下载文档原格式
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。
Workbench使用技巧集锦Ansys Workbench12.0 应力线性化过程图文详解1. 首先，要进行应力线性化，必须定义适当的路径，classic中通过命令【path】进行，这里方法是在model标签上右键插入Construction Geometry，如下图：2. 选择后，Outline中出现Construction Geometry选项，在选项上右键插入path，如下图3. 插入路径后，显示如下图所示路径的Detail选项卡，黄色区域是对路径的定义区域，目前版本只能定义两点的路径，可已通过选择点、线、面或者坐标的方式定义起、止点【默认的，face模式，则取点为面中心，edge模式，取点为其中点，vertex模式，取点为模型上存在的点，坐标模式，取点为鼠标点击的模型表面任一点，选中的点都可以Detail项中的x，y，z坐标值进行调整】4. 定义好的路径如下图所示5. 定义好路径后，在标签【Solution 】上右键插入应力线性化选项，或者点中【Solution 】后，在快捷栏选择一种应力线性化，效果是一样的，如下图所示6. 插入应力线性化选项后，出现如下图所示的Detail 选项卡，黄色为预选的路径 选择方式按钮 这里定义路径参照的坐标系，路径取样点数信息选择参与线性化的实体选择应力线性化类型，其实就是重新定义线性化结果时间选项，多载荷步求解使用线性化参照的坐标系，可以选择自己定义的坐标系通过subtype选择的应力类型都会出现在这里，可以看到，这些结果都是可以参数化的，也就是说，可以继续进行基于线性化应力结果的优化定义好的路径会在这里显示，选择一个作为当前线性化路径应力线性化选项，做过的朋友都明白，不详细说了7. 线性化的结果示例。
查看最大最小值坐标先点击outline下的solution以上的图标(如选择Analysis Settings),这时你会发现在菜单Units下的图标Coordinate图标激活,点击之,再按住CTRL,左击Outline下你要的结果云图,鼠标在应力云图上移动,会出现坐标,至于准不准确,研究完了告诉我.......用commmandsnsort,..*get,..nx(..)ny(..)nz(..)在后处理上WB比Classic跟为简单明了，但所能进行的后处理极为有限。
ANSYSWorkbench对称建模（使用版本为ANSYS2020R2）简化分析一、循环对称建模1、建立三维模型。
拖出一个静力学分析模块，材料保持系统默认，在Design Modeler中建立圆盘的1/4模型。
外圆半径20m，内圆半径10m，厚度5m，如下图所示。
2、建立圆柱坐标系。
在Coordinate systems中右键insert->coordinate system，选择模型内圈璧面，类型type选择Cylindrical(圆柱).3、建立循环对称模型。
Model中右键插入Symmetry，或在Model菜单栏中选择Symmetry。
再选中symmetry右键插入Cyclic Region，选取循环体的边界及圆柱坐标系，对于循环体，只能建立圆柱坐标系才可选取，否则将报错。
4、网格划分。
这里直接默认即可，不进行细化。
如果想要看到整个模型的网格，则点击菜单栏中Display->Show->Visual Expansion，即可看到完整模型的网格状态。
5、边界条件设置及载荷设置。
模型内表面进行Fixed support (固定约束)，外表面施加1Mpa压力。
6、结果查看。
在solution插入T otal deformation(总变形)和equivalent stress(应力)，右键Solve进行求解。
结果显示为1/4模型的结果。
7、如果显示完整模型的结果？低版本是在View->Visual Expansion，但是高版本没有，之前的show也无法显示。
此时要想显示完整模型，可以在Solution中进行设定。
点击左侧模型树的Solution，找到Cyclic Solution Display，我们可以发现Number of Sectors，此时，将数字1改为2，再重新求解得到的模型结果为1/2模型，改为3则为3/4结果，改为4则可以看到完整的圆盘模型。
