Ansys_Workbench详解教程全解
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2018/10/21 22
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选 项里选择 ，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
个目标，单击鼠标右键，选择
2、显示目标
来隐藏目标。 当一个目标被隐
藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。
在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择Go To—
先进行结构静力学分析，之后在模态分析初始条件(Initial Condition)
设置中指明结构预应力值来自前期静力分析结果。
2018/10/21
37
5 设置边界条件
边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实体 上，通过节点和单元进行传递。 载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、热分析
CAD几何建模的参数化 考虑对称性的建模：（几何结构对称、载荷和约束也对称）
2018/10/21
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。
Components方式 Coordinate System：选取坐标系 X、Y、Z Component：X、Y、Z方向载荷大小
2018/10/21
41
设置边界条件
Vector方式 Magnitude：载荷大小 Direction：载荷方向。 可以采用三种方式： a、垂直于平面，或沿柱面的轴线方向 b、沿着直边，或垂直于柱面边缘 c、两点定义矢量 如果矢量指向了相反的方向，用图形窗口中的箭头来调换，调 整好以后，点击Apply。
2018/10/21
27
1 导入模型
方法一：直接从所支持的CAD软件系统进入。
方法二：右击Geometry------replace Geometry
2018/10/21
28
模型处理
两个概念：CAD模型 & FEA模型
CAD模型的处理： 可直接删除的特征——螺纹孔、小孔、小边、狭小面、小凸台、小槽等；
2018/10/21 25
分析流程操作
分析类型：静力分析、模态分析
初步确定
单元类型：壳单元、实体单元 模型类型：零件、组件 建立、导入几何模型
前处理
定义材料属性 划分网格
求解
施加载荷和约束 求解 查看结果 得出结论 检验结果的正确性
后处理
分析流程操作
1 导入模型
2 定义材料属性 3 设定网格划分参数并划分网格 4 选择分析类型 （Static Analysis、Modal…） 5 施加载荷与约束（设置边界条件） 6 设定求解参数并求解 7 后处理
2018/10/21
12
工具条
常用工具条
图形工具条
2018/10/21
13
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
载荷——外部施加的作用力与压力； 稳态的惯性力（重力、离心力）； 强迫位移；
温度载荷。
2018/10/21
36
4 选择分析类型
模态分析 (Modal) ：
用于确定结构或部件的振动特性，即结构的固有频率和振型
线性的、忽略系统阻尼对其自身振动特性的影响、任何所施加的力载荷 在模态分析中都不考虑。
*有预应力结构的模态分析：
一般保存为.dsdb格式的文档。
编辑目标
用户可以对给定的目标进行复制、
粘贴、剪切等常规操作。使用Edit菜单 中的各项命令。
2018/10/21 19
视图显示
视图的显示主要在View菜单中进行控制。
1、图形窗口
Shade Exterior and Edges：轮廓线显示 Wireframe：线框显示
32
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。
2018/10/21
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：
说明被抑制，不能被求解 说明体或零件被隐藏
2018/10/21 14
属性窗口
属性窗口提供了输入数据的列表，
会根据选取分支的不同自动改变。 白色区域: 显示当前输入的数据。 灰色区域: 显示信息数据，不能 被编辑。 黄色区域: 未完成的信息输入。
2018/10/21
15
图形窗口
模型和结果都将显
示在这个区域中， 包括：
Hidden Bodies in Tree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐 藏的目标，以蓝色加亮方式显示，在结构树中选中该项，单击右键， 选择 显示该目标。
23
2018/10/21
旋转、平移、缩放
通过工具条的 实现上述操作，也可以利用鼠标和键
盘相结合的方式进行操作
平移：Ctrl+鼠标中键 旋转：鼠标中键
ANSYS Workbench12.0 基础培训讲义
（内部共享）
2018/10/21
1
主要内容
一、有限元基本概念 基本操作
二、Ansys Workbench 软件介绍
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。 ）
2018/10/21 2
、线 、面 、体
。
一种，点击对应的图标，单击
按钮，选中Single Select，进入选择模式，利用鼠标左键在模型上点 击进行目标的选取。 2、框选 与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
Ruler：显示标尺
Legend：显示图例 Triad：显示坐标图示
2018/10/21
20
视图显示
2、结构树
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 3、工具条
Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具 4、操作界面
有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。
定义
真实系统
来自百度文库有限元模型
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
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。
约束
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。
等），以下以静力分析为例进行说明。
2018/10/21
38
设置边界条件
1、类型
选中结构树中的Static Structural， 单击鼠标右键选取Insert，弹出各种
载荷和约束。
2018/10/21
39
设置边界条件
2、载荷
操作：（1）添加载荷项。选中结构树中的Static Structural，单
击右键选取Insert，在弹出的选择框中选取载荷类型。 （2）设置载荷值和方向。选中上一步添加的载荷，在属
性窗口中进行设置。
2018/10/21
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）。
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
2018/10/21
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。
2018/10/21 10
