_ANSYS_Workbench_15.0_有限元分析培训(第二讲)
ANSYS Workbench 15.0结构分析快速入门、进阶与精通(配全程视频教程)
3 几何建模
3.7.1 创建线 体
3.7.2 创建面 体
3.7.3 横截面
3.7 概念建模
05 4 网格划分
4 网格划分
A
C
4.2 全局网格控 制
4.4 虚拟拓扑
E
4.6 ANSYS Workbench网格 划分实际应用一
4.1 ANSYS
4.3 局部网格控
4.5 网格检查
Workbench15.0 网格划分基础
1.5 启动ANSYS Workbench
1.2 ANSYS Workbench 概述
1.4 ANSYS Workbench 安装
1.6 ANSYS Workbench 用户界面
1 ANSYS Workbench基础
1.7 ANSYS Workbench项 目列表操作
1.9 ANSYS Workbench文 件基本操作与管理
2
8.2 几何非线性
8 非线性结构分析
8.3.1 塑性 材料
1
8.3.2 超弹 性材料
2
8.3 材料非线性
8.5.1 非线性收敛诊断
8 非线性结构分析
8.5 非线性诊断
8.5.2 非线性诊断总结
10 9 ANSYS结构分析实际综合 应用
9 ANSYS结构分析实际综合应用
9.1 结构分析实际综合应用一——支 架结构分析
2.5 单位系统
2.5.1 设置单 位系统
2.5.2 新建单 位系统
2 ANSYS Workbench基本操作
2.6 选择工具
2.6.1 一般选 择工具
2.6.2 命名选 择工具
2 ANSYS Workbench基本操作
2.10.1 结果 工具栏
02-02有限元分析基础-ANSYS基础操作
二、ANSYS基本操作
1.2 交互式启动（建议使用）
二、ANSYS基本操作
2.用户界面 2.1 主窗口
二、ANSYS基本操作
2.2 Output Windows（输出窗口）
显示程序的文本信息，以简单形式显示 过程数据等信息。
二、ANSYS基本操作
3.ANSYS的数据库 ANSYS采用通用的集中式数据库存储所用模 型数据的数据及分析结果。数据模型包括实 体模型、有限元模型和材料参数等，数据模 型通过前处理器写入数据库。载荷及约束通 过求解器写入数据库；分析结果通过后处理 器写入数据库。
二、ANSYS基本操作
下面介绍常用数据操作： 3.1 存储数据库（两种方式） (1) Save as Jobname.db，相当于直接保存 (2) Save as……,相当于另存为…… 3.2 恢复数据库(两种导入方式） (1) Resume Jobname.db，恢复当前保存数据 (2) Resume from……，不改变当前数据，导 入指定文件名的数据
二、ANSYS基本操作
(4)定义单元 在命令行（输入窗口）输入命令： ET,1,Plane42 然后选择Element Type>Add/Edit/Delete…， 单击Option，K3项选择Plane strs w/thk。
二、ANSYS基本操作
(5)定义实常数 Preprocessor>Real Contants>Add，弹出 Plane42常实数窗口，单击OK，设置THK
0
0
4
0.005-0.10来自二、ANSYS基本操作
(2)定义直线 Preprocessor>modeling>Creat>Lines>Lines >Straight Line
ansys_workbench_15.0_网格划分讲解
Advanced Contact & Fasteners
基于网格相关度控 制网格密度的方法 ，设置的单元尺寸 对于网格密度有着 重要的影响！
3.网格控制-总体尺寸控制-高级尺寸函数
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
Advanced Sizing Functions (ASF) -该项功能用于控制接近表面区域和具有高曲 率区域的网格生长和分布 高级尺寸函数有五个选项： -关闭高级尺寸函数（off） -Proximity and Curvature -Curvature -Proximity -Fixed
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
1. Meshing网格划分概述
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
Workbench中的Meshing应用程序的目标是提供通用的网 格划分格局。网格划分工具可以在任何分析类型中使用：
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
3.网格控制-总体尺寸控制-高级尺寸函数
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
3.网格控制-总体尺寸控制-高级尺寸函数
Curvature尺寸控制函数
-该函数基于模型中的曲率信息控制网格，主要 作用于模型中的孔，洞和缺陷处。 该函数有5个控制参数： Curvature Normal Angle-曲率法向角度 Min Size-总体最小尺寸 Max Face –面上最大尺寸 Max Size-总体最大尺寸 Growth Rate-网格生长率