（完整版）手把手教你用ANSYSworkbench文档手把手教你用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-bemdiFI E Vievi Took Units EKlhenMrs Hep口百］牙.匾1丿狂存*■::_____________4J Import-■■ •b RBConn^dt | 半］Project Lbd盘B Projectg 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| SpedtiumRiyid D/ruriL^ 国StStIC ^truchjral 冒Static Structural 卜对Static■Strucbj-cl (5aTiccF) 1 5Zac\-5taZ Wrnml D Ihemnal0 5tcady-5Uts Ihcmal (Sancd7) 密Thnrra^-FlPirrrir 电j Tlroughlkw◎Il i oughfki^ ^DiaJcGcrOinnsflnr 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)。
ANSYSWorkbench入门基础开篇引用应力分析张教主的两段语录。
1.目前多数企业的分析结果不是由分析工程师承担责任，而是由设备设计工程师或者部门领导承担责任，因此有效地向非专业人士解答分析结果是分析工程师的职责！2.学软件不是要把每个功能都搞清楚用途，而是要去找到你需要的功能在哪里。
ANSYS Workbench是与ANSYS 经典（Mechanical APDL）并列的一款全新前端界面，可以对复杂机械系统的结构静力学、结构动力学、刚体动力学、流体动力学、结构热力学、电磁场以及耦合场等进行分析模拟。
1.求解问题描述首先熟悉下操作界面，主要有分析系统、组件系统及定制系统。
说明：系统除了绘图外，其余操作命令没有后退键，只能通过删除取消。
我们首先要明确需要应力分析的结构和分析的问题，压力容器无非就是考虑变形、位移、应力强度，应力线性化或自振周期等问题。
目的明确后，我们才能做到有的放矢。
压力容器有限元数值求解主要是结构静力学，模态分析以及之间的耦合分析。
2.仿真思路2.1 明确自己需要分析的问题，在工具栏中拖入项目向导栏。
2.2 按照模块的内容，依次完成：Engineering Data创建→Geometry创建/导入→Model(指定材料、指定接触类型，网格划分)→Setup（添加约束及载荷）→Solution（求总变形、应力强度、应力线性化）→Results。
3.Workbench 求解操作步骤3.1 Engineering Date 材料点击所需材料后方的+，出现书本的标记，则表示已经引入到工程中，可以作为几何模型的材料作为选择使用了。
材料库里面缺少镍、锆、钽等特种金属的材料库，对于材料库没有的材料我们需要新建材料。
通常我们需要定义材料特性：密度、泊松比、杨氏模量、热膨胀系数（根据需要）。
我们在选择材料性能的时候，往往会被下面一堆类似的参数弄得不知道怎么勾选，Isotropic 各向同性材料，材料属性可以在不同的方向测量，测量结果相同，即材料性质与所取方向无关。
（完整版）手把手教你用ANSYSworkbench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 workbench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。
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）。
在Toolbox窗口中用鼠标点中算例的分析类型，将它拖出到右边白色的Project Schematic窗口中，就会出现一个算例框图。
比如本文选择进行静态分析，将Static Structural条目拖出到右边，出现A框图。
在算例框图中，有多个栏目，这些是计算一个静态结构分析算例需要完成的步骤，完成的步骤在它右边会出现一个绿色的勾，没有完成的步骤，右边会出现问号，修改过没有更新的步骤右边会出现循环箭头。
第二项EngineeringData已经默认设置好了钢材料，如果需要修改材料的参数，直接双击点开它，会出现Properties窗口，一些主要用到的材料参数如下图所示：点中SN曲线，可在右侧或者下方的窗口中找到SN曲线的具体数据。
窗口出现的位置应该与个人设置的窗口布局有关。
二、几何建模现在进行到第三步，建立几何模型。
右键点击Grometry条目可以创建，或者在Toolbox窗口的Component Systems下面找到Geometry条目，将它拖出来，也可以创建，拖出来之后，出现一个新的框图，几何模型框图。
双击框图中的Geometry，会跳出一个新窗口，几何模型设计窗口，如下图所示：点击XYPlane，再点击创建草图的按钮，表示在XY平面上创建草图，如下图所示：右键点击XYPlane，选择Look at，可将右边图形窗口的视角旋转到XYPlane 平面上：创建了草图之后点击XYPlane下面的Sketch2（具体名字可按用户需要修改），再点击激活Sketching页面：在Sketching页面可以创建几何体，从基本的轮廓线开始创建起，我们现在右边的图形窗口中随便画一条横线：画出的横线长度是鼠标随便点出来的，并不是精确地等于用户想要的长度，甚至可能与想要的长度相差好多个数量级。
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 workbench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。
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）。
在Toolbox窗口中用鼠标点中算例的分析类型，将它拖出到右边白色的Project Schematic窗口中，就会出现一个算例框图。
比如本文选择进行静态分析，将Static Structural条目拖出到右边，出现A框图。
在算例框图中，有多个栏目，这些是计算一个静态结构分析算例需要完成的步骤，完成的步骤在它右边会出现一个绿色的勾，没有完成的步骤，右边会出现问号，修改过没有更新的步骤右边会出现循环箭头。
第二项EngineeringData已经默认设置好了钢材料，如果需要修改材料的参数，直接双击点开它，会出现Properties窗口，一些主要用到的材料参数如下图所示：
点中SN曲线，可在右侧或者下方的窗口中找到SN曲线的具体数据。
窗口出现的位置应该与个人设置的窗口布局有关。
二、几何建模
现在进行到第三步，建立几何模型。
右键点击Grometry条目可以创建，或者在Toolbox窗口的Component Systems下面找到Geometry条目，将它拖出来，也可以创建，拖出来之后，出现一个新的框图，几何模型框图。
双击框图中的Geometry，会跳出一个新窗口，几何模型设计窗口，如下图所示：
点击XYPlane，再点击创建草图的按钮，表示在XY平面上创建草图，如下图所示：
右键点击XYPlane，选择Look at，可将右边图形窗口的视角旋转到XYPlane 平面上：
创建了草图之后点击XYPlane下面的Sketch2（具体名字可按用户需要修改），再点击激活Sketching页面：
在Sketching页面可以创建几何体，从基本的轮廓线开始创建起，我们现在右边的图形窗口中随便画一条横线：
画出的横线长度是鼠标随便点出来的，并不是精确地等于用户想要的长度，甚至可能与想要的长度相差好多个数量级。
这个时候我们打开Dimensions下拉框，点击General，再选中刚才画的线，拉出一个标定数据H1，在Details View 窗口中可以设置H1的精确值，设置后，线段变成设定的长度，可适当缩放图形调整到合适的比例尺。
可以画四条封闭的线段来表示一个四边形，但如果需要建立的图形是长方形，只要在确定了它对角线上的两个顶点之后，就可以由Rectangle按钮直接创建。
画好一个封闭轮廓的二维草图之后，将这个草图作为底面，点击Extrude按钮，拉伸出一个三维几何体。
点击Extrude按钮后，Tree Outline中出现一个名为Extrude2的模型（名字可更改）。
在Details View窗口中点中Geometry，激活这一栏，点中草图Sketch2，再在Details View窗口中点Apply，草图的图形就成了Extrude2的底面了。
设置Depth的数值，表示要拉伸出多长，设置好之后，右键点击Extrude2，在菜单中选择Generate创建这个三维几何体。
重复上面的方法，创建多个草图，可以拉伸出多个不同深度的几何体。
如果在后面的计算中需要点中一个点（例如设置一个集中力，需要选择这个力的作用点），并且这个点具有确定的位置，在几何建模阶段必须将这个点创建出来。
点击create菜单中的Point，Tree Outline中出现一个点的模型。
创建点的方式是：
首先在几何体中选择一个面作为参考面Base Faces，在右侧图形中选中参考面，点击Apply，一般选择点所在平面为参考面。
其次在参考面上选择一条线为基准线。
通过设置点与基准线的关系FD1、FD2，指示出点在参考面上的位置。
注意如果点在参考面内，这里确定的点就是需要建立的点，如果点不在参考面内，这里确定的点是需要建立的点在参考面上的投影，设置FD3告诉ANSYS点到参考面的距离，即可创建出不在参考面上的点。
Type栏如果选择spot weld，在划分网格的时候，这个点上不会形成一个节点，选择point load，在划分网格的时候，这个点就会成为一个节点。