操作界面介绍
2018/10/21
11
菜单
常用的几个菜单项为：
—“File > Save” 用来保存数据库文件：.dsdb —“File > Clean” 用来删除数据库中的网格或结果
—“Edit > Select All” 用来选取窗口中当前的所有实体
—“Units” 用来改变单位 —“Tools >options” 用来定制或设置选项
Geometry Worksheet PrintPreview ReportPreview
几个可以互相切换的窗口。
2018/10/21
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。
有限元基本概念
概念
把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元通过有
限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷，并根据力的
平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能
够进行综合求解的整体。 有限元法的基本思想—离散化。
节点 单元 载荷 约束 分析类型
2018/10/21
3
有限元模型
求解得到节点位移
根据弹性力学公式得到单元应变、应力
有限元法的基本步骤
1. 结构离散； n 2. 单元分析 y ii a. 建立位移函数 i e e b. 建立单元刚度方程 c. 计算等效节点力 3. 进行单元集成； 4. 得到节点位移； 5. 根据弹性力学公式计算单元应变、应力。
k F
2018/10/21
30
定义材料属性
4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。
– 假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的；模态分析中同样需要定义材
料密度。
2018/10/21
31
3 网格控制
目的：实现几何模型 原则：整体网格控制 有限元模型的转化 局部网格细化
2018/10/21
缩放：Shift+鼠标中键
2018/10/21
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）…
有限元法的分类
位移法：以节点位移为基本未知量； 力 法：以节点力为基本未知量； 混合法：一部分以节点位移为基本未知量， 一部分以节点力为基本未知量。
有限元法的基本思想
对弹性区域离散化
将单元内任一节点 位移通过函数表达 （位移函数）
进行单元集成， 在节点上加外载荷力
建立单元方程
引入位移边界条件 进行求解
e
K F
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
2018/10/21
9
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。
2018/10/21
17
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 操作界面的显示
工具条的显示
选择目标 显示/隐藏
旋转、平移、缩放
2018/10/21 18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的
1、创建一个新文档。选择File—New命令。
2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
Messages：Messages信息窗口 Graphics Annotations:注释 Reset Layout:重新安排界面
2018/10/21
Simulation Wizard：向导 Section Planes:截面信息窗口
21
选择目标
在Workbench中，目标是指点
1、单选 确定目标为点、线、面、体的
显示/隐藏目标
1、隐藏目标
在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选 项里选择 ，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一
个目标，单击鼠标右键，选择
2、显示目标
来隐藏目标。 当一个目标被隐
藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。
在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择Go To—
先进行结构静力学分析，之后在模态分析初始条件(Initial Condition)
设置中指明结构预应力值来自前期静力分析结果。
2018/10/21
37
5 设置边界条件
边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实体 上，通过节点和单元进行传递。 载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、热分析
CAD几何建模的参数化 考虑对称性的建模：（几何结构对称、载荷和约束也对称）
2018/10/21
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。
Components方式 Coordinate System：选取坐标系 X、Y、Z Component：X、Y、Z方向载荷大小
2018/10/21
41
设置边界条件
Vector方式 Magnitude：载荷大小 Direction：载荷方向。 可以采用三种方式： a、垂直于平面，或沿柱面的轴线方向 b、沿着直边，或垂直于柱面边缘 c、两点定义矢量 如果矢量指向了相反的方向，用图形窗口中的箭头来调换，调 整好以后，点击Apply。
2018/10/21
27
1 导入模型
方法一：直接从所支持的CAD软件系统进入。
方法二：右击Geometry------replace Geometry
2018/10/21
28
模型处理
两个概念：CAD模型 & FEA模型
CAD模型的处理： 可直接删除的特征——螺纹孔、小孔、小边、狭小面、小凸台、小槽等；
2018/10/21 25
分析流程操作
分析类型：静力分析、模态分析
初步确定
单元类型：壳单元、实体单元 模型类型：零件、组件 建立、导入几何模型
前处理
定义材料属性 划分网格
求解
施加载荷和约束 求解 查看结果 得出结论 检验结果的正确性
后处理
分析流程操作
1 导入模型
2 定义材料属性 3 设定网格划分参数并划分网格 4 选择分析类型 （Static Analysis、Modal…） 5 施加载荷与约束（设置边界条件） 6 设定求解参数并求解 7 后处理
2018/10/21
12
工具条
常用工具条
图形工具条
2018/10/21
13
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
载荷——外部施加的作用力与压力； 稳态的惯性力（重力、离心力）； 强迫位移；
温度载荷。
2018/10/21
36
4 选择分析类型
模态分析 (Modal) ：
用于确定结构或部件的振动特性，即结构的固有频率和振型
线性的、忽略系统阻尼对其自身振动特性的影响、任何所施加的力载荷 在模态分析中都不考虑。
*有预应力结构的模态分析：
一般保存为.dsdb格式的文档。
编辑目标
用户可以对给定的目标进行复制、
粘贴、剪切等常规操作。使用Edit菜单 中的各项命令。
2018/10/21 19
视图显示
视图的显示主要在View菜单中进行控制。
1、图形窗口
Shade Exterior and Edges：轮廓线显示 Wireframe：线框显示
32