ansys_workbench_15.0_边界条件
在支持的求解环境中，右击求解类型 ，选择Insert>Acceleration，则在细窗口 出现定义加速度设置面板，该面板包括 两个选项：模型范围选择（Scope）和 定义方法（Definition）。
1.惯性边界条件
1.2标准的地球重力
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
2.载荷类型边界条件
2.4 远端力
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
图5-13和图5-14分别 给出了耦合作用面和 柔性变形作用面对应 的总体变形云图，由 图可知，将远端力作 用面设置为耦合，则 该作用面的法向保持 不变，而将远端力作 用面的设置为柔性或 刚体，则该作用面会 随着载荷变形而移动 。
1.惯性边界条件
1.3 转动速度
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
转动速度是另一个可以实现的惯性载荷。整个模型围绕一根轴在给定的 速度下旋转，可以通过定义一个矢量来实现，给定转速大小和旋转轴；也可 以通过分量来定义，在总体坐标系下指定点和分量值
在支持的求解环境中，右击求解类型，选 择Insert>Rotational Velocity，则在细节窗 口出现如图所示的定义转速的设置面板，该 面板暴力两个个选项：模型范围选择（ Scope）和定义方法（Definition）
在支持的求解环境中，右击求解类型，选择Insert>Hydrostatic Pressure ，则在细节窗口出现如图所示的定义静水压力的设置面板，该面板包括四 个选项：模型范围选择（Scope），定义方法（Definition），静水的加速 度（Hydrostatic Acceleration）和自由面位置（Free Surface Location） 。图给出了在图中设置后产生的静水压力云图。
ANSYS有限元分析——课程PPT课件
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
1.2 ANSYS10.0简介
1.2.1 ANSYS 10.0发展过程 ANSYS 公 司 成 立 于 1970 年 , 是 美 国 匹 兹 堡 大 学
John Swanson 博士创建，是目前世界CAE行业最大公 司。 1.2.2 ANSYS10.0 创新之处 1.2.3 ANSYS 10.0 使用环境
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
1.1.2 有限元常用术语
➢ 1.单元，有限元模型中每一个小的块体称为一个单元。 一个有限元程序提供的单元种类越多，该程序功能就 越强大。ANSYS提供一百余种单元类型。
➢ 2.节点，用于确定单元形状、表述单元特征及连接相 邻单元的点。有限元模型中的最小构成元素。
9. 优化设计及设计灵敏度分析 ●单一物理场优化 ●耦合场优化
10.二次开发功能 ●参数设计语言 ●用户可编程特性 ●用户自定义界面语言 ●外部命令
11. ANSYS土木工程专用包 ANSYS的土木工程专用包ANSYS/CivilFEM用来研究钢结构、钢 筋混凝土及岩土结构的特性，如房屋建筑、桥梁、大坝、硐室与 隧道、地下建筑物等的受力、变形、稳定性及地震响应等情况， 从力学计算、组合分析及规范验算与设计提出了全面的解决方案， 为建筑及岩土工程师提供了功能强大且方便易用的分析手段。
文档仅供参考，如有不当之处，请联系本人改正。
3. 热分析 ●稳态、瞬态温度场分析 ●热传导、热对流、热辐射分析 ●相变分析 ●材料性质、边界条件随温度变化
4. 电磁分析 ●静磁场分析－计算直流电（DC)或永磁体产生的磁场 ●交变磁场分析－ 计算由于交流电(AC)产生的磁场 ●瞬态磁场分析－计算随时间随机变化的电流或外界 引起的磁场 ●电场分析－用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的 物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。 ●高频电磁场分析－用于微波及RF无源组件，波导、 雷达系统、同轴连接器等分析。
有限元分析ANSYS简单入门教程
10
3、实例练习
练习 -带孔矩形板(续)
交互操作
3. 设定分析模块. a. Main Menu: Preferences b. 选择 Structural. c. 选择 OK.
解释
使用“Preferences” 对话框 选择分析模块，以便于对菜单 进行过滤。如果不进行选择， 所有的分析模块的菜单都将显 示出来。例如这里选择了结构 模块，那么所有热、电磁、流 体的菜单将都被过滤掉，使菜 单更简洁明了.
解释
3、实例练习
交互操作
6. 定义材料属性.
a. Preprocessor > Material Props > Constant- Isotropic
（各向同性）
b. 选择 OK to 定义材料 1.
c. 在EX框中输入2e5（弹 性模量）.
d.在PRXY框中输入0.3 （泊松比）.
f. 选择OK 定义材料属性 并关闭对话框.
