第4例 参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建
[本例提示] 通过斜齿圆柱齿轮的创建，介绍了ANSYS Workbench 进行参数化建模的方法、
步骤和过程。
4.1 参数化建模基础
参数化建模是用参数驱动模型，可以通过变更参数来修改模型和设计意图，同时又是优化设计的关键步骤。
4.1.1 尺寸引用和提升参数
创建草图和特征时，它们的特征由尺寸引用控制，如图4-1所示的圆的直径D1、拉伸距离FD1，修改这些尺寸即可修改几何体模型。
a)草图的细节窗口 b)拉伸特征的细节窗口
图4-1 尺寸引用
可将尺寸引用提升为设计参数（Design Parameter ），以进行参数化数据交换。如图4-2所示，在细节窗口尺寸引用前的方框中拾取，出现“D ”后即将该尺寸提升为设计参数。设计参数可以使用默认的名称，也可以重定义一个有意义的名称，例如Cylinder_D ，后续操作将用该名称引用此设计参数。
图4-2 提升尺寸引用为设计参数
尺寸引用包括草图尺寸和特征尺寸两类。草图尺寸提升为设计参数时的默认名称为“参
考平面.尺寸类型和顺序号”，例如XYPlane.D1；特征尺寸的默认名称为“特征类型及顺序号.尺寸顺序号”，例如Extrude1.FD1表示特征Extrude1的拉伸距离Depth （图4-1b ），FD 为Feature Dimension 的缩写。
⑴拾取。
⑶拾取。
⑵输入参数名称。
42
ANSYS Workbench
4.1.2 参数管理器
DM 用参数管理器对参数进行管理。如图4-3所示，可用3D
几何体建模工具条上的
按钮切换参数管理器窗口的开关。
图4-3 参数管理器
参数管理器窗口有三个标签用于参数管理。如图4-4a 所示，Design Parameters 标签用于设计参数的浏览和赋值，#符号用于注释。如图4-4b 所示，Parameter/Dimension Assignments 标签用于定义赋值表达式，以实现用设计参数驱动几何体模型尺寸。赋值表达式具有“参数=表达式”的形式，等式左边的参数可以是草图尺寸、特征尺寸或辅助变量，右边表达式是由+、-、*、/、（）、数值常量、草图尺寸、特征尺寸或辅助变量等构成的数学运算表达式，引用设计参数时需用前缀@。如图4-4c 所示，Check 标签用于计算和检查参数及表达式的值。
图4-4 参数管理器标签
a)
b)
c)
拾取。
参数管理器窗口
第4例 参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建 43
辅助变量指的是不直接定义草图或特征尺寸的参数，主要用于系数或常量，如图4-4所示的Width ，辅助变量也可以作为设计参数使用（见实例）。
数学表达式用符号^表示指数运算、用符号%表示求模（a/b 的余数）。
数学表达式可以使用的数学函数有：绝对值函数ABS(x)、指数函数（即e x ）EXP(x)、对数函数（即log e x ）LN(x)、开平方函数SQRT(X)、正弦函数SIN(x)（x 用角度）、余弦函数COS(x)、正切函数TAN(x)、反正弦函数ASIN(x)、反正切函数A TAN(x)、反余弦函数ACOS(x) 等，数学函数更具体的使用方法请查看ANSYS Workbench Help 。
4.2 问题描述
图4-5为一实心式标准渐开线斜齿圆柱齿轮。已知：齿轮的模数m n =2mm ，齿数z =24，螺旋角 =10°，其他尺寸如图所示，建立其参数化几何模型。
图4-5 斜齿圆柱齿轮
4.3 创建步骤
1.在WINDOWS“开始”菜单执行ANSYS13 .0→Workbench 。
2.创建项目A ，并启动DesignModeler 创建几何实体，如图4-6所示。
3.选择在DesignModeler 中创建几何体的长度单位为mm ，如图4-7所示。
图 4-6 创建项目并启动DM 图 4-7 选择长度单位
⑴拾取。
⑵拾取。
⑴双击。
⑵双击启动DM 。
44
ANSYS Workbench
4. 在XYPlane 上创建草图Sketch1，画多段线近似渐开线齿廓并标注尺寸，如图4-8所示。
图 4-8 画多段线和标注尺寸
5.镜像直线，如图4-9所示。
图 4-9 镜像直线
⑴拾取修改面板。 ⑵拾取复制命令。
⑶拾取所有直线。
⑷快捷菜单；选择以平面原点为基点并结束命令。
⑸快捷菜单；
垂直翻转。
⑹移动鼠标指向原点，当出现P 时拾取该点，将基点粘贴在原点。
