生
9
屬性視窗顯示
• 白色區域：顯示當前輸入的數據。(可編輯) • 灰色區域：顯示信息數據。(不可編輯) • 黄色區域：未完成的信息輸入
10
Design Modeler
• 草圖模式
• 包括建構二維幾何模型。此二維幾何模型可作為3D模型建 構之依據。
• 3D建模
• 將草圖進行拉伸旋轉等操作建構3D幾何模型。
連桿基體模型由外部導入，ELEMENT SIZE為10，於兩大圓面積進行固定， 另一端施予一外力1000N。觀察其等效應力及位移量變化。材料特性：灰鑄 鐵(GRAY CAST IRON)
37
Exercise 12 CAE- 5-機尾
(來源：成功大學李輝煌教授)
機翼模型，尺寸如下所示，使用MULTIZONE之網格方法將翼板頂面、腹板 側面、接合處圓角面進行MESH設定，並將翼板與腹板接合處之圓角兩面設 定ELEMENT SIZE為7的MESH。邊界條件如圖所示，板子後方之面固定，上 方施予頂面一力。觀察其等效應力、位移量變化、結構誤差及SAFETY FACTOR。材料選用鋼。(單位 : MM , N)
R 0.375mm
23
Exercise 7 MESH-2
(來源：ANSYS Workbench 有限元分析從入門到精通)
• 請依下列實體模型 (pipe.agdb) 進行不同功能之網格化練習
24
邊界條件給定
25
解題條件設定
• Step Control
• Number of steps, • Current Step Number, • Step Ends
45
接觸(contact)非線性分析
• 於Design Simulation會偵測到非Bonded之界面， 並於Connection中顯示所有之contact區域
46
接觸(contact)非線性分析
• 接觸種類設定
• Bonded
• 預設項目，沒有相對滑動和分離，會忽略初始穿刺 (penetration)，模擬為相互連接
Visible
負載導致集中
35
Exercise 10 CAE-3 (來源：成功大學李輝煌教授)
• 於樑一端進行固定，另一端施予一壓力 100MPa。觀察其等效應力及位移量變化。 材料特性：楊氏係數：110000 MPa，浦 松比：0.3
R 0.375mm
36
Exercise 11 CAE- 4
(來源：ANSYS Workbench 有限元分析從入門到精通)
• (1) 請將模型進行兩種網格分割(mesh)(包含粗糙網格(網 格 尺 寸 植 體 =0.5mm ； 硬 質 骨 =0.8mm 、 鬆 質 骨 =1.0mm)及精緻網格(網格尺寸植體=0.3mm；硬質骨 =0.5mm、鬆質骨=0.5mm))
• (2) 請完成植體與硬質骨/鬆質骨界面未結合(unbonded) 狀態之設定(模擬植體剛植入骨頭)，(3)請完成植體與硬 質骨/鬆質骨界面結合(bonded)狀態之設定(模擬植體與 骨頭已骨整合)，並觀察其狀態下之硬質骨最大主應變 (Maximum Principal strain)及植體最大等效應力(vonMises stress)情形。
電腦輔助工程分析 ANSYS WORKBENCH
林峻立 教授 國立陽明大學 生物醫學工程系
ANSYS WORKBENCH
• Workbench 為開發用來提供一 個強大與獨特的之模擬分析軟體。 並提供一參數化及人性化界面供 大部分使用者容易使用。
• 優點
• 模型建構能力佳 • 與CAD軟體結合及通用性高 • 建模形之運算及網格切割能力佳 • 結果圖案美觀效果佳
• 缺點
• 過多數值被預設設定 • 容易造成分析結果不正確 • 結果觀察較難深入
2
Workbench概述
模擬分析 （DesignSpace）
參數化建模 （DesignModeler）
參數管理與最佳化工具 （Design Exploration）
分析連結（FE Modeler）3
啟動ANSYS WORKBENCH
32
多觀察視窗
33
指定元件觀察結果
指定單個元件的結果
指定單個元件的結果
指定單個元件的結果
34
應力奇異點
• 當結果顯示發生奇異點時，例如力量及壓 力施加在模型點或線上
• 補救措施
1. 使用New Section Plane將應力奇異點刪除 2. 若為相反方向需點擊切開軸 3. 於contour點右鍵，並點選進行Adjust to
• CAD模型輸入
• 直接導入商業化CAD模型進入，並對其進行修正。
• 概念建模
• 用於創建和修改直線和表面實體，使之能用於代表樑和殼 之有限元素模型。
11
2D Sketching
Draw
Modify
Dimensions
Constraints
12
3D Modeling
13
CAD模型輸入
• 3D Modeling
• No Separation
• 此設定類似Bonded，僅適用於3D（面）或2D（邊）之接觸， 沒有相對分離，僅可延接觸面有些微無摩擦滑動
• Frictionless
• 此為單邊接觸，假設摩擦係數為0，允許相對滑動，出現分離時 法向量壓力為0，法向會分離
• Rough
• 此設定類似frictionless，有摩擦係數，無相對滑動，法向會分 離
• I Beam model
R 0.375mm
16
Exercise 3 CAD-3 (來源：成功大學李輝煌教授)
17
Exercise 4 CAE-1 (來源：成功大學李輝煌教授)
18
Exercise 5 CAE-2 (來源：成功大學李輝煌教授)
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網格分割(mesh)
六面體
Pinball
四面體
• Attach to Active CAD Geometry
• CATIA • Creo（Pro/ENGINEER） • SolidWorks • Solid Edge •…
Creo
Workben
ANSYS
無體
14
Exercise 1 CAD-1 (來源：成功大學李輝煌教授)
15
Exercise 2 CAD-2 (來源：成功大學李輝煌教授)