-Modeling- Create > -Areas > Circle > -Solid Circle
f. 输入圆心坐标WP X值100， WP Y值50，半径Radius值 20.
g. 选择 OK.
h. Main Menu: Preprocessor >
-Modeling- Operate > Booleans- > Subtract > Areas
结果数据 - ANSYS计算的结果(位移、应力、应变、 温度等).
2、文件管理
ANSYS数据库 (续)
1-4b. 存储数据库操作. 存储操作将数据从内存以数据库文件（以db为扩展名） 写入硬盘，是数据库当前状态的一个备份.
(PPT幻灯片版)最全的ANSYS-Workbench培训教程课件合集
July 3, 2006 Inventory #002010
7-3
ANSYS Workbench SSimmuulaatioon
介绍
培训材料
Training Manual
• 培训手册是这个PPT文件的完全拷贝。
• 作业的内容和说明在练习手册中都有。
• 作业的电子文档也可以从培训员那里得到。
• 还有一些针对专题的高级培训，这些培训的日程安排 可以在ANSYS公司的主页： / 下 “Training Services”上得到。
– ANSYS Structural
• 所有的线性和非线性的结构分析
– ANSYS Mechanical (包括 ANSYS Multiphysics)
• 可以进行所有结构分析和热分析
– (其他的 ANSYS licenses 仅可用于划分网格)
Training Manual
July 3, 2006 Inventory #002010
V ers ion 8.0 2001, W ildfire 18, NX 1.0 2001+, 2003 R6, R7 12, 14 6.0, 2004 2.x R2-R11 11 15.0 4.0, 5.2, 5.3
W indows x x x x x x x x x x x x
Solaris x x x
FE Modeler
July 3, 2006 Inventory #002010
7-10
ANSYS Workbench SSimmuulaatioon
介绍
… Design Simulation 概述
Training Manual
• DS可以做的分析类型:
– 线性应力:
有限元分析 WORKBENCH基础培训
什么是有限元方法
有限元法建立在固体流动变分原理基础之上。 被分析物体离散成为许多小单元后，给定边界条件、载荷和材料特性，
求解线性或非线性方程组，就可以得到分析对象的位移、应力、应变、 内力等结果。
公司内部文件，未经许可严禁向外部传播
有限元方法的应用范围
• 集成性：Workbench把求解器看作一个组件，不论由 哪个CAE公司提供的求解器都是平等的，在Workbench 中经过简单开发都可直接调用；
• 参数化：Workbench对CAD系统的关系不同寻常。它 不仅直接使用异构CAD系统的模型，而且建立与CAD系 统灵活的双向参数互动关系。
公司内部文件，未经许可严禁向外部传播
公司内部文件，未经许可严禁向外部传播
主流CAE软件
经过这么多年的发展，目前主流的CAE(Computer Aided Engineering)软件有：
MSC：NASTRAN、PATRAN、ADAMS、MARC、FATIGUE等。 MSC. PATRAN是MSC系列分析软件的前后处理软件，其与主 流CAD软件的接口非常好。
ANSYS-WORKBENCH简介
WORKBENCH
的开始界面
以前做过的分析
安装了CFD组件才会有
公司内部文件，未经许可严禁向外部传播
ANSYS-WORKBENCH简介
一个新的Project
最近做 过的分
析
安装了ห้องสมุดไป่ตู้FD组件才会有
公司内部文件，未经许可严禁向外部传播
ANSYS-WORKBENCH简介
有限元分析基础培训
课程制作： 结 构 部 谭江华 课程讲授： 结 构 部 谭江华 讲授日期： 2009年2月13日
第二章ANSYS,workbench,有限元模拟,精华教程,入门与提高