⑺快捷菜单；结束命令。
⑵拾取；草图模式。
⑶拾取；画多段线。
⑷画3段直线近似渐开线齿廓，段数越多越精确。
⑸快捷菜单；结束画线。开链。
⑴拾取；正视视图。
当前平面为XY Plane 。
当前草图为Sketch1。
⑹拾取尺寸面板。
⑺拾取顶点。
⑼拾取；定位尺寸。
⑽按顺序标注其余尺寸。
⑻拾取坐标轴。
第4例 参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建 45
6.对直线进行对称约束，保证参数化模型的齿槽两齿廓始终对称，如图4-10所示。
7.绘制齿顶圆弧和齿根圆弧，如图4-11所示。
图 4-10 对称约束 图 4-11 绘制圆弧
8.在XYPlane 上创建新草图Sketch2，绘制圆和矩形，如图4-12所示。基于Sketch1和Sketch2
将进行不同的拉伸特征，前者扩展类型为Add Material ，后者扩展类型为Cut Material 。
图 4-12 绘制圆和矩形
⑴拾取；几何体创建模式。
当前平面。
⑵拾取；创建草图Sketch2。
⑶拾取；草图模式。
⑷拾取画圆命令。
⑸拾取原点作为圆心。
⑹拾取；圆过直线端点。
⑺画圆心在原点的圆。
⑻拾取画矩形命令。
⑼画矩形。
⑴拾取绘图面板。
⑵拾取画圆弧命令。
⑶移动鼠标指向原点，当出现P 时拾取该点，将圆心约束在原点。
⑷与步骤⑶类似，拾取直线端点。
⑸与步骤⑶类似，拾取直线端点，创建圆弧。
⑹用同样方法
创建另一圆弧。
⑴拾取约束面板。
⑵拾取对称约束命令。
⑶拾取x 坐标轴。
⑷按图示顺序依次拾取直线。
① ② ③
④
⑥
⑤
46
ANSYS Workbench
9. 对直线进行对称约束，使键槽左右对称于平面y 轴，如图4-13所示。 10. 修剪掉图形中多余部分，形成内孔和键槽形状，如图4-14所示。
图 4-13 对称约束 图 4-14 修剪
11.标注尺寸，如图4-15所示。为保证参数化建模时正确引用尺寸，应按图示顺序标注。
图 4-15 标注尺寸
⑴拾取尺寸面板。 ⑵拾取直线标注长度尺寸。
⑶拾取标注竖直尺寸。
⑷拾取该点。
⑸在该处拾取圆。
⑹拾取；定位尺寸。
⑺拾取标注直径。
⑻拾取圆标注直径。 ⑴拾取修改面板。
⑵拾取修剪命令。
⑶拾取圆和直线的多余部分进行修剪。
⑴拾取约束面板。
⑵拾取对称约束命令。
⑶拾取坐标轴。
⑷拾取直线。
⑸拾取直线。
第4例 参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建 47
12.在ZXPlane 上创建新草图Sketch3，画直线作为扫略路径并标注尺寸，如图4-16所示。
图 4-16 画直线并标注尺寸
13.拉伸草图Sketch2成柱体，如图4-17所示。
图 4-17 拉伸
⑴拾取；等轴测视图。
⑵拾取拉伸命令按钮。 ⑹输入拉伸距离20mm 。
⑺拾取；生成。
⑶拾取；出现“Apply”按钮。
⑷拾取；拉伸对象。
⑸拾取“Apply”按钮。
⑴拾取；模型创建模式。
⑵拾取；选择ZXPlane 为当前平面。
⑶拾取；正视视图。
⑷拾取；创建草图Sketch3。
⑸拾取；草图模式。
⑹拾取画直线命令。
⑺在坐标轴上画线。
⑻拾取尺寸面板。
⑼拾取直线标注长度尺寸。
⑽输入直线长度20mm 。
48
ANSYS Workbench
14.扫略草图Sketch1成齿槽，如图4-18所示。
图 4-18 扫略
15.阵列齿槽成齿轮，如图4-19所示。
图 4-19 阵列
⑴拾取阵列命令。
⑶用Ctrl 键+LMB 键拾取齿槽上所有（共7个）面。
⑷拾取“Apply”按钮。 ⑸选择环形阵列。 ⑹拾取；出现“Apply”按钮。
⑺拾取草图Sketch3上直线。
⑻拾取“Apply”按钮。
⑼输入拷贝数目5。 ⑽拾取；生成。
⑵拾取；选择过
滤为面模式。
⑴拾取扫略命令。
⑵拾取；扫略轮廓。
⑶拾取“Apply”按钮。
⑾拾取；生成。
⑷拾取；出现“Apply”按钮。
⑸拾取；扫略路径。
⑺选择去除材料。 ⑼选择扭转路径。 ⑽输入扭转0.03周。
⑹拾取“Apply”按钮。 ⑻选择扫略时扫略轮廓方向不变。
第4例 参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建 49
16.提取孔的直径作为设计参数，如图4-20所示。
图 4-20 提取参数
17.指定设计参数并赋初值，如图4-21所示。设计参数包括提取的草图尺寸d_hole 和其它的四个辅助变量。
图 4-21 指定设计参数
