ANSYS14.0 workbench Static中文讲义
（完整word版）ANSYSworkbench中英文对照
求解器单位 求解器单位系统ansysworkbench中英文对照网络划分方法cfd流体力学
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网络划分方法 CFD 流体力学，主要用Inflation网络划分
（材料库） 物理性能 线弹性 实验应力应变数据超弹性 可塑性 寿命 强度
接触副详细信息自动检测 产生联系的更新容差类型 容差滑块 容差值 优先 分组数据 搜索 旋转接头 固定接头 透明度 启用 谐响应分析 求解方案时间间隔求解方法 聚类结果 模态频率范围 存储所有频率结果 应力计算 应变计算 阻尼控制 恒阻尼比 β β 分析数据管理 求解文件目录 未来分析 求解文件暂存目录
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网络划分方法CFD 流体力学，主要用 Inflation 网络划分力（ 最大拉应力）Max tensile stress最大拉应力FEM方法Automatic method 自动划分法法sweep网络面网络形状主要用途四 面 体 和 六 面 通用体纯 六 面 体 和 楔 CFD 流体力学形体 六面体规则物体外 生 六 面 体 内 块状集合体生四面体线性静力学释义 质量点加速度旋转速度（惯 性载荷） 力载荷 压力载荷轴承载荷 力矩载荷 远端载荷 螺栓载荷 热载荷 固定约束给定位移无摩擦约束圆柱面约束只有压缩的约 束简单（支）约 束固定旋转 上下文工具栏应力工具最大等效应力最大剪切应力莫 尔 - 库仑 应Fixed rotation Context toolbar Stress toolMax equivalent stress Max shear stress Mohr-coulomb stressSimply supportedForce Pressure Bearing load Moment Remote force Bolt pretension Thermal condition Fixed support Displacement Frictionless Support Cylindrical Support Compression only support划分Surface meshing 网络划分单词Point MassAccelerationRotational velocityMultizone meshing 多域扫掠发 Hex dominantInflationDuctile塑性材料Brittle脆性材料Verify material验证资料Equivalent （ von-mises等效应力Maximum principal最大主应力middle principal中间主应力Suppress body抑制材料名称Aluminum alloy铝合金Concrete混凝土Copper alloy铜合金Gray cast iron球墨铸铁Magnesium alloy镁合金Polyethylene聚乙烯Silicon anisotropic硅各向异性Stainless steel不锈钢Structural steel钢结构Titanium alloy钛合金Generalnon-linearmaterials 一般非线性材料。
ANSYS Workbench 14.0超级学习手册(第1章)
ANSYS Workbench 14.0超级学习手册(第1章)ansysworkbench14.0超级学习手册(第1章)第1章ansysworkbench14.0概述本章从总体上对ansysworkbench14.0自带软件包含结构力学模块、流体力学模块等展开详述，同时对ansysworkbench14.0最新资源整合的其他模块展开直观了解，其中包含低频电磁场分析模块ansoftmaxwell、多领域机电系统设计与仿真分析模块ansoftsimplorer、烦躁分析模块ncode及复合材料建模与后处理模块acp等。
同时，本章还以solidworks软件为基准，了解workbench14.0与常用的cad软件展开内置的步骤及方法。
学习目标：（1）介绍ansysworkbench软件各模块的功能；（2）掌握ansysworkbench软件与solidworks软件的集成设置；（3）掌控ansysworkbench平台的常规设置，包含单位设置、外观颜色设置等。
1.1ansys软件简介ansys提供广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进行工程虚拟仿真。
全球的诸多组织都相信ansys为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。
ansys软件就是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用型有限元分析软件。
由世界上最小的有限元分析软件公司之一、美国ansys公司研发，它能够与多数cad软件USB，同时实现数据的共享资源和互换。
软件主要包括3个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
（1）前处置模块提供更多了一个强悍的实体建模及网格分割工具，用户可以便利地结构有限元模型。
（2）分析计算模块包括结构分析（线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
（3）后处理模块可以将计算结果以彩色等值线表明、梯度表明、矢量表明、粒子流迹表明、立体切片表明、透明化及半透明表明（可以看见结构内部）等图形方式表明出，也可以将计算结果以图表、曲线形式表明或输入。
ansys14.0 workbench简介中文
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Release 14.0
可供选择的Workbench 窗口
• 通过“View”菜单（ 和鼠标右击）操作, 可以在Workbench运行环境中显示一些附 •
加信息。 如下图所示，选中Geometry分支及 view 菜单中的properties后, 几何属性显示在窗 口中。
• 最新的兼容信息可查看ANSYS 网站或者在线文档.