第二章 结构矩阵分析由于有限元方法起源于力学中的结构分析，本章的作用是通过三个典型问题说明有限元方法应用于结构分析时的一般步骤，并借此了解有限元方法的一些基本概念。
§2-1平面桁架（直接法，结构矩阵分析中常用的力法，处理静定问题，位移法，可处理静定&静不定）本节讨论的对象是图2-1所示的平面桁架。
组成桁架的各杆为等截面直杆，外载荷p 直接作用于杆的铰接点（结点）上。
为简单起见不妨设各杆的截面积均为Ａ，材料的弹性模量均为Ｅ。
我们可按下述步骤求得桁架的变形和内力。
１、结构的离散化 对结点及单元编号取组成桁架的每根杆为一个单元(该问题本身为一离散结构的力学问题)，以①, ②, ③ 加以编号；取杆的铰接点为结点，以１、２、３加以编号（总体结点序号）。
如图２－２所示，即：我们所讨论的桁架包括三个单元、三个结点。
各单元（杆）仅在结点处连接。
２、建立总体坐标系 并确定结点坐标和自由度为了描述结构的平衡需要建立一个坐标系，称为总体坐标系，以区别于以后出现的“局部坐标系”。
总体坐标系的选择原则上不受限制，但希望使用方便。
本节所选的总体坐标系示于图２－２，坐标原点与结点１重合。
以u, v 分别表示沿 x, y 方向的位移分量， p, q 分别表示力沿 x, y 轴的力分量（投影）。
在总体坐标系中各结点的坐标为：它们将作为程序的输入数据（几何参数）。
每个结点有两个自由度，对结点１、２、３分别为若暂时不考虑支承约束条件，整个结构的结点自由度为３、单元分析（建立结点力与结点位移之间的关系） 取一个一般性的单元，设它的两个结点在结构中的编号为i, j （单元内部的结点序号）。
由材料力学可知，杆的轴向刚度为EA/L 。
其中Ｌ为杆的长度：图２－１x u p 图２－２图２－３ （x 1, y 1）=(0, 0 )、（x 2, y 2）=(a, a )、（x 3, {u 1，v 1}T 、 {u 2 ，v 2}T 、 {u 3， v 3}T {u 1 v 1 u 2 v 2 u 3 v 3 }T（１）单元局部坐标系现选取一典型单元对其进行单元分析，对所分析的单元按如下方式建立一个坐标系： 原点：与结点i 重合, x ’轴：沿 i ,j 方向, y ’轴：与x ’轴垂直。
有限元分析、WORKBENCH基础培训第二讲
机械振动的基本原理
按对系统的激励类型分为: (1),自由振动:系统受初始激励后不再受外界激励的振动.(冲击振动…) (2),受迫振动:系统在外界控制的激励作用下的振动.(大多数的振动) (3),自激振动:系统在自身控制的激励作用下的振动.(发电机等的振动) (4),参数振动:系统自身参数变化激发的振动.(溜溜球等的振动) 按系统的响应类型分为: (1),确定性振动:响应是时间的确定性函数.根据响应存在时间分为暂态振 动和稳态振动:前者只在较短的时间中发生,后者可在充分长时间中进行.根据 响应是否有周期性还可分为: a),简谐振动:响应为时间的正弦或余弦函数. b),周期振动:响应为时间的周期函数,可用频谱分析方法展开为一系列周期 可通约的简谐振动的叠加. c),准周期振动:若干个周期不可通约的简谐振动组合而成的振动. d),混沌振动:响应为时间的始终有限的非周期性函数. (2),随机振动:响应为时间的随机函数,只能用概率统计的方法描述. 在现实的环境中基本没有完全满足确定性的振动,但根据不同的需要或者工 作的侧重,随机振动可以简化为确定性振动的某一种.
固有频率
模态分析及WORKBENCH实施实例 实施实例 模态分析及
选择模 态,计 算构型
模态分析及WORKBENCH实施实例 实施实例 模态分析及
随机振动(PSD)的有限元模拟 的有限元模拟 随机振动
随机振动(PSD)的有限元模拟 的有限元模拟 随机振动
借用前面 模态计算 的数据.
随机振动(PSD)的有限元模拟 的有限元模拟 随机振动
机械振动的基本原理
有限元方法模拟振动试验 用有限元方法模拟振动试验,属于动力学分析范畴. 动力学分析前一般要求进行结构的模态分析. 振动分析一般分为: 谐响应分析:谐响应分析是用于确定线性结构在承 受随时间按正弦(简谐)规律变化的载荷时稳态响 应的一种技术 . 谱分析:它是模态分析的扩展,用于计算结构对地 震及其它随机激励的响应. 随机振动分析:它是确定随时间变化载荷(例如爆 炸)作用下结构响应的技术.
