Workbench教程(四)
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ANSYS Workbench 培训教程之静力学
Normal Behavior (Separation) Tangential Behavior (Sliding)
No Gaps
No Sliding
No Gaps
Sliding Allowed
Gaps Allowed
Sliding Allowed
Gaps Allowed
No Sliding
Gaps Allowed
对称接触
非对称接触
4-8
Static Structural Analysis
…组件 – 实体接触
• 可以使用的五种接触类型：
Contact Type Bonded No Separation Frictionless Rough Frictional
Iterations 1 1
Multiple Multiple Multiple
中，可以选择保存所有文件以备后用 – Solver Units： Active System 或 manual. – Solver Unit System：如果以上设置是人工的，那
当Mechanical APDL共享数据的时候，就可以选 择8个求解单位系统中的一个来保证一致性（在用 户操作界面中不影响结果和载荷显示）
– Pin Ball Region：
• Inside pinball = near-field contact • Outside pinball = far-field contact • 使求解器更有效的进行接触计算
• 对ANSYS Professional 或更高版本而言 ，支持壳体和实体的混合组件与更多的接 触选项
Sliding Allowed
– Bonded 和 No Separation 是线性接触并只需要一次迭代
workbench使用教程
workbench使用教程1. 打开Workbench- 进入你的计算机，找到并双击打开Workbench应用程序。
2. 创建新项目- 在Workbench主界面上找到并点击"新建项目"按钮。
- 在弹出的对话框中，输入项目名称和存储位置，并点击"确定"。
3. 新建脚本文件- 在项目界面中，选择你想要创建脚本文件的文件夹。
- 右键点击文件夹，并选择"新建文件"。
- 在弹出的对话框中，输入文件名称以及文件类型（例如python脚本文件.py）。
- 点击"确定"。
4. 编写脚本- 双击打开你创建的脚本文件。
- 在编辑器中编写你的代码。
5. 运行脚本- 点击编辑器上方的"运行"按钮。
- 或按下键盘上的F5键。
- Workbench将会运行并显示结果。
6. 调试脚本- 在编辑器中设置断点：在你想要暂停执行的代码行上右键点击，并选择"设置断点"。
- 点击编辑器上方的"调试"按钮。
- 或按下键盘上的F9键。
- Workbench将会逐行执行代码，并在断点处暂停执行。
7. 查看输出- 在编辑器下方的输出窗口中，你会看到脚本的运行结果或调试信息。
8. 保存项目- 点击工具栏上的"保存"按钮。
- 或按下键盘上的Ctrl + S组合键。
9. 导出项目- 点击工具栏上的"导出项目"按钮。
- 在弹出的对话框中，选择要导出的项目文件夹，然后点击"确定"。
- Workbench将会导出项目的所有文件和文件夹。
10. 关闭Workbench- 点击工具栏上的"关闭"按钮。
- 或按下键盘上的Ctrl + Q组合键。
- 选择"是"以确认关闭。
workbench使用技巧
Fill by Caps 创建内部流动区域
11. Drag—拖曳 :按住鼠标左键用光标可以选择多个点、边不放，进行移动或者缩放。 12.Replicate —等于 Copy + Paste 命令：即复制加黏贴。 13.“从表面”和用已有几何体创建草图的快捷方式： 选中创建新平面所用的表面， 然后直接切换到草图标签开始绘制草图； 此时新工作平面和草
到另外的一个工作面内。 复制的草图和源草图始终保持一致， 也就是说复制对象随着源对象
的更新而更新，并且可以进行援引草图的偏移。
.sketch projection —草图投影：即把一个面
或体、线投影到另外的工作平面。 {在一个地方 }。
16.外部文件的导入 :第一个保持双向互联性，可以打开操作特征进行修改；第二个则不可以 在workbench 中打开操作特征进行修改。 {注意，安装时必须将接口弄好，否则第一个特征无
10.fill —填充：by cavity—通过空洞； by caps—通过覆盖。 创建填充内部空隙如孔洞的冻结体， 对激活或冻结实体均可进行操，在 CFD 应用中创建流动区域很有用。并且可以进行网格划
分。例如：模拟密封空心管的内部流动区域。步骤
:
?创建表面并封闭管道两端。 ?Use>Concept>Surfaces from Edges
作为一额外自由度直接求解，而不通过接触刚度和穿透计算得到
. 此方法可以得到 0或接近 0
的穿透量 ,不需要压力自由度法向接触刚度（零弹性滑动） 多的计算代价 .