•Network Licensing可用于所有的ANSYS和ANSYS Workbench产品。
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Release 14.0
C. 启动 Mechanical
Workbench有两种启动方式: • 通过Windows开始菜单：
材料。 • 电场: – 模拟电子设备,如汽车、电磁阀，等。
注意，以上的可用功能由用户的ANSYS的license决定。并非所有列出的功能已涵盖在此入 门课程.
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Release 14.0
… 产品配置
•Mechanical 的add-on license： • 刚体动力学 • 疲劳分析模块 •Workbench 14.0 版本产品支持Windows 和 Linux 两种操作系统.
ANSYS Workbench 简介
•Ansys workbench包含了大量的应用模块，涉及多个工程领域（一些例子）：
Mechanical：结构和热分析。
ANSYS_Workbench安世亚太中文培训资料
动力学分析简介M1-1M1-2动力学第一节: 定义和目的什么是动力学分析?•动力学分析是用来确定惯性（质量效应）和阻尼起重要作用时的结构或构件动力学特性的技术。
•“动力学特性”可能指的是下面的一种或几种类型:–振动特性-（结构振动方式和振动频率）–随时间变化载荷的效应（例如：对结构位移和应力的效应）–周期（振动）或随机载荷的效应M1-3总之，动力学分析有下列类型：Courtesy: NASA动力学动力学分析类型（接上页）•模态分析---确定结构的振动特性•瞬态动力学分析---计算结构对随时间变化载荷的响应•谐响应分析---确定结构对稳态简谐载荷的响应•谱分析---确定结构对地震载荷的响应•随机振动分析---确定结构对随机震动的影响M1-4动力学第三节: 基本概念和术语•通用运动方程•求解方法•建模要考虑的因素•质量矩阵•阻尼M1-5动力学-基本概念和术语运动方程•通用运动方程如下：[]{}[]{}[]{}(){}t F u K u C uM =++ •不同分析类型对应求解不同形式的方程–模态分析：设定F （t ）为零，而矩阵[C] 通常被忽略；–谐响应分析：假设F （t ）和u （t ）都为谐函数，例如Xsin （ωt ），其中，X 是振幅，ω是单位为弧度/秒的频率；–瞬间动态分析：方程保持上述的形式。
其中:[M]= 结构质量矩阵[C]= 结构阻尼矩阵[K]= 结构刚度矩阵{F}= 随时间变化的载荷函数{u}= 节点位移矢量{ů}= 节点速度矢量{ü}= 节点加速度矢量M1-6动力学-基本概念和术语求解方法如何求解通用运动方程?•两种主要方法：–模态叠加法–直接积分法M1-7动力学-基本概念和术语求解方法（接上页）直接积分法•直接求解运动方程•在谐响应分析中，因为载荷和响应都假定为谐函数，所以运动方程是以干扰力频率的函数而不是时间的函数的形式写出并求解的•对于瞬态动力学，运动方程保持为时间的函数，并且可以通过显式或隐式的方法求解模态叠加法•确定结构的固有频率和模态，乘以正则化坐标，然后加起来用以计算位移解•可以用来处理瞬态动力学分析和谐响应分析•详见后面相关章节M1-8动力学-基本概念和术语求解方法（接上页）显式求解方法•也称为闭式求解法或预测求解法•不需要计算矩阵的逆•可轻松处理非线性问题（无收敛问题）•积分时间步Δt 必须很小，但求解速度很快（没有收敛问题）•对于短时间的瞬态分析有效，如用于波的传播，冲击载荷和高度非线性问题•当前时间点的位移{u}t 由包含时间点t-1的方程推导出来•有条件稳定: 如果Δt 超过结构最小周期的确定百分数,计算位移和速度将无限增加•ANSYS-LS/DYNA 就是使用这种方法，此处不作介绍隐式求解法•也称为开式求解法或修正求解法•要求矩阵的逆•非线性要求平衡迭代（存在收敛问题）•积分时间步Δt 可以较大，但因为有收敛问题而受到限制•除了Δt 必须很小的问题以外，对大多数问题都是有效的•当前时间点的位移{u}t 由包含时间点t 的方程推导出来•无条件稳定: Δt 的大小仅仅受精度条件控制, 无稳定性。
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。
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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)
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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
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Ansys_Workbench_静力分析讲义详解
Training Manual
Surface Body Edge
Solid Body Face (Scope = Target) Solid Body Edge (Scope = Target) Surface Body Face (Scope = Target)
(Scope = Contact) Bonded, No Separation All formulations Asymmetric only 1 Not supported for solving Bonded, No Separation All formulations Asymmetric only Bonded, No Separation Bonded, No Separation All formulations Symmetry respected All formulations Asymmetric only Bonded only MPC formulation Asymmetric only
Training Manual
• Solver Controls（求解控制）：
– 两种求解方式（默认是Program Controlled）：
• 直接求解 （ANSYS中是稀疏矩阵法） • 迭代求解 （ ANSYS中是PGC（预共轭梯度法））.