Ansys workbench 入门介绍(安世培训讲义)中文版
第一章第章ANSYS Workbench介绍ANSYS Workbench概述Training Manual •什么是ANSYS Workbench?–ANSYS Workbench提供了与ANSYS系列求解器相交互的强大方法。
这种环境为CAD系统和您的设计过程提供了独一无二的集成。
系统和您的设计过程提供了独一无二的集成•ANSYS Workbench由多种应用组成(一些例子):–Mechanical用ANSYS求解器进行结构和热分析。
•网格划分也包含在Mechanical应用中M h i l–Fluid Flow (CFX) 用CFX进行CFD分析–Fluid Flow (FLUENT) 用FLUENT进行CFD分析Geometry(DesignModeler)几何体为在–Geometry (DesignModeler)创建和修改CAD几何体，为在Mechanical中所用的实体模型做准备。
–Engineering Data 定义材料属性。
g pp–Meshing Application 创建CFD和显式动态网格–Design Exploration用于优化分析–Finite Element Modeler (FE Modeler)转换NASTRAN和ABAQUS 中的网格以便在ANSYS中使用Bl d G(Bl d G t)–BladeGen (Blade Geometry)用于创建叶片几何–Explicit Dynamics用于非线性动态的显式动态模拟特性建模Training Manual… ANSYS Workbench 概述•The Workbench 提供两种类型的应用:–本地应用(工作区): 现有的本地应用有Project Schematic, Engineering Data d D i E l ti and Design Exploration 。
•本地应用完全在Workbench 窗口中启动和运行。
ANSYSWorkbench15.0学习必备
第1章初识ANSYSWorkbench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（AnalysisSystems）部分，包含了各种已预置好的分析类型（如显式动力分析、FLUENT流体分析、结构模态分析、随机振动分析等），每一种分析类型都包含完成该分析所需的完整过程（如材料定义、几何建模、网格生成、求解设置、求解、后处理等过程），按其顺序一步步往下执行即可完成相关的分析任务。
当然也可从工具箱中的ComponentSystems里选取各个独立的程序系统，自己组装成一个分析流程。
一旦选择或定制好分析流程后，Workbench平台将能自动管理流程中任何步骤发生的变化（如几何尺寸变化、载荷变化等），自动执行流程中所需的应用程序，从而自动更新整个仿真项目，极大缩短了更改设计所需的时间。
Workbench仿真流程具有良好的可定制性，只须通过鼠标拖曳操作，即可非常容易地创建复杂的、包含多个物理场的耦合分析流程，在各物理场之间所需的数据传输也能自动定义。
ANSYSWorkbench平台在流体和结构分析之间自动创建数据连接以共享几何模型，使数据保存更轻量化，并更容易分析几何改变对流体和结构两者产生的影响。
同时，从流体分析中将压力载荷传递到结构分析中的过程也是完全自动的。
工具栏中预置的分析系统（AnalysisSystems）使用起来非常方便，因为它包含了所选分析类型所需的所有任务节点及相关应用程序。
Workbench项目视图的设计是非常柔性的，用户可以非常方便地对分析流程进行自定义，把ComponentSystems中的各工具当成砖块，按照任务需要进行装配。
ANSYSWorkbench环境中的应用程序都是支持参数变量的，包括CAD几何尺寸参数、材料特性参数、边界条件参数以及计算结果参数等。
在仿真流程各环节中定义的参数都是直接在项目窗口中进行管理的，因而非常容易研究多个参数变量的变化。
Workbench培训资料
Workbench软件基本培训资料1.软件背景、特点简介1.1.软件背景Workbench是ANSYS公司开发的新一代协同仿真环境：1997年，ANSYS公司基于广大设计的分析应用需求、特点，开发了专供设计人员应用的分析软件ANSYS DesignSpace（DS），其前后处理功能与经典的ANSYS软件完全不同，软件的易用性和与CAD接口非常棒。
2000年，ANSYS DesignSpace的界面风格更加深受广大用户喜爱，ANSYS公司决定提升ANSYS DesingnSpace的界面风格，以供经典的ANSYS软件的前后处理也能应用，形成了协同仿真环境：ANSYS Workbench Environment(AWE)。
其功能定位于：①重现经典ANSYS PP软件的前后处理功能；②新产品的风格界面；③收购产品转化后的最终界面；④用户的软件开发环境；2001年，在AWE上，开发了ANSYS DesignModeler(DM), ANSYS DesignXplorer(DX), ANSYS DesignXplorer VT(DX VT), ANSYS Fatigue Module (FM), ANSYS CAE Template 等。