. 但需要直接求解器，这要消耗更
尽管 Workbench-Mechanical 默认为“ Pure Penalty ”但, 在大变形问题的无摩擦或摩擦接触中
11. Drag—拖曳 :按住鼠标左键用光标可以选择多个点、边不放，进行移动或者缩放。 12.Replicate —等于 Copy + Paste 命令：即复制加黏贴。 13.“从表面”和用已有几何体创建草图的快捷方式： 选中创建新平面所用的表面， 然后直接切换到草图标签开始绘制草图； 此时新工作平面和草
到另外的一个工作面内。 复制的草图和源草图始终保持一致， 也就是说复制对象随着源对象
的更新而更新，并且可以进行援引草图的偏移。
.sketch projection —草图投影：即把一个面
或体、线投影到另外的工作平面。 {在一个地方 }。
16.外部文件的导入 :第一个保持双向互联性，可以打开操作特征进行修改；第二个则不可以 在workbench 中打开操作特征进行修改。 {注意，安装时必须将接口弄好，否则第一个特征无
10.fill —填充：by cavity—通过空洞； by caps—通过覆盖。 创建填充内部空隙如孔洞的冻结体， 对激活或冻结实体均可进行操，在 CFD 应用中创建流动区域很有用。并且可以进行网格划
分。例如：模拟密封空心管的内部流动区域。步骤
:
?创建表面并封闭管道两端。 ?Use>Concept>Surfaces from Edges
作为一额外自由度直接求解，而不通过接触刚度和穿透计算得到
. 此方法可以得到 0或接近 0
的穿透量 ,不需要压力自由度法向接触刚度（零弹性滑动） 多的计算代价 .
. 但需要直接求解器，这要消耗更
尽管 Workbench-Mechanical 默认为“ Pure Penalty ”但, 在大变形问题的无摩擦或摩擦接触中
Ansys Workbench详解教程
操作界面的显示 工具条的显示 选择目标 显示/隐藏 旋转、平移、缩放
2020/6/29
18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
2
有限元基本概念
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
够进行综合求解的整体。 有限元法的基本思想—离散化。
节点 单元 载荷 约束 分析类型
2020/6/29
3
ANSYS Workbench12.0 基础培训讲义
（内部共享）
2020/6/29
1
主要内容
一、有限元基本概念
二、Ansys Workbench 软件介绍
基本操作 有限元分析流程的操作 静力学分析与模态分析 FEA模型的建立
（本次培训不涉及非线性问题 ，所讲内容主要针对三维实体单元。 ）
2020/6/29
求解得到节点位移
根据弹性力学公式得到单元应变、应力
7
有限元法的基本步骤
1. 结构离散； 2. 单元分析
a. 建立位移函数 b. 建立单元刚度方程
n
y ii
i
k e e F e
c. 计算等效节点力
3. 进行单元集成； 4. 得到节点位移；
K F
5. 根据弹性力学公式计算单元应变、应力。
8
ANSYS Workbench 软件介绍
2020/6/29
18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的 1、创建一个新文档。选择File—New命令。 2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
一般保存为.dsdb格式的文档。
2
有限元基本概念
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
够进行综合求解的整体。 有限元法的基本思想—离散化。
节点 单元 载荷 约束 分析类型
2020/6/29
3
ANSYS Workbench12.0 基础培训讲义
（内部共享）
2020/6/29
1
主要内容
一、有限元基本概念
二、Ansys Workbench 软件介绍
基本操作 有限元分析流程的操作 静力学分析与模态分析 FEA模型的建立