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。
2018/10/21
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：
说明被抑制，不能被求解 说明体或零件被隐藏
2018/10/21 14
属性窗口
属性窗口提供了输入数据的列表，
会根据选取分支的不同自动改变。 白色区域: 显示当前输入的数据。 灰色区域: 显示信息数据，不能 被编辑。 黄色区域: 未完成的信息输入。
2018/10/21
15
图形窗口
模型和结果都将显
示在这个区域中， 包括：
Hidden Bodies in Tree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐 藏的目标，以蓝色加亮方式显示，在结构树中选中该项，单击右键， 选择 显示该目标。
23
2018/10/21
旋转、平移、缩放
通过工具条的 实现上述操作，也可以利用鼠标和键
盘相结合的方式进行操作
平移：Ctrl+鼠标中键 旋转：鼠标中键
ANSYS Workbench12.0 基础培训讲义
（内部共享）
2018/10/21
1
主要内容
一、有限元基本概念 基本操作
二、Ansys Workbench 软件介绍
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。 ）
2018/10/21 2
、线 、面 、体
。
一种，点击对应的图标，单击
按钮，选中Single Select，进入选择模式，利用鼠标左键在模型上点 击进行目标的选取。 2、框选 与单选的方法类似，只需选择Box Select，再在图形窗口中按住 左键、画矩形框进行选取。 3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。
屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。
Ruler：显示标尺
Legend：显示图例 Triad：显示坐标图示
2018/10/21
20
视图显示
2、结构树
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 3、工具条
Named Selections：命名工具条 Unit Conversion：单位转换工具 4、操作界面
有限元模型 是真实系统理想化的数学抽象。
定义
真实系统
来自百度文库有限元模型
节点和单元
载荷
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
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。
约束
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。
等），以下以静力分析为例进行说明。
2018/10/21
38
设置边界条件
1、类型
选中结构树中的Static Structural， 单击鼠标右键选取Insert，弹出各种
载荷和约束。
2018/10/21
39
设置边界条件
2、载荷
操作：（1）添加载荷项。选中结构树中的Static Structural，单
击右键选取Insert，在弹出的选择框中选取载荷类型。 （2）设置载荷值和方向。选中上一步添加的载荷，在属
性窗口中进行设置。
2018/10/21
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）。
Refinement—细化网格 Mapped Face Meshing—映射网格；
2018/10/21
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。
2018/10/21 10
操作界面介绍
2018/10/21
11
菜单
常用的几个菜单项为：
—“File > Save” 用来保存数据库文件：.dsdb —“File > Clean” 用来删除数据库中的网格或结果
—“Edit > Select All” 用来选取窗口中当前的所有实体
—“Units” 用来改变单位 —“Tools >options” 用来定制或设置选项
Geometry Worksheet PrintPreview ReportPreview
几个可以互相切换的窗口。
2018/10/21
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。
有限元基本概念
概念
把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元通过有
限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷，并根据力的
平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能
够进行综合求解的整体。 有限元法的基本思想—离散化。
节点 单元 载荷 约束 分析类型
2018/10/21
3
有限元模型
求解得到节点位移
根据弹性力学公式得到单元应变、应力
有限元法的基本步骤
1. 结构离散； n 2. 单元分析 y ii a. 建立位移函数 i e e b. 建立单元刚度方程 c. 计算等效节点力 3. 进行单元集成； 4. 得到节点位移； 5. 根据弹性力学公式计算单元应变、应力。
k F
2018/10/21
30
定义材料属性
4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。
– 假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的；模态分析中同样需要定义材
料密度。
2018/10/21
31
3 网格控制
目的：实现几何模型 原则：整体网格控制 有限元模型的转化 局部网格细化
2018/10/21
缩放：Shift+鼠标中键
2018/10/21
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）…
有限元法的分类
位移法：以节点位移为基本未知量； 力 法：以节点力为基本未知量； 混合法：一部分以节点位移为基本未知量， 一部分以节点力为基本未知量。
有限元法的基本思想
对弹性区域离散化
将单元内任一节点 位移通过函数表达 （位移函数）
进行单元集成， 在节点上加外载荷力
建立单元方程
引入位移边界条件 进行求解
e
K F
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
2018/10/21
9
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。
2018/10/21
17
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 操作界面的显示
工具条的显示
选择目标 显示/隐藏
旋转、平移、缩放
2018/10/21 18
创建、打开、保存文档
File菜单或者工具条的
1、创建一个新文档。选择File—New命令。
2、 打开文档。选择File—Open命令。 3、保存文档。选择File—Save或Save As命令，
Messages：Messages信息窗口 Graphics Annotations:注释 Reset Layout:重新安排界面
2018/10/21
Simulation Wizard：向导 Section Planes:截面信息窗口
21
选择目标
在Workbench中，目标是指点
1、单选 确定目标为点、线、面、体的