当时目的是和DS共同提供给用户先进的CAE技术。
同年，ANSYS Inc.允许以前只能在ACE上运行的MP, ME, ST等产品，也可在AWE 上运行。
用户在启动这些产品时，可以选择ACE，也可选择AWE。
AWE可作为ANSYS 软件的新一代前后处理，还未支持ANSYS所有的功能，目前主要支持大部分的ME和ANSYS Emag的功能，而且与ACE的PP并存。
1.2.特点：1.2.1.协同访真、项目管理集设计、仿真、优化、网格变形等功能于一体，对各种数据进行项目协同管理。
1.2.2.双向的参数传输功能支持CAD-CAE间的双向参数传输功能；1.2.3.高级的装配部件处理工具具有复杂装配件接触关系的自动识别、接触建模功能；1.2.4.先进的网格处理功能可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理；1.2.5.分析功能支持几乎所有ANSYS Mechanica的有限元分析功能；10.0：2-D、3-D Structure Analysis（Static、Squence、Harmonic、Fatigue、Frequence、Bulking、Shape Optimization）、2-D、3-D thermal Analysis（Static、Transient）、3-D Electromagnetic等；11.0：2-D、3-D Structure Analysis（Static、Squence、Harmonic、Fatigue、Frequence、Bulking、Shape Optimization）、2-D、3-D thermal Analysis（Static、Transient）、3-D Electromagnetic等；1.2.6.内嵌可定制的材料库自带可定制的工程材料数据库，方便操作者进行编辑、应用。
ANSYS Workbench入门培训解读
步骤3.填写材料属性 Density密度 Young’s Modulus弹性模量 Poisson’s Ratio泊松比
步骤4.Return Project回到 工程项目管理窗口
双击B4，Model 进入Static Structural— Mechanical
在模型树中选中零件111
分配材料Assignment 选择Gray Cast Iron
进入尺寸标注Dimensions 步骤1.点击 General标注线段长度H1、V2 Horizontal标注水平间距H3 Vertical标注竖直间距V5
步骤2.标注尺寸
步骤3.点击Extrude拉伸
步骤1.Imprint Faces
步骤2.Generate 生成区域面，次面无高度、 无厚度，不影响结构
与Pro/E另一种连接方法
当前面连接方法失败或未连接，可在ANSYS安装好后再连接
2.启动Workbench（两种方式） 1）直接点击开始菜单-程序； 2）进入Pro/E菜单栏启动（较常用）。
Pro/E中先打开零件或组件（必须保证零件无螺纹线、无修饰线，否则无法在 Workbench中打开），再启动Workbench即可导入模型。
屈服极限σs 355 785
从上述数据来看，合金钢只是比碳钢更不易被破坏，即合金钢的安全系 数更高。但在同等拉力作用下，两种的变形量是差不多的，因为它们 的弹性模量差不多。
材料应力应变图
强度理论
1.最大拉应力理论(第一强度理论)(关于断裂的强度理论) 最大拉应力是引起脆性材料断裂的主因，即不论材料处于什么应力状 态下，只要最大拉应力σ1(Maximum Principal 最大应力)达到某个极 限值(强度极限σb)时，材料就会发生脆性断裂。
有限元分析基础2-Workbench建模
CAD模型导入建模
CAD模型导入建模
接口导入 CAD模型文件导入
小节目录 | 章目录
接口导入
通过接口导入CAD模型 ➢ 在完成Workbench的接口配置后，打开CAD软件后在菜单栏上会出现ANSYS 14.5 的菜单。
➢ 创建完成模型后，保存模型，点击ANSYS 14.5下的ANSYS Workbench即可把CAD 模型直接导入到Workbench中。
3D建模
拉伸（Extrude） 旋转（Revolve） 扫掠（Sweep） 创建锥体、球体、圆环体等
（Primitives）
线面建模
线面建模概述 创建线体（Line body） 创建面体（Surface body）
CAD模型导入建模
接口导入 模型文件导入
小结
Workbench建模概述
DesignModeler介绍
DesignModele3D建模工具条介绍
拉伸
旋转
扫略
蒙皮/抽壳
小节目录 | 章目录
DesignModeler介绍
DesignModele导航树和图形介绍
导航树
图形窗口
小节目录 | 章目录
DesignModeler介绍
DesignModele详细信息窗口介绍
小节目录 | 章目录
CAD接口配置
CAD接口配置 ➢ Workbench作为一个多物理场协同分析平台，Workbench为用户提供了针对现 在流行的主要CAD软件的接口，为CAD模型数据的导入提供了快捷的方法。
CAD接口配置方法
1、打开接口配置工具
小节目录 | 章目录
CAD接口配置
CAD接口配置方法
小节目录 | 章目录
ANSYS有限元分析 ppt课件
.