（本次培训不涉及非线性问题 ，所讲内容主要针对三维实体单元。 ）
2020/6/29
求解得到节点位移
根据弹性力学公式得到单元应变、应力
7
有限元法的基本步骤
1. 结构离散； 2. 单元分析
a. 建立位移函数 b. 建立单元刚度方程
n
y ii
i
k e e F e
c. 计算等效节点力
3. 进行单元集成； 4. 得到节点位移；
K F
5. 根据弹性力学公式计算单元应变、应力。
8
ANSYS Workbench 软件介绍
Ansys Workbench详解教程
实现上述操作，也可以利用鼠标和键
2020/4/23
B
24
制定分析方案
有限元分析（FEA）工作的定位：开发流程的什么阶段进行？ FEA分析的目标：刚度/强度，位移/应力，模态…
材料屈服？网格细化？网格较为均匀。
分析领域：结构、热 分析类型：静力分析、模态分析 材料特性、载荷、约束 网格密度 前处理：模型简化、建模技巧（对称性的利用）…
2020/4/23
B
29
2 定义材料属性
1、双击Component Systems中的Engineering Data。 2、 右击Engineering Data----edit 3、选择view中outline、properties,把General Materials等中的材料添加到
Engineering Data中，修改Density密度、Young’s modulus杨氏模量、 Poisson’s Ratio泊松比、热膨胀系数等参数。 4、点击Return to Project 5、右击Model----Update 6、右击Model-----edit 7、在模型的Material----Assignment右面的箭头可选择材料 注：软件默认的材料是Structural Steel。
8
ANSYS Workbench 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
2020/4/23
B
9
运行软件
方法一：从CAD软件中进入
方法二：单击开始菜单，
选择程序命令；
从Ansys程序组
中选择
AnsysWorkbench程序。
启动该软件后，出现一模块选择对话框。
2020/4/23
ANSYS Workbench教程及实例
1-15
简介
. . . 项目图表
• 识别板块的状态:
Training Manual
• 无法执行:缺少数据。 • 需要注意：需要修正或更新板块。 • 需要刷新：上行数据发生了变化。需要刷新板块（更新也会刷新板块）。
• 需要更新：数据已更改，必须重新生成板块的输出。
• 数据确定。
• 输入变化：板块需要局部更新，但当下一个执行更新是由于上游的改变时 可能会发生变化。
1-7
简介
工具栏
• 工具栏包括四部分:
• Analysis systems :可以直接在项目中 使用预先定义好的模板。
• Component systems :建立、扩展分析 系统的各种应用程序。
• Custom Systems : 应用于耦合 (FSI, 热应力,等 )分析的预先定义好的模板。 用户也可以创建自己的预定义系统。
1-1
6. 热分析
1-6
A. 几何
1-12
1-14 1-18
1-19 1-30
B. 装配体 – 实体接触 C. 热载荷
D. 解决途径 E. 结果与后处理
1-34
F. Workshop 6.1 – 稳态热分析
1-36 2-1 2-3 2-13
7. 线性屈曲分析
A. 屈曲分析背景 B. 屈曲分析步骤
2-15
• “连接”表明系统之间的协作程度。
•• 在下完面成的操例作子之中前，，拖注拉意和有投不放同结的构“分投析放流目程标到”热，分以析便的在A系4 下统。与系统之间提 供不同分析类型之间的联系（下一页继续）。
1-12
简介
. . . 项目图表
Training Manual
• 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。
Workbench AutoDYN系列教程 4
Us=c0+ sup
2015-3-10
状态方程
• 一些带气孔的材料，在变形过程中由于气孔破裂，导致不 可逆转的体积变形，比如：
– 粉末(用来加工成型用的金属粉末) – 混凝土 – 土壤
• 这些材料要求状态方程：既允许不可逆转的气孔破裂，也 要能计算初始的弹性体积变形和最后的材料状态。 • 在AUTODYN 中，使用三种状态方程来描述：
最终的压力 云图
最终的压力截面图 2015-3-10
映射
第二步
•
• • • •
空气中爆炸和传播；
用1D网格进行初始分析； 将1D映射到2D模型； 改变炸药的状态； 继续计算，直到爆轰波 到达建筑物；
•
映射2D模型到3D模型中。
2015-3-10
映射
第三步
2015-3-10
映射
城市街区爆炸中的应用
映射
第四步 第二步 第三步
2015-3-10
映射
压力等截面图
第二步 第四步
第三步
2015-3-10
映射
压力等截面图
2015-3-10
映射
压力等截面图
2015-3-10
映射
压力等截面图
2015-3-10
映射练习
爆炸 / 映射 / Euler-FCT(3D)
• 1、计算 2D 楔形爆炸模型； • 2、导入3D Euler-FCT模型中计算。
• 自动转成理想气体状态方程。
2015-3-10
状态方程
压缩爆炸
• 压缩爆炸主要用于下列两种情况：
– 如果 PBK 为零，那么当压缩比μ 超 过 C-J 压缩指定的值，单元就开始 爆炸； – 如果 PBK 是非零的话，爆炸以前压 强为：
培训教程(有限元仿真分析 )(4)
五 载荷与边界条件
惯性载荷
1．加速度：Acceleration
2．重力加速度：Standard earth Gravity
♣施加在整个喂型上，单位是长度比上时间的平方。 ♣加速度可以定义为分量或矢量的形式。 ♣物体运动方向为加速度的反方向。
3．角加速度：Rotational Velocity
♣根据所选的单位制系统确定它的值。 ♣重力加速度的方向定义为整体坐标系或局部坐标系的其中一个坐标轴方向。 ♣物体运动方向与重力加速度的方向相同。 ♣整个模型以给定的速率绕轴转动。 ♣以分量或矢量的形式定义。 ♣输入单位可以是弧度每秒(默认选项)，也可是度每秒。
与面正交的方向施加在面上，指向面内为正，反之为 负。单位是单位面积的力。
2．静水压力：Hydrostatic Pressure
在面(实体或壳体)上施加一个线性变化的力，模拟结构 上的流体载荷。流体可能处于结构内部或外部，另外还需 指定：加速度的大小和方向、流体密度、代表流体自由面 的坐标系。壳体则需要指定顶面/底面。
四 连接关系
接触类型
对于理想无限大的Knormal , 零穿透. 但对于罚函数法， 这在数值计算中是不可能，但是只要Xpenetration 足够 小或可忽略，求解的结果就是精确的。
四 连接关系
接触类型
Pure Penalty 和Augmented Lagrange 公式使用积分点探测，Normal Lagrange 和MPC 公式 使用节点探测(目标法向)。节点探测在处理边接触时会稍好一些，但是，通过局部网格细化， 积分点探测也会达到同样的效果。
四 连接关系
信息检查
四 连接关系
连接矩阵图
信息检查
颜色标签
五 载荷与边界条件
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Workbench教程之运动学分析
北京索为高科系统技术有限公司雒海涛
一、导入模型
添加运动分析模块
导入几何模型
几何模型下载请到/imea/html/download.htm
导入后如下图所示
选用默认的stell材料
双击进入mechenical设置部件为刚性体。
三、设定求解参数
四、添加运动副
添加圆柱副
选择立柱圆柱面和吊锤内孔面生成圆柱副
添加固定副，将立柱固定到地上去
将连个吊耳侧面固定到地上
一共有四个运动副
五、添加弹簧
记得选择body to body 添加连个弹簧后如下
六、添加重力加速度
选择-y方向
七、设置求解参数
因为整个系统有一个自由度沿着y向运动。
添加探测器测量吊锤的加速度
吊锤y向加速度
测量吊锤冲击力
测量弹簧跟吊耳之间的力
八、求解及查看结果位移曲线
加速度曲线
讨论：运动学仿真求解速度，workbench比adams慢的太多。