《有限元分析技术》课件-第三章 ANSYS Workbench 17.0分析基本步骤

3.1工程项目创建 3.2模型建立 3.3网格划分 3.4加载并求解 3.5后处理 3.6Workbench案例 3.1工程项目创建ANSYSWorkbench17.0项目的窗口和项目管理方法都已在第2章中介绍，本节用一个实例进一步介绍。(1) 启动ANSYSWorkbench17.0后，单击左侧Toolbox中的AnalysisSystem，将FluidFlow模块直接拖曳到ProjectSchematic中，如图3-1所示，此时会在ProjectSchematic中生成一个如同Excel表格一样的Fluent分析流程图表。图3-1创建Fluent分析项目(2)双击AnalysisSystem中的StaticStructural(静态结构)分析模块，此时会在ProjectSchematic中的项目A下面生成项目B，如图3-2所示。图3-2创建结构分析项目(3)双击ComponentSystem中的SystemCoupling模块，此时会在ProjectSchematic中的项目B下面生成项目C，如图3-3所示。图3-3创建SystemCoupling模块(4)创建好3个项目后，单击A2栏Geometry不放，直接拖曳到B3栏Geometry中，如图3-4所示。图3-4数据共享5)同样操作，将B5栏Setup拖曳到C2栏Setup中，将A4栏Setup拖曳到C2栏Setup中，操作完成后项目的连接形式如图3-5所示。此时在项目A和项目B的Solution表中的图标变成了

，即实现工程数据传递。图3-5工程数据传递(6)在ANSYSWorkbench17.0平台的ProjectSchematic中右击，在弹出的图3-6所示快捷菜单中选择AddtoCustom。图3-6快捷菜单(7)在弹出的图3-7所示AddProjectTemplate对话框中输入名字为FLUENT<>StaticStructural并单击OK按钮。图3-7添加工程模板对话框(8)完成用户自定义的分析模板添加后，单击ANSYSWorkbench17.0左侧Toolbox下面的CustomSystem，如图3-8所示，刚才定义的分析模板已被成功添加到其中。图3-8用户自定义的工程项目3.2模型建立在有限元分析之前，最重要的工作就是几何建模，几何建模的好坏直接影响到计算结果的正确性。一般在整个有限元分析的过程中，几何建模的工作占据了非常多的时间，同时也是非常重要的过程。本节简要讲述ANSYSWorkbench17.0自带的几何建模工具——DesignModeler。ANSYS公司在收购3D建模软件的厂商SpaceClaim公司后，其几何建模功能有了大幅的提高，ANSYSWorkbench17.0下的DesignModeler界面如图3-9所示。图3-9DesignModeler界面3.3网格划分几何建模完成后，接下来就是对几何模型进行网格划分。Workbench平台对几何进行划分的平台有两个：一个是集成在Workbench平台上的高度自动化网格划分工具——Meshing网格剖分平台；另一个是高级专业几何网格划分工具——ICEMCFD网格剖分工具。Meshing几何网格划分界面如图3-10所示。图3-10Meshing几何网格划分界面网格划分的目的是对CFD和FEA模型实现离散化，并用适当数量的网格单元得到最精确的解。Meshing几何网格划分平台具有以下几个特点。(1)参数化：可以利用参数来驱动网格划分；(2)稳定性：模型通过系统参数进行更新；(3)高度自动化：仅需要有限的输入信息即可完成基本的分析类型；(4)灵活性：能够对结果网格添加控制和影响(完全控制建模/分析)；(5)物理相关：根据物理环境的不同，系统自动建模和分析的物理系统；(6)自适应结构：适用用户程序的开放系统；(7)能识取CADNeutral、MeshingNeutral、SolverNeutral等格式的文件。Meshing几何网格剖分平台可以在任何类型的分析中使用，其中包括：(1) FEA仿真，其中包括：结构动力学分析、显示动力学分析(包括AUTODYN及ANSYSLSDYNA)和电磁分析。(2) CFD分析，其中包括：ANSYSCFX和ANSYSFluent。3.4加 载 并 求 解有限元分析的主要目的是检查结构或构件对一定载荷条件的响应。因此，在分析中指定合适的载荷条件是关键的一步。在ANSYSWorkbench17.0综合平台下，Mechanical模块可以对模型施加载荷和约束。图3-11Mechanical界面载荷和约束是ANSYSWorkbench17.0中Mechanical求解计算的边界条件，它们是以所选单元的自由度的形式定义的。在Mechanical中提供了以下4种类型的约束载荷。(1)惯性载荷：专指施加在定义好的质量点上的力(PointMasses)，惯性载荷施加在整个模型上，进行惯性计算时必须输入材料的密度。(2)结构载荷：施加在系统零部件上的力或力矩。(3)结构约束：限制部件在某一特定区域内移动的约束，也就是限制部件的一个或多个自由度。(4)热载荷：施加热载荷时系统会产生一个温度场，使模型中发生热膨胀或热传导，进而在模型中进行热扩散。所有的设置完成之后就是对模型进行求解，在Mechanical中有两种求解器：直接求解器与迭代求解器。通常情况下，求解器是自动选取的，当然也可以预先设定求解器。3.5后处理Workbench平台的后处理包括：查看结果、显示结果(ScopeResults)、输出结果、坐标系和方向解、结果组合(SolutionCombi