. A. B .
分离但节点重叠的 单元A和B之间没有 信息传递（需进行 节点合并处理）
. A. B.
具有公共节点 的单元之间存 在信息传递
1.6 节点和单元 (续)
节点自由度是随连接该节点 单元类型 变化的。
I L
I P
M L
I
J
三维杆单元 (铰接) UX, UY, UZ
I
K
二维或轴对称实体单元 L
• 将连续的结构离散成有限个单元，并在每一单元中 设定有限个节点，将连续体看作只在节点处相连接 的一组单元的集合体。
• 选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一单 元中假设一近似插值函数，以表示单元中场函数的 分布规律。
• 利用力学中的某种变分原理去建立用以求节点未知 量的有限单元法方程，将一个连续域中有限自由度 问题化为离散域中有限自由度问题。
i
du ui1ui
x dx
li
E i
i
E(ui1ui )
x
x
li
1.8 直杆受自重作用的拉伸问题(续)
• 当选择了某种单元类型时，也就十分确定地选择并 接受该种单元类型所假定的单元形函数。
• 在选定单元类型并随之确定了形函数的情况下，必 须确保分析时有足够数量的单元和节点来精确描述 所要求解的问题。
1.8 直杆受自重作用的拉伸问题
1.8 直杆受自重作用的拉伸问题(续)
• 就整个直杆来说，位移函数U(x)是未知的，但对每
单元: 一组节点自由度间相互作用的 数值、矩阵描述（称为刚度或系数 矩阵)。单元有线、面或实体以及二 维或三维的单元等种类。
载荷
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单 元之间通过节点连接，并承受一定载荷。
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B
偏微分方程法
1974年，J. F. Thompson 椭圆型方程
Laplace
网格线光滑 可以处理复杂的边界线
Poisson
控制正交性
Thomas & Middlecoff
基本几何形状的网格画法
优化网格质量：
少+饱满
钱币原理
面网格到体网格的几种生成方法
ANSYS Workbench 培训
1．协同访真、项目管理
集设计、仿真、优化、网格变形等功能于—体，对各种数据进行项目协同管理。
2．双向的参数传输功能
支持加与眺间的双向参数传翰功能。
3．高级的袭配部件处理工具
具有复杂装配件接触关系的自动识别触建模功能。
4．先进的网格处理功能
可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理。
5．分析功能
支持几乎所有州sYs的有限元分析功能，
空间离散化： 划分网格
非结构化网格
自动化程度高，能应对复杂的几何体
数据结构简单 结构化网格 精度高，计算速度快
结构化网格可以用一套固定的方式命名，例如左图中的红色节点可以命名为i5j4， 非结构网格的节点则不能用一套固定的法则予以有序的命名。
A
映射法
体映射
Aˊ
保角映射法
要求多边形有相同的顶点数。可被映射法替代。 应用较少，因为其单元形状和网格深度目前难以控制。
推荐切割工具：SpaceClaim，SolidWorks
单体零件与多体零件
单体零件的装配模型中，零件实体间接触连 接，每一个实体都独立地划分网格，节点不 共享。
多体零件的装配模 型中，零件实体间无接 触，1个零件可以有多 种材料实体，每个实体 独立划分网格但实体间 的关联被保留。 生成多体零件
ANSYS Workbench中网格划分方法
组件类型 AUTODYN BladeGen CFX Engineering Data Explicit Dynamic（LS-DYNA） Finite Element Modeler FLUNET Geometry Mechanical APDL Mechanical Model Mesh Results TurboGrid Vista TF
重复边 （T形边）
重复边是属于三个或多个曲面的。
自由边
共享边
共享边表示一条属于或被两个相邻曲面共享的 自由边表示一条只属于一个曲面的边。 边。
Geometry（几何要素）
Point： 点 Curve： 曲线 Surface： 面 Solid： 体
网格 Nodes：节点 Elements：单元
Grid（网格要素）
有限元 一般 分析流程
选择分析求解器
Nastran、ABAQUS、ADINA、Ls-Dyna、Marc、 ANSYS、Samcef、MADYMO、Radioss等
划分有限元网格
设置材料特性及单元特性
施加约束及载荷边界条件
设置分析参数
提交分析
结果后处理
划分 有限元网格
施加约束 及载荷边 界条件
Nastran
常见的曲面类型
OpenGL简介
Open Graphics Library 交互式3D图像标准。目前唯一真正具有开放性、平台无关性和厂商 公平性的图形工业标准。
Vertex 定点
颜色模式：3+1
Pixel 像素
Frame Buffer 帧缓冲区