– Weak springs：
• 尝试模拟得到无约束的模型
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 Normal Behavior (Separation) Tangential Behavior (Sliding) No Gaps No Sliding No Gaps Sliding Allowed Gaps Allowed Sliding Allowed Gaps Allowed No Sliding Gaps Allowed Sliding Allowed
ansys-Workbench菜单选项中英文对照翻译
ansys-Workbench菜单选项中英文对照翻译ansys Workbench;菜单选项中英文对照1、ANSYS12.1 Workbench 界面相关分析系统和组件说明【Analysis Systems】分析系统【Component Systems】组件系统】【CustomSystems 】自定义系统【Design Exploration】设计优化分析类型Electric (ANSYS)Explicit Dynamics (ANSYS)Fluid Flow (CFX)Fluid Flow (Fluent)Hamonic Response (ANSYS)Linear Buckling (ANSYS)Magnetostatic (ANSYS)Modal (ANSYS)Random Vibration (ANSYS)Response Spectrum (ANSYS)Shape Optimization (ANSYS)Static Structural (ANSYS)Steady-State Thermal (ANSYS)Thermal-Electric (ANSYS)Transient Structural(ANSYS)Transient Structural(MBD)Transient Thermal(ANSYS)说明ANSYS 电场分析 ANSYS 显式动力学分析 CFX 流体分析 FLUENT 流体分析ANSYS 谐响应分析ANSYS 线性屈曲ANSYS 静磁场分析ANSYS 模态分析ANSYS 随机振动分析 ANSYS 响应谱分析 ANSYS 形状优化分析 ANSYS 结构静力分析 ANSYS 稳态热分析 ANSYS 热电耦合分析 ANSYS 结构瞬态分析 MBD 多体结构动力分析 ANSYS 瞬态热分析组件类型AUTODYNBladeGenCFXEngineering DataExplicit Dynamic（LS-DYNA ）Finite Element ModelerFLUNETGeometryMechanical APDLMechanical ModelMeshResultsTurboGridVista TF说明AUTODYN 非线性显式动力分析涡轮机械叶片设计工具 CFX 高端流体分析工具工程数据工具 LS-DYNA显式动力分析 FEM 有限元模型工具FLUNET流体分析几何建模工具机械APDL 命令机械分析模型网格划分工具结果后处理工具涡轮叶栅通道网格生成工具叶片二维性能评估工具2、主菜单【File 】文件操作【V iew 】窗口显示【Tools 】提供工具【Units 】单位制【Help 】帮助信息3、基本工具条【New 】新建文件【Open 】打开文件【Save 】保存文件【Save As】另存为文件【Import 】导入模型【Compact Mode】紧凑视图模式【Shade Exterior and Edges】轮廓线显示【Wireframe 】线框显示【Ruler 】显示标尺【Legend 】显示图例【Triad 】显示坐标图示 Expand All：展开结构树【Collapse Environments】折叠结构树【Collapse Models】折叠结构树中的Models 项【Named Selections】命名工具条【Unit Conversion】单位转换工具【Messages ：Messages 】信息窗口【Simulation Wizard】向导【Graphics Annotations】注释【Section Planes】截面信息窗口【Reset Layout】重新安排界面4、建模【Geometry 】几何模型【New Geometry】新建几何模型【Details View】详细信息窗口【Graphics 】图形窗口：显示当前模型状态【Extrude 】拉伸【Revolve 】旋转【Sweep 】扫掠【Skin/Loft】蒙皮【Thin/Surface】抽壳:【Thin 】创建薄壁实体【Surface 】创建简化壳【Face to Remove】删除面：所选面将从体中删除。
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. . . 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
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… 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
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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 –
生。 No Separation: 没有间隙但是会发生小滑动。
• Frictionless，Rough 和Frictional 是非线性接触并需要多次迭代。 接触对的内容可以参考ANSYS Mechanical 第二部分课程的 介绍 和 非线性部分的内容。
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… 接触 - 点焊
点焊连接提供了一种在离散点处连接壳组合体的方法: • 在CAD 软件中定义点焊. 目前，只有DesignModeler 和 Unigraphics中定义的点焊 •
可以用于Mechanical。
•载荷和约束的方向分量可以在整体坐标系或局部 坐标系中定义： • 在细节窗口中， 把Define By改为Components，然后通过下拉
