ANSYS12.0中Workbench模块高级使用技术
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。
ANSYS WORKBENCHDesignModeler建模模块草图模式
• 草图标志 • 草图显示 • 尺寸编辑 • 修改草图 • 草图援引 • 草图投影 • 几何接口 • 关联CAD模型 • CAD文件导入 • 导入体定位 • 导入体单位 • 导出模型
A. DesignModeler几何体
• Design Modeler几何体主要关注以下四个基本方面： -草图模式： • 包括创建二维几何体工具，这些二维几何体为3D几何体创建和概念建模作准备。 -3D几何体： • 将草图进行拉伸，旋转，表面建模等操作得到的几何体。 -几何体输入： • 直接导入商业化CAD模型进入DM并对其进行修补，使之适应有限元网格划分。 -概念建模： • 用于创建和修补直线和表面实体,使之能应用于创建梁和壳体的有限元模型。
Copy: 右键选项
… 修改草图
• 粘贴: – 鼠标右键弹出菜单: • 旋转+/- r 度 • 水平/垂直翻转 • 放大f 或1/f 倍 • 在平面原点粘贴 • 修改粘贴点 • 结束
– 将所需粘贴的对象复制或剪切至剪贴板中后再把其 放到当前（或新）草图中即可实现Paste 操作，甚 至可以放到不同的平面中。
• 注意：下拉列表仅显示以当前激活平面为参照的草图（示例如下）。
激活XY平面
下拉列表中仅显示XY平面内的草图
G. “From Face”快速建立平面/草图
• “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； – 切换到草图标签开始绘制草图； – 新工作平面和草图自动创建！
(见文档中的完全列表)
直线的竖直和水平约束
在直线起始点上的约束点
在直线起始点上的重合约束
…草图工具–小技巧 • 当创建或改变平面和草图时， 运用“Look At”工 具可以立即改变视图方向，使该平面、草图或选定 的实体与您的视线垂直。 • 用鼠标右键从图形屏幕上点击弹出菜单有时是必须 的或者是更有效的。
Ansys_Workbench详解教程
局部细化： 支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。
2021/6/7
33
网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。
ANSYS Workbench12.0 基础培训讲义
（内部共享）
2021/6/7
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。 ）
2021/6/7
2021/6/7
40
设置边界条件
载荷在属性窗口中的设置： Geometry：选择载荷施加位置 Define By：载荷施加的方式 分量方式（Components） 矢量方式（Vector）。
Components方式 Coordinate System：选取坐标系 X、Y、Z Component：X、Y、Z方向载荷大小
几个可以互相切换的窗口。
2021/6/7
16
向导
作用： 帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材 料属性等基本分析步骤。 显示： 可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标 控制其显示。
2021/6/7
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基本操作
创建、打开、保存文档 复制、剪切、粘贴
图形窗口的显示 视图显示 结构树的显示
2021/6/7
Ansys Workbench详解教程
2013-8-5
34
网格划分
三维实体的四面体（Tetrahedron） 单元划分
三维实体的六面体（Hexahedron） 单元划分
4 选择分析类型
静力学分析(Static Analysis) ：
计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻尼的影 响，如结构受随时间变化载荷的影响。
网格控制
整体网格：
Relevance（-100~100） 、 Relevance Center（coarse~ fine）
局部细化： 支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。
2013-8-5
33
网格控制
具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出 对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的 大小（Sizing）。 其余一些网格控制项的意义：
2013-8-5
12
工具条
常用工具条
图形工具条
2013-8-5
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结构树
结构树包含几何模型的信息和整个分析
的相关过程。
一般由Geometry、Connections、Mesh、 分析类型和结果输出项组成，分析类型里包
括载荷和约束的设置。
说明分支全部被定义 说明输入的数据不完整
说明需要求解
说明被抑制，不能被求解 说明体或零件被隐藏
2013-8-5
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。
Workbench12.0modal分析
本节所述的功能，一般适用于ANSYS DesignSpace Entra及以上版本的许 可。
5-2
Vibration Analysis
模态系统分析基础
对于模态分析，振动频率ωi和模态φi 是根据下面的方程计算的出的：
Training Manual
假设:
([K ] ω [M ]){φ } = 0
2 i i
– [K] 和 [M] 不变:
假设材料特性为线弹性的 利用小位移理论，并且不包括非线性的 不存在[C] ,因此无阻尼 无{F} , 因此无激振力 结构可以强迫振动也可以不强迫振动
– 模态 {φ} 是相对值，不是绝对值
5-3
Vibration Analysis
A.模态系统分析步骤
Training Manual
Workbench - Mechanical Introduction
第五章 模态分析
5-1
Vibration Analysis
简介
– 假设用户已学习了第4章线性静力结构分析部分。
Training Manual
在这一章中，将介绍模态分析。进行模态分析类似线性静力分析。 本章内容:
– 模态分析步骤 – 有预应力的模态分析步骤
Vibration Analysis
… 检查结果
模态:
– 由于在结构上没有激励作用，因此振型只是与自由振动相关的相对值。 – 在详细列表里可以看到每个结果的频率值. – 应用图形窗口下方的时间标签的动画工具栏来查看振型
Training Manual
5-10
Vibration Analysis
B. Workshop 5.1 – 模态
[K ]{xo } = {F }
ansys workbench 离散参数
ANSYS Workbench离散参数概述在工程仿真和优化过程中，参数化设计是一项非常重要和有效的技术。
它允许工程师在不同参数组合下进行模拟和分析，从而寻找最佳设计方案。
ANSYS Workbench 是一种强大的工程仿真软件，提供了丰富的参数化功能来实现参数化设计。
其中，离散参数是一种常见的参数类型，在本篇文章中，我们将深入探讨ANSYS Workbench中离散参数的使用方法和应用场景。
离散参数的定义离散参数是一种只能取特定值的参数。
与连续参数不同，离散参数只能从给定的候选值集合中选择取值。
比如，如果我们要对某个工程模型进行优化，可以将模型的尺寸作为离散参数，然后选择一组不同的尺寸值来进行模拟和比较。
离散参数可以是整数、实数或枚举类型。
在ANSYS Workbench中定义离散参数在ANSYS Workbench中，我们可以通过以下步骤来定义离散参数：1.打开工程模型，并进入DesignModeler模块。
2.选择一个要定义离散参数的尺寸或属性。
这可以是模型的长度、宽度、高度等。
3.在Property窗口中，选择“Parameter”选项，并点击“…”按钮。
4.在Parameter设置对话框中，选择“Discrete”类型，并输入候选值集合。
5.点击“OK”按钮来定义离散参数。
离散参数的应用离散参数在工程仿真和优化中有广泛的应用。
下面是几个常见的应用场景：1. 设计优化离散参数可以用于设计优化过程中。
通过定义不同的离散参数值，并对每个参数组合进行模拟和比较，可以找到最佳的设计方案。
比如，在飞机机翼设计中，可以将翼展、翼型等作为离散参数，然后通过模拟分析找到最佳的参数组合，以实现最佳的升力和阻力性能。
2. 敏感性分析离散参数还可以用于敏感性分析。
敏感性分析可以帮助工程师了解模型对参数变化的响应程度，从而确定哪些参数对模型性能影响最大。
通过对离散参数进行范围扫描和模拟分析，可以得到参数响应曲线，以及确定参数的敏感程度。
ansys workbench motion 范例
ANSYS Workbench是一款非常强大的工程仿真软件，其Motion模块可以模拟机械系统的运动学和动力学行为。
在工程实践中，我们经常需要对各种机械系统进行运动仿真分析，例如汽车悬挂系统、机械臂运动学分析等。
本文将以ANSYS Workbench Motion模块为例，介绍如何进行机械系统的运动仿真分析，并对其中一些常见的案例进行详细讲解。
1. 界面介绍我们来简单介绍一下ANSYS Workbench Motion模块的界面。
在打开ANSYS Workbench软件后，我们可以看到Motion模块在主界面中的位置。
Motion模块提供了多种分析工具，包括刚体仿真、柔性仿真、多体动力学分析等，用户可以根据具体的仿真需求选择合适的工具进行仿真分析。
2. 刚体仿真范例假设我们需要对一个简单的车辆悬挂系统进行运动仿真分析，我们可以使用Motion模块中的刚体仿真工具来实现。
我们需要导入车辆悬挂系统的CAD模型，并对系统进行几何参数化和约束设置。
我们可以在Motion模块中添加运动学约束和动力学载荷，设置仿真时间和步长等参数。
我们可以运行仿真并对仿真结果进行分析和后处理。
3. 柔性仿真范例除了刚体仿真工具，Motion模块还提供了柔性仿真工具，可以用于对柔性结构的动态响应进行分析。
我们可以使用柔性仿真工具对一个悬挂系统中的弹簧和减震器进行动态响应分析，进而评估系统的舒适性和稳定性。
在柔性仿真工具中，我们可以添加材料属性、定义初始条件和约束条件，设置模态分析参数等，从而实现对柔性结构的动态响应分析。
4. 多体动力学分析范例在一些复杂的机械系统中，不仅涉及刚体和柔性结构的运动，还包括多个相互作用的运动组件。
在这种情况下，我们可以使用Motion模块中的多体动力学分析工具进行仿真分析。
我们可以对一个复杂的机械臂系统进行多体动力学分析，评估系统的动力学性能和工作空间。
在多体动力学分析工具中，我们可以添加多个运动组件，定义它们之间的约束关系和作用力，设置系统的仿真时间和步长等参数，最后进行仿真和结果分析。
ANSYS WORKBENCH_DesignModeler建模模块_草图模式
1) 选择原始边 2) 鼠标右键>Copy 3) 选择粘贴点 4) 粘贴边
… 修改草图
• Replicate:
– Replicate 等效于 Copy + Paste命令。 – 选取其中一个End选项后，再次单击Replicate鼠标右键就变成了粘贴功能右键。
• Move:
– Move命令和Replicate命令相似，但操作后选取的对象移动到一个新的位置而不 是被复制。
状态条 – 示例
… 修改草图
• 分割:
– 鼠标右键选项（选择边界之前选择）：
• 分割所选边（缺省）：在选定位置将一条边线分割成两段（指定边线不能是整个圆或椭圆）。 要对整个圆或椭圆做分割操作， 必须指定起点和终点的位置。
• 用点分割边线：选定一个点后，所有过此点的边线都将被分割成两段。 • 用边上的所有点分割：选择一条边线，它被所有它通过的点分割，这样就同时产生了一个重合
– 撤销上一次完成的草图操作； – 允许多次撤销； – 要点：每个平面存有自己的撤销 “堆栈”。
• “Back”操作（可以通过鼠标右键点出）在作草图时 类似一个小型的undo操作。
• 记住：任何时候只能激活一个草图!
…草图工具–小技巧…
• GUI状态条包括进行每一步操作的提示。 • 例如：使用作圆操作 ...
目录
• Design Modeler几何体 • 长度单位 • Design Modeler几何实体 • 草图模式 • 新平面按钮 • 新草图按钮 • “From Face”建立面/草图 • 草图模式 GUI • 面和草图 • 平面变换 • 草图工具 • 草图–基本形状 • 草图细节 • 草图约束
ANSYSWORKBENCHDesignModeler建模模块D几何体PPT教学课件
特征类型…
• “到下一个”类型: • 在加料操作将延伸轮廓到所遇到的第一个面 • 在剪切、印记及切片操作中，将轮廓延伸至所遇到的第一个面或体
特征类型…
草图
特征类型…
• “到面”类型：可以延伸拉伸特征到有一个或多个面形成的边界
• 对多个轮廓而言要确保每一个轮廓至少有一个面和延伸线相交，否则导致延 伸错误
蒙皮/放样…
• 蒙皮/放样重定位: • 创建蒙皮/放样或编辑选取对象时可以调整剖面的顺序 • 高亮待重新排列的剖面，然后点击鼠标右键 • 从弹出菜单中选择
3D特征细节（拉伸）
3D 特征
所有的细节都在这里!
布尔操作
在模型中 冻结体特 征吗?
布尔操作
• 对3D特征可以运用以下5种不同的布尔操作:
• 添加材料： • 该操作总是可用创建材料并合并到激活体中。
• 划分网格中: 1个实体，1个物体 • 完全作为一个实体划分网格
• 无接触区
DM Mesh
DM
体和零件…
• 范例（续）：
• 设计模型：有3个实体的1 个多体零 件
• 划分网格中：1个多体零件，3个体/ 实体
• 每一个实体都独立划分网格，但实体 间的节点连续性被保留
DM Mesh
DM
3D特性
• 通过3D特征操作由2D草图生成3D几何体 。 • 常见的特征操作包括:
体和零件
• Design Modeler主要用来给分析环境提供几何体，为此我们必须了解 DM是如何处理不同几何体的。
• Design Modeler包括三种不同体类型 :
• 实体：由表面和体组成 • 表面体：由表面但没有体组成 • 线体：完全由边线组成，没有面和体
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
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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。
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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
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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
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• 冻结特征(Freeze feature ) 允许控制在构建历程中 的第二步，使之作为独立的历程，如 特征树显示的 那样。
• 冻结生成在前，由特征创建体在后。 • 在特征树的分枝前用冰立方体来表示冻结体。 • Add, Cut, or Imprint Material操作对所有冻结体
• 采用默认，若从CAD包中导入一个装配体， DesignModeler 的建模被限制，因为应用任何形 式的 3D 建模操作都会将接触的体笼统地融为一体 。用 冻结 和解冻工具可以避免这种情况。
高级工具…
• 切片特征(Slice feature)增强了DesignModeler的 可用性，可以产生用来划分映射网格的可扫掠分网 的体。
– Add Frozen: 类似于Add Material，只是特征体与已
存在的体不融合，而是添加了一个冻结体（frozen
bodies）。 – Cut, Imprint, 以及 Slice操作对线体不起作用。
• 布尔加:
选择要在激活的图形上执 行的特征和布尔操作。
布尔操作…
Extrude – 此处显示Add. 注意： 如果体已存在， add 得到融合的几何图形。
• Face Delete: 从模型中移走或删除被选中的面。 然后， DM试 图修复余下的体。
• Slice Off Faces: 从当前的模型中首先移走被选中的面，而不是 删除，但是DesignModeler试图在sliced-off faces之外，生成 新的体。
高级工具…
• 通过平面切片的例子:
• 冻结:
– 冻结是一个高级建模工具，有两个应用：
• 多个零件装配时，可考虑使用相应的方式 • 允许 “切割” 一个给定的零件为几个子体(e.g., 为了映射网格
划分而建立可扫掠的体)。
高级工具…
• 通常地，一个3D 实体特征 操作如下：
1. 生成3D 特征的体 (e.g., 拉伸特征)。 2. 通过布尔操作，用当前的模型融合特征体: 添加材质, 减
不起作用，因为任一 特征都在冻结之后。
高级工具…
• 解冻用来激活一个选中的体或一组冻结体，并将它 们与模型中激活体融合在一起。
• DesignModeler不是一个装配工具，而是一个 “ 扩展”的零件工具，能处理多体。
• 用冻结和解冻工具，也可以对(导入的)装配体进行 模型操作 (e.g., 切片)。
DM
布尔操作
• 可应用5 种布尔操作于3D 特征:
– Add Material : 生成材质并使模型与激活的体相融合 。总是可用。
– Cut Material: 从激活的体上移走材质。 – Slice Material: 将冻结的体切成薄片。只在模型中所
有的体被冻结时才可用。
– Imprint Faces: 类似于Slice，只是体上的面是被分开 的，若有必要，则边也可被粘附（ imprinted） (不 产生新体)。
– DS中 3个实体具有 2 接 触的区域。
– 每一个体网格是独立的。
DS
• 例子 (续):
– 在DM 的一个零件, 1个 体中有一个实体.
– 在 DS 中为一个实体 (无 接触区域).
– 全部体网格是一个整体
DM
体和零件…
DM
DS
体和零件…
• Example: DM – DM 中的一个多体零件, 有3 个 实体. – DS 中也有3个 实体 (无接触). – 每一个体网格是独立的，但体 上的节点在体之间是连续的。 DS
– 原始导入的不规则几何模型使其在有限元模拟中很难映 射(扫掠)网格。
• 布尔减:
已有的体 (细线显示透明轮廓). 利用旋转特征并进行减操作。
布尔操作…
旋转轴
激活的草图
布尔操作…
• 布尔粘附面:
– 粘附面 操作允许从连续的面分离出一个区域(见下面)。 例如考虑在任意位置应用有限元边界条件。
激活草图以拉伸之.
通过粘附面的操作拉伸.
布尔操作…
• 布尔添加冻结:
– 类似于“加” 操作，但得到独立的体 (或单独的冻结体).
面积和体积。
• DesignModeler默认每个体为独立 的一部分。
体和零件…
• 在DesignModeler 中存在两种状态 的体：
– 激活以更改 (但不能被 切片)。
• 将所有激活的体切换到冻结状态，可使用冻结 (Freeze)特征来完成。
• 在特征树 中，激活的体呈蓝色。 • 在特征树中，体的图标根据其类型（实体, 表面体,
– 当模型完全由冻结体组成时，Slice才可用。 – 通过Create 菜单得到Slice，它有两个选项：
• Slice By Plane: 选中一个平面，模型将被这个平面分开。 • Slice Off Faces: 在模型上选中一些面，这些面大概形成一定的
凹面；DM将 “切开” 这些面。
– 注意: Slice Off Faces 非常类似于Face Delete:
AWE高级培训教程
ANSYS进阶培训教程
之
Workbench高级使用技术
AWE高级培训教程 AWE建模高级技术
体和零件
• DesignModeler包括三个不同的体 类型：
– Solid body: 具有面积和体积的体。 – Surface body: 具有表面但无体积的体
。 – Line body: 完全由线组成的体，无边、
线体）而改变。
– 冻结（Frozen）:
• 除切片(slicing) 操作外，建模的任何操作对其不起 作用。
• 将体从冻结状态解冻，可利用解冻(Unfreeze) 特 征完成。
• 在特征树中，被冻结的体呈白色。
激活 冻结
体和零件…
• 多体零件是什么?
DM
• 例：
– 在DM中的三个零件, 3个 体中包括3个实体.
激活草图以拉伸之.
通过添加冻结的操作拉伸
布尔操作…
• 布尔切片 (所有体必须被冻结):
– 切割冻结体，在切割区域留下新的冻结体。
新的冻结体. 激活草图以拉伸之.
通过切割操作以拉伸
高级工具
• 通过Create 菜单可得到高级工具， 包括：
– 冻结(Freeze) – 解冻(Unfreeze) – 面删除(Face Delete) – 切片(Slice) – 体操作(Body Operation)