Matrix Stack 矩阵堆栈
RGB + Alpha 红绿蓝 + 透明度
ANSYS Workbench的界面
工具箱（Toolbox）包括如下4个子组： ●Analysis System：可用在示意图中的预定义的模板。 ●Component System：可存取多种程序来建立和扩展分析系统。 ●Custom System：为耦合应用预定义分析系统。用户也可以建立自己的预定义系统。 ●Design Exploration：参数管理和优化工具。
ANSYS
Samcef Linear
FEPG
Bulk （国产）
MSC
非线性分析
Marc
ADINA
Samcef Mecano
Fluent 流体分析
Star-CD Star-CCM+
XFlow
PowerFlow
LS-DYNA
MSC
显式分析
Dytran
Radioss
Block
MADYMO
第二讲
几何与拓扑
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
ANSYS Workbench DesignModeler界面
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) Static Structural (SAMCEF) Steady-State Thermal (ANSYS) Thermal-Electric (ANSYS) Transient Structural(ANSYS) Transient Structural(MBD) Transient Thermal(ANSYS)
6 . 可定制的材料库
自带可定制的工程材料数据库者进行编辑、应用。
7．易学易用
界面友好，工程应用的整体性、流程性都大大增强。ANSYS Workbench采用的方法 (单元类型、求解器、结果处理方式等)与经典ANSYS是一样的，只不过Workbench采用 了更加工程化的方式来适应操作者，使即使是没有多长有限元软件应用经历的人也 能很快地完成有限元的分析工作。
ANSYS Workbench 工程数值模拟一般过程如下：
1、选择工程问题的分析类型，将分析系统加入工程流程图 2、使用分析系统 3、DesignModeler建立几何模型或CAD接口关联几何模型。 4、利用提供的工程材料或自定义来分配材料属性。 5、施加载荷和边界条件。 6、设置需要求解得到的结果。 7、计算求解。 8、查看评估结果。 9、添加关联系统 10、查看参数和设计点 11、生成有限元数值模拟分析报告。
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 SAMCEF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
旋 平 缩 窗 局 转 移 放 口 部 缩 聚 放 焦
框 选 放 大 镜
上 一 图 面
下 轴 显 模 显 正 一 测 示 型 示 视 图 图 平 显 点 图 面 示 面
选 选 选 选 选 选 扩 择 择 择 择 择 择 展 方 点 线 面 体 选 式 择
恢复窗口布局
草绘（Sketching）工具
ANSYS Workbench 几何切割原则
Finite Element Analysis Training
有限元分析培训
北京市三一重机有限公司研究本院数字化样机所 邵世林 喻炜 董大鹏
传统设计过程 设计 制造
重新设计循环
CAD
试验
批量生产
CAE驱动设计过程
概念设计
设计
CAD
CAE
制 造
试 验
批量生 产
优化循环
导入或建立几何模型
HyperMesh、ANSA、Patran、SimXpert、 MEDINA、FEMAP等
1997年 ANSYS DesignSpace 2000年 ANSYS Workbench Environment
ANSYS APDL---ANSYS参数化设计语言 ANSYS Parametric Design Language
ANSYS APDL ANSYS Workbench
ANSYS Workbench的特点
仿射 投影变换 光照计算 纹理计算 反走样
Green
关键控制点
Blue
Red
网格是对几何模型数据进行离散的一种方式。网格质量直接影响求解精度、求解 收敛性和求解速度。划分网格是有限元分析中最耗时间的部分。
边线用组合直线段模拟 表面用组合平面区域模拟 实体用网格单元填充 几何离散化的实质: 确定网格节点的空间分布 网格节点实质：数值计算插值点
零件/装配/ 参数
CAE模型
参数
CAE结果
ANSYS Workbench的界面
主菜单包括：文件操作【 File 】，窗口显示【 View 】，工具【 Tools】， 单位制【 Units 】，帮助信息【 Help】 基本工具条包括：新建文件【New】，打开文件【Open】，保存文件【Save】， 另存为文件【Save As】，导入模型【Import】，紧凑视图模式【Compact Mode】
Vertex： Edge： face： Block： 点 边 面 块