18.指定其他参数/尺寸值，如图4-22所示。如果读者实际操作的参数/尺寸名称与图4-22不符，应按实际操作对Parameter/Dimension Assignments 标签中的参数/尺寸名称情况修改。
19.检查参数/尺寸值，如图4-23所示。如果没有提示存在问题，进入下一步。否则需要查找原因，进行修改。
20.生成模型，如图4-24所示。
21.改变设计参数值，生成并查看几何体模型。
⑴拾取参数命令按钮；打开参数管理器窗口。
设计参数标签。
⑵输入设计参数和初值。
⑴拾取；当前草图Sketch2。
⑵拾取；提取为设计参数。
⑶输入参数名称。
⑷拾取。
50ANSYS Workbench
⑵输入图示所有赋值表达式。
⑴拾取分配参数/尺寸标签。
图4-22 指定其他参数/尺寸值
第4例参数化建模实例—斜齿圆柱齿轮的创建51
⑵检查参数/尺寸。
⑴拾取检查标签。
图4-23 检查参数/尺寸值
⑴拾取；生成。
图4-24 生成模型
52ANSYS Workbench
22.退出DesignModeler。
23.在ANSYS Workbench界面保存项目。
[本例小结]首先简单介绍了ANSYS Workbench进行参数化建模的方法、步骤和过程，然后通过斜齿圆柱齿轮的创建，介绍了参数化建模的具体应用。
手把手教你用ANSYS workbench 本文的目的主要是帮助那些没有接触过ansys workbench的人快速上手使用这个软件。在本文里将展示ansys workbe nch如何从一片空白起步，建立几何模型、划分网格、设置约束和边界条件、进行求解计算，以及在后处理中运行疲劳分析模块，得到估计寿命的全过程。 一、建立算例 打开ansys workbench这时还是一片空白。 ■A Un■$曲虑日Project - Wor^L-bemdi FI E Vievi Took Units EKlhenMrs Hep 口百］牙.匾1丿狂存*■::_____________ 4J Import-■■ ?b RBConn^dt | 半］Project Lbd盘B Project g pp^iijT 咗nifint 世Eiqen/alue Ekxkfing Q Elqenwlue Bucktig ［samcef) 醪Flwtnc 闵E^pict Cynannics ? Fluid F I M -M UN Mud凶『山山理］ ◎Hud Ftaw - Estrusoi (PdyflEMiJ ? Fluid Flow (CFX) 也rlud Flow :FkirflL) Q Hud How (Pdvftouf) I朗Hermoinic IResporiSB 営H>d,qdyr>amic DiFFractlon I岂？H^drcclj/riarw Resrwnw 讐 JCEnjina = 逝MocW 爲Moda (阳AQU5) fjy Muds 口■ ii』) 肚| H^ndorn wbracior 迦| Spedtium Riyid D/ruriL^ 国StStIC ^truchjral 冒Static Structural 卜对Static■Strucbj-cl (5aTiccF) 1 5Zac\-5taZ Wrnml D Ihemnal 0 5tcady-5Uts Ihcmal (Sancd7) 密Thnrra^-FlPirrrir 电j Tlroughlkw ◎Il i oughfki^ ^DiaJcGcrO innsflnr strudturAi 回7rans?n: Structural (ABiQUS) 褪Tr slismL 5trudtural (Stfncsf) A 怕Ment rhenr^l 首先我们要清楚自己要计算的算例的分析类型，一般对于结构力学领域，有 静态分析(Static Structural)、动态分析(Rigid Dynamics)、模态分析(Modal)。
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 分析类型说明 Electric (ANSYS) ANSYS电场分析 Explicit Dynamics (ANSYS) ANSYS显式动力学分析 Fluid Flow (CFX) CFX流体分析 Fluid Flow (Fluent) FLUENT流体分析 Hamonic Response (ANSYS) ANSYS谐响应分析 Linear Buckling (ANSYS) ANSYS线性屈曲Magnetostatic (ANSYS) ANSYS静磁场分析 Modal (ANSYS) ANSYS模态分析 Random Vibration (ANSYS) ANSYS随机振动分析Response Spectrum (ANSYS) ANSYS响应谱分析 Shape Optimization (ANSYS) ANSYS形状优化分析 Static Structural (ANSYS) ANSYS结构静力分析 Steady-State Thermal (ANSYS) ANSYS稳态热分析 Thermal-Electric (ANSYS) ANSYS热电耦合分析Transient Structural(ANSYS) ANSYS结构瞬态分析Transient Structural(MBD) MBD 多体结构动力分析Transient Thermal(ANSYS) ANSYS瞬态热分析 组件类型说明 AUTODYN AUTODYN非线性显式动力分析BladeGen 涡轮机械叶片设计工具 CFX CFX高端流体分析工具
ANSYS WORKBENCH 疲劳分析指南 第一章简介 1.1 疲劳概述 结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。 在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲 劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷 在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起： 当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简 单的形式，首先进行讨论。 否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷 载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷： 比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化， 这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括： σ1/σ2=constant 在两个不同载荷工况间的交替变化； 交变载荷叠加在静载荷上； 非线性边界条件。 1.4 应力定义 考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况： 应力范围Δσ定义为(σmax-σmin) 平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2 应力幅或交变应力σａ是Δσ/2 应力比R是σmin/σmax 当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。这就是 σm=0，R=-1的情况。 当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。这就是σm=σmax/2，R=0的情况。 1.5 应力-寿命曲线 载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示： （1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效； （2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少； （3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。
AnsysWorkbench详细介绍及入门基础 1、什么是Ansys Workbench? –ANSYS Workbench中提供了与ANSYS系统求解器的强大交互功能的方法 这个环境提供了一个独特的CAD及设计过程的集成系统。 2、Ansys Workbench主要组成模块： –Mechanical：利用ANSYS的求解器进行结构和热分析。 –Mechanical APDL：采用传统的ANSYS用户界面对高级机械和多物理场进行分析。 –Fluid Flow (CFX)：利用CFX进行CFD分析。 –Fluid Flow (FLUENT)：使用FLUENT进行CFD分析。 –Geometry (DesignModeler)：创建几何模型（DesignModeler）和CAD几何模型的修改。–Engineering Data：定义材料性能。 –Meshing Application：用于生成CFD和显示动态网格。 –Design Exploration：优化分析。 –Finite Element Modeler (FE Modeler)：对NASTRAN 和ABAQUS的网格进行转化以进行ansys 分析。 –Explicit Dynamics：具有非线性动力学特色的模型用于显式动力学模拟。
3、Workbench 环境支持两种类型的应用程序： –本地应用(workspaces):目前的本地应用包括工项目管理，工程数据和优化设计 本机应用程序的启动，完全在Workbench窗口运行。 –数据综合应用: 目前的应用包括Mechanical, Mechanical APDL, Fluent, CFX, AUTODYN 和其他。 4、Workbench界面主要分为2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。 ---Design Exploration : 参数管理和优化工具
网格变形和优化 对于很多单位，进行优化分析的最大障碍是CAD 模型不能重新生成，特征参数不能反映那些修改研究的几何改变。通过与ANSYS WORKBENCH 的结合，ANSYS MESH MORPHER （FE-MODELER 的新增加模块）可以实现这个功能，甚至更多。 通过网格操作而不是实体模型，ANSYS MESH MORPHER 对于来自于CAD 的非参数几何数据，如IGES 或者STEP，以及来自于ANSYS CDB 文件的网格数据，实现了模型参数化。将网格读入FE MODELER，并且产生对应于该网格的“综合几何”的初次配置。ANSYS MESH MORPHER 提供了四种不同的转换：面平移丶面偏置丶边平移和边偏置。更多样的配置可以通过以上转换的组合实现。例如，一个圆柱表面的面偏置就等效于变更其半径。 在ANSYS WORKBENCH 中，ANSYS 和ANSYS CFX 技术的集成取得了更大的进步。在ANSYSWORKBENCH 环境中，用户可以完整地建立丶求解和后处理双向流固耦合仿真。最新的版本也提供了单一后处理工具，可以用更少的时间获得复杂多物理问题的解决，并且扩展了仿真的应用领域。 利用ANSYS CFX 软件的统一网格接口可以在ANSYS 和ANSYS CFX 之间传递FSI 载荷，所有流固耦合问题的结果的鲁棒性和精度获得了改进。界面载荷传递技术的突破，很明显的好处就在于让同一团队的FEA 和CFD 专家共享信息更方便。在新版中流固耦合的领域也得到了扩展。 涡轮系统一体化解决方案 ANSYS WORKBENCH 环境提供了旋转机械设计过程所需的几何设计和分析的集成系统。ANSYSWORKBENCH，作为高级物理问题的集成平台，能够让设计人员建立旋转机械的模型，比如水泵丶压缩机丶风扇丶吹风机丶涡轮丶膨胀器丶涡轮增压器和鼓风机。ANSYS 解决方案集成到设计过程，从而消除了中性文件传输丶结果变换和重分析，使得CAE过程几周内就完成了。 ANSYS ICEM CFD 和AI ENVIRONMENT 中的创新在于多区域体网格划分工具，可用于空气动力学中。新的网格划分方法提供了对块（结构网格方法）的灵活性和控制，易于使用的自动（非结构化）网格方法。半自动多区网格算法允许用户在面和体上对网格进行总体控制，边界上通过映射或者扫描块提供了纯六面体网格，而内部过渡到四面体或者六面体为主的网格。映射丶扫描和自由划分技术为模型中最重要区域的结构化六面体网格划分提供了自由，可以保证用较少的精力得到高质量的自动化网格。 ANSYS ICEM CFD 和AI ENVIRONMENT产品也回答了古老的问题：“我应该用四面体划网还是花更多的时间用六面体划网”。相对于传统的四面体网格算法，新的体-拟合笛卡儿划网方法可以帮你用更少的时间划分纯六面体网格。包含四面体和金字塔形状的混合网格划分方法减少了限制并且提供了更容易的方法编辑网格。这个方法产生的六面体网格的统一性更适合于显式碰撞分析或者任何六面体网格更适合的分析。 线性和非线性动力学
第一章简介 1.1 疲劳概述 结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。 在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷 在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起： 当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。 否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷 载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷： 比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括： σ1/σ2=constant 在两个不同载荷工况间的交替变化； 交变载荷叠加在静载荷上； 非线性边界条件。 1.4 应力定义 考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况： 应力范围Δσ定义为(σmax-σmin) 平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2 应力幅或交变应力σa是Δσ/2 应力比R是σmin/σmax 当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。这就是σm=0，R=-1的情况。 当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。这就是σm=σmax/2，R=0的情况。 1.5 应力-寿命曲线 载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示： （1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少； （3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。 S-N曲线是通过对试件做疲劳测试得到的弯曲或轴向测试反映的是单轴的应力状态，影响S-N曲线的因素很多，其中的一些需要的注意，如下： 材料的延展性，材料的加工工艺，几何形状信息,包括表面光滑度、残余应力以及存在的应力集中，载荷环境，包括平均应力、温度和化学环境，例如，压缩平均应力比零平均应力的疲劳寿命长，相反，拉伸平均应力比零平均应力的疲劳寿命短，对压缩和拉伸平均应力，平均应力将分别提高和降低S-N曲线。 因此，记住以下几点：一个部件通常经受多轴应力状态。如果疲劳数据(S-N 曲线)是从反映单轴应力状态的测试中得到的，那么在计算寿命时就要注意：（1）设计仿真为用户提供了如何把结果和S-N曲线相关联的选择，包括多轴应力的选择；（2）双轴应力结果有助于计算在给定位置的情况。 平均应力影响疲劳寿命，并且变换在S-N曲线的上方位置与下方位置(反映出在给定应力幅下的寿命长短)：（1）对于不同的平均应力或应力比值，设计仿真允许输入多重S-N曲线(实验数据)；（2）如果没有太多的多重S-N曲线(实验数据)，那么设计仿真也允许采用多种不同的平均应力修正理论。 早先曾提到影响疲劳寿命的其他因素，也可以在设计仿真中可以用一个修正因子来解释。 1.6 总结
概念建模（基础）及各命令中英解释 快捷键：滚动鼠标滚轮缩放，按住鼠标滚轮不放移动鼠标旋转，ctrl+鼠标中键（滚轮）移动。Shift+鼠标中键上下移动改变视图大小。Ctrl+鼠标左键点选可选择不连续多个对象（可在绘图窗口直接选择或在设计树中选）。绘图时（草图模式sketching下）选中某个对象按delete 可删除该对象。 注意：概念建模中有梁，杆单元，概念建模完成后需要将模型文件与分析文件链接。系统默认状态下这些代表梁杆单元的“线”不会被导入到分析文件。所以， 概念建模前，必须改变软件的设置。主界面上找到“tool” ，点击它，等一下出现这个窗口。 选择这个栏，点选这个，点击OK。 打开建模程序，选择毫米为单位。 在“XYplan”建立草图“sketch1”，
切换到草图模式（点击上图左下角的“sketching”按钮）开始绘图。 绘制成上图所示的图形（可以自己决定绘图方式），回到模型界面（点击第一个图左下角的“modeling”按钮）。 在下图中找到按钮，点击，选择“line from point”选项。
出现下图中的。 按住ctrl，两个端点一组，选择下列四条线的端点：
生成图中所示的绿色线条。 找到这个按钮，点击。 然后按上述步骤操作，选择下图所示的个点，要按住ctrl一个点挨着一个点选择一周。生成十几条线段。不能直接选择四个端点生成四条长线。 注意：将下图中的Operation改为Add Frozen。这样将会生成数十条线段而不是将所有的线 段生成一个整体的“line body”。点击。
选择，点击，选择下拉菜单里的“face from edges”，按逆时针选择下图所示的四条线（都按照逆时针方向可以保证所生成的面朝向同一方向）。点击。 生成这样的平面。
第1章初识ANSYS Workbench 导言 本章 ★了解ANSYS Workbench的应用 ★掌握Workbench 15.0的启动 ★认识Workbench 15.0的操作界面 ★掌握ANSYS Workbench项目与文件的管理方法 ★熟悉Workbench的分析流程 1.1 ANSYS Workbench 15.0 概述 经过多年的潜心开发，ANSYS公司在2002年发布ANSYS 7.0的同时正式推出了前后处理和软件集成环境ANSYS Workbench Environment（AWE）。到ANSYS 11.0版本发布时，已提升了ANSYS软件的易用性、集成性、客户化定制开发的方便性，深获客户喜爱。
Workbench在2014年发布的ANSYS 15.0版本中，在继承第一代Workbench的各种优势特征的基础上发生了革命性的变化，连同ANSYS 15.0版本可视为第二代Workbench（Workbench 2.0），其最大的变化是提供了全新的项目视图（Project Schematic View）功能，将整个仿真流程更加紧密地组合在一起，通过简单的拖曳操作即可完成复杂的多物理场分析流程。 Workbench所提供的CAD双向参数链接互动、项目数据自动更新机制、全面的参数管理、无缝集成的优化设计工具等，使ANSYS在仿真驱动产品设计（Simulation Driven Product Development）方面达到了前所未有的高度。 在ANSYS 15.0版本中，ANSYS对Workbench架构进行了全新设计，全新的项目视图（Project Schematic View）功能改变了用户使用Workbench仿真环境（Simulation）的方式。 在一个类似流程图的图表中，仿真项目中的各项任务以互相连接的图形化方式清晰地表达出来，可以非常容易地理解项目的工程意图、数据关系、分析过程的状态等。 项目视图系统使用起来非常简单：直接从左边的工具箱（Toolbox）中将所需的分析系统拖曳到右边的项目视图窗口中或双击即可。 工具箱（Toolbox）中的分析系统（Analysis Systems）部分，包含了各种已预置好
Ansys静力分析实例： 1 问题描述： 如图所示支架简图，支架材料为结构钢，厚度10mm，支架左侧的两 个通孔为固定孔，顶面的开槽处受均布载荷，载荷大小为500N/mm。 2 启动Ansys Workbench，在界面中选择Simulation启动DS模块。
3 导入三维模型，操作步骤按下图进行，单击“Geometry”，选择“From File”。 从弹出窗口中选择三维模型文件，如果文件格式不符，可以把三维图转换为“.stp”格式文件，即可导入，如下图所示。 4 选择零件材料：文件导入后界面如下图所示，这时，选择“Geometry”下的“Part”，在左下角的“Details of ‘Part’”中可以调整零件材料属性。
5 划分网格：如下图，选择“Project”树中的“Mesh”，右键选择“Generate Mesh”即可。【此时也可以在左下角的“Details of ‘Mesh’”对话框中调整划分网格的大小（“Element size”项）】。
生成网格后的图形如下图所示：
6 添加分析类型：选择上方工具条中的“New Analysis”，添加所需做的分析类型，此例中要做的是静力分析，因此选择“Static Structural”，如下图所示。 7 添加固定约束：如下图所示，选择“Project”树中的“Static Structural”，右键选择“Insert”中的“Fixed Support”。
这时左下角的“Details of ‘Fixed Support’”对话框中“Geometry”被选中，提示输入固定支撑面。本例中固定支撑类型是面支撑，因此 要确定图示6位置为“Face”，【此处也可选择“Edge”来选择“边”】 然后按住“CTRL”键，连续选择两个孔面为支撑面，按“Apply”确 认，如下图所示。