最后右键点击Tree Outline中的点名，点击Generate创建这个点。
几何模型创建好之后，就可以关闭这个窗口了。
回到workbench主窗口，这时B框图内的Geometry已经完成了，将它拖到A框图的Geometry栏中，就将创建的几何模型引入到算例中了。
现在双击A框图的第四栏，Model，打开模型设置窗口。
三、划分网格
在模型设置窗口中，首先划分网格。
点击Mesh ，设置网格参数，主要是设置网格的尺度Element Size 。
然后右键点击Mesh，点击Update，待程序运算后，网格就划分好了：
四、边界条件
在模型窗口右键点击Static Structural->Insert，可在其中设置负载和约束。
这里以节点力Force和固定约束Fixed-Support为例：
先点击Fixed-Support，在左侧project中出现Fixed-Support，点击选中它，在Details窗口中点中Geometry，再在右边选择一个点、线、面或体，点击Apply 即将选中的点、线、面或体设置为了固定约束。
在点击Force设置节点力，点中project中新出现的Force对象，在Details窗口中选中Geometry，在右侧模型中点中一个节点或者几何点，将力加在该点上（截图暂缺），例如我们点中之前在几何建模的时候建好的那个几何点，将力加在这个点上。
接下来需要设置力的大小和方向，在Details窗口中按下列两种方法设置皆可：第一种方法：Define By设置为Vector，这种方法需要设置大小和方向，大小通过在Magnitude一栏输入数值来设置，方向的设置首先点中激活Direction一栏，再在右侧模型中选中一条和需要加载的力相同方向的棱边，这个棱边的方向即作为力的方向。
在这个地方可能workbench会停留在选择一个面的状态中，选择不到一个节点或者一条棱边，要点击下图的按钮进行选择对象的切换：
第二种方法，Define By设置为Components，这时只要设置力在XYZ三个方向上的分量大小即可。
五、求解与查看计算结果
设置好负载和约束之后，在模型窗口右键单击Solution，点击Solve进行求解。
求解完毕后，可以在这个窗口里查看计算结果。
例如在求解结束后，右键单击Solution->insert->Stress，在展开的菜单里可以查看各种各样的应力云图。
我们选中等效应力，同样点中在project中新出来的等效应力对象，在Details窗口中设置查看某个点的等效应力。
跟前面相同地，将选择对象切换到点，在Details窗口的Geometry栏选中需要查看应力的点，点击Apply。
设置好之后，右键单击Solution，点击Evaluate All Results即可得到该点的应力值。
计算结果图见疲劳分析求解之后展示的截图。
六、疲劳分析
下面我们来对模型进行疲劳分析，按下图方法打开疲劳分析工具箱：
同样在project条目中出现Fatigue Tool对象，点中激活Details of Fatigue Tool 窗口，设置类型为History Data，在这个类型下，程序将从一个用户自己准备的外部文件中读入应力随时间变化的曲线作为一个块谱。
选择其他类型程序会自动生成正弦波等特殊波形作为应力块谱。
在History Data Location一栏输入准备好的应力块谱文件。
Mean Stress Theory一栏选择算法，这里选择Gerber：
在Units Name一栏选择显示的单位，默认是块谱，即最终计算出来的寿命是多少个块谱那么多时间，也可以设置为小时、秒等时间单位。
设置好之后，按照下图顺序点开菜单，点击life，增加了一个life对象。
与查看等效应力一样，可以查看整个模型的寿命云图，也可以查看一个节点处的寿命值。
设置好之后，点击Evaluate All Results查看计算结果。
在本例中，等效应力和疲劳分析是一起设置好之后再一起生成计算结果的。
七、模态计算
关闭模型窗口，回到主窗口，这个时候静态分析框图中的所有栏都已完成，打上了勾。
按照第一章的方法，将模态分析拉到右边窗口中，出现模态分析的框图。
我们不需要重新建模画网格，只需要将静态分析中已经完成的model栏拖到模态分析中的对应栏，即可使用静态分析的模型来进行模态分析。
拖拽了模型过来之后，右键单击模态分析框图中的model栏，点击Update。
再双击model栏进入模型窗口，按照前面介绍的方法设置约束，设置好之后进行求解。
在Solution Information一栏可以查看固有频率，至此模态分析的主要工作也就做完了。