菜单选择坐标系。
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… 载荷
• 加速度:
• 施加在整个模型上，单位是长度/时间的平方。 • 加速度可以定义为分量或矢量的形式。 • 加速度产生的力, 其方向与加速度方向相反。（例如，,当一辆汽车加速前进时，
B. 几何模型
在结构分析中，可以模拟各种类型的实体。
对于面体，在Details of surface body中 定要指定厚度值。
一
线体的截面和方向，在DesignModeler里进行定义，并自动导入到Mechanical 中。
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… 载荷
•
• • • •
远程载荷: 平移力载荷可以施加在点、边、面或节点上。 用户指定载荷的原点（附着于几何上或用坐标指定）。 可以以矢量或分量的形式定义。 给面上施加一个等效力或等效力矩。
• 例如： 在一个10英寸的梁端的范围内施加了一个1 lbf的远程载荷，且远
•Solver Controls（求解控制）：
• 两种求解方式（默认是Program Controlled）： – 直接求解 （ANSYS中是稀疏矩阵法） – 迭代求解 （ ANSYS中是PCG（预共轭梯度法））。
• Weak springs:
– 尝试模拟得到约束不足的模型。
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F. 载荷
•载荷和支撑是以所选单元的自由度的形式定义的。
UY
•实体的自由度是x， y 和 z方向上的平移 （壳体还得加上旋 转自由度，绕x，y 和z轴的转动）。
UZ
UX
•约束，不考虑实际的名称，也是以自由度的形式定义的。 •边界条件能加载在几何或者节点上（根据载荷类型定）。
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… 质量点
•在模型中添加Point Mass来模拟结构中没有明确建模的部件: • 一个质量点可以应用在表面,边或点范围内。 • 它的位置可以通过下面任一种方法指定：
• （x， y， z） 坐标系 (整体或局部) • 通过选择顶点/边/面指定具体位置
第五章
静力结构分析
14. 0 Release
ANSYS Mechanical 介绍 第一部分
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概要
• 本章将会介绍Mechanical 中的线性静力结构分析。主要包括以下几个部分：
A. 静力结构分析基础 B. 几何 C. 材料属性 D. 接触
• 存在惯性荷载时，需要给出材料密度； • 当热分析时，需要给出热膨胀系数 ； • 不需要指定导热系数； • 想得到安全系数值，需要给出应力极限。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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D. 接触
•Mechanical中，表面接触单元可以被可看做“皮肤”覆盖在装配体的零件 表面。 •这些单元定义了部件之间的接触行为（例如摩擦、绑定、传热等）。
• 假设是线弹性材料 • 使用小变形理论
{F}是静力荷载
不考虑随时间变化的荷载 不包含惯性影响 （质量、阻尼）
记住关于线性静态结构分析的假设是很重要的。非线性静态分析和动力 学分析将在后面章节进行讲解。
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… 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 Normal Behavior (Separation) Tangential Behavior (Sliding) No Gaps No Sliding No Gaps Sliding Allowed Gaps Allowed Sliding Allowed Gaps Allowed No Sliding Gaps Allowed Sliding Allowed
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… 载荷
• 施加压力:
• 在与面垂直的方向, 压力施加在面或者节点上。 • 指向面内方向为正，反之为负。 • 压力单位是力/面积。
• 施加集中力:
• 集中力可以施加在节点、点、边或面上。 • 它将均匀的分布在所有实体上。 • 可以以矢量或分量的形式定义集中力。
•Mechanical中，接触对用不同的颜色表示。
接触面
目标面
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… 接触
• 这里，我们主要介绍面接触的基础内容，更多的内容可以查阅第二部分的
介绍和非线性相关课程。 • 接触区域的一个表面作为接触面，另一表面即为目标面。
• Contact 包含在Connection 分支中，可以被归入多个“接触”文件夹中。 • 用户可以在contact 菜单下, 通过移动滑块, 选择自动接触探测范围, 从而控制误差，
low = loose tolerance; high = tight tolerance).
Loose
Tight
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个。
– 接触面和目标面的数量可以是不一样的。例如，接触面是两个而目标面可以是五
• 接触对在几何模型中通过不同的颜色进行区分。
二维解除对
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. . . 接触
•导入装配体时，各零件间的接触区域将会自动生成。
– 边界条件直接加在节点上，将在这章的第二部分介绍。
•例如，在块体的Z面上施加一个无摩擦约束，表示它Z方向 上的自由度已被约束（其它自由度是无约束的）。
Frictionless surface
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… 载荷
座位给后背的推力。）
•
重力加速度: