ANSYS新界面Workbench环境

1、第13章 ANSYS新界面Workbench环境,前面几章讲解了如何使用ANSYS传统界面进行问题的建模，求解以及结果分析和显示。本章主要介绍ANSYS新界面Workbench集成环境的基本情况，如何基于ANSYS 12.1版本的“项目视图（Project Schematic View）”功能，将整个仿真流程的建立模型，划分网格，求解和查看结果更加紧密的组合在一起，通过简单的拖拽操作即可完成复杂的多物理场分析流程。,13.1 ANSYS Workbench概述,在工业应用领域中，为了提高产品设计质量、缩短周期、节约成本，计算机辅助工程（CAE）技术的应用越来越广泛，设计人员参与CAE分析已经成

2、为必然。这对CAE分析软件的灵活性、易学易用性提出了更高的要求。,13.1.1 ANSYS Workbench产品设计流程,在ANSYS 12.1版本中，ANSYS对Workbench构架进行了重新设计，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（Projects）中的各种任务以相互连接的图形化方式清晰地表达出来，使用户可以非常方便的理解项目的工程意图、数据关系、分析过程的状态等。 图 ANSYS Workbench主要产品设计流程,13.1.2 ANSYS

3、 Workbench文件格式,ANSYS12.1 Workbench会自动创建所有相关文件，包括一个项目文件和一系列的子目录。用户应允许Workbench管理这些目录的内容，最好不要手动修改项目目录的内容或结构。否则会引起程序读取出错的问题。,13.2 ANSYS Workbench安装和启动配置,在安装经典ANSYS的时候，可以选择将ANSYS12.1 Workbench同时安装。具体安装过程可以参考第一章ANSYS安装部分的内容。本节主要介绍如何启动和配置ANSYS Workbench。,13.2.1 ANSYS 12.1 Workbench 启动,ANSYS Workbench有两种启动

4、方式：从Windows开始菜单启动和从CAD系统启动。 1从Windows开始菜单启动Workbench 2从CAD系统进入Workbench（以Solidworks为例）,13.2.2 ANSYS 12.1 Workbench 配置,ANSYS 12.1 Workbench的配置包括在ANSYS Workbench环境内根据需要可以展开或闭合显示在工具箱的项目，选择ANSYS Workbench工作目录、选择操作界面背景颜色、设定单位制等内容。 1选择ANSYS Workbench模块 2选择ANSYS Workbench工作目录 3选择操作界面背景颜色 4选择输入几何体的选项 5设定单位制

5、,13.2.3 ANSYS 12.1 Workbench帮助资源,ANSYS 12.1 Workbench在启动时会自动弹出Getting Started窗口，帮助使用者了解ANSYS Workbench的基本操作，其自带的英文帮助文档tutorials详尽介绍了软件的组织格式、使用方法和相关理论，并且提供了一些经典的例子供用户学习。,13.3 静力学分析实例,在第九章中我们对结构静力学分析做了详细的介绍，介绍了平面应力、应变问题，轴对称问题，以及梁、桁架、壳等模型的静力学问题及工程实例。本节将以球阀为例，介绍如何在ANSYS Workbench中进行零件的静力学分析。,13.3.1 问题描述

6、,某球阀的进出口两端法兰端面固定，中间法兰端面受到垂直方向的约束，忽略法兰螺栓预紧力和阀体自重，考察在阀体内表面受到2MPa设计内压时的位移和应力分布。球阀为灰口铸铁，其材料参数为：密度=7200kg/m3，弹性模量E=1.11011Pa，泊松比=0.28。,13.3.2 问题分析,阀体的实体模型应该能准确反映其实际结构，同时，在保证计算精度的前提下，模型应尽可能简化，因此在建模过程中对阀体的一些不影响总体性能的特征进行简化处理。在Solidworks中建立好零件模型后，直接转化到ANSYS Workbench中进行零件的材料属性定义、网格划分、施加载荷、定义约束、求解等操作。 注意：在Sol

7、idworks中将文件另存为Parasolid格式之后，导入ANSYS Workbench中。,13.3.3 建立模型,和在ANSYS传统模式下做的工作类似，建立模型需要完成的工作包括确定分析模块，定义材料性能，定义单元类型，建立或导入几何模型并划分有限元网格等。 1选定分析模块 2定义材料性能参数 3导入几何模型 4进入Mechanical application 5将材料性能参数赋予几何模型。 6对几何模型进行有限元网格划分,13.3.4 定义边界条件并求解,定义边界条件并求解包括在法兰面上施加固定约束、位移约束、施加压力和求解模型等内容。 1定义边界条件 2求解模型,13.3.5 查看结

8、果,图 球阀的应力等值线图,13.4 结构动力学分析实例,结构动力分析最终目的在于确定动力载荷作用下结构的内力、位移等量值随时间的变化规律，从而找出其最大值以作为设计或验算的依据。在第十章介绍了运用ANSYS对各种动力学的实际问题进行分析的步骤、技巧与方法。本节介绍如何使用ANSYS 12.1Workbench对某型号汽轮机的叶片进行结构动力学分析。,13.4.1 问题描述,考察一个由1Cr11MoV钢制造的某型号汽轮机叶片的固有频率。1Cr11MoV钢的材料参数为：密度=7800kg/m3，弹性模量E=2.11011Pa，泊松比=0.28。,13.4.2 问题分析,叶片的实体模型应该能准确反

9、映其实际结构，在Solidworks中建立好零件模型后，直接转化到ANSYS Workbench中进行零件的材料属性定义、网格划分、施加载荷、定义约束、求解等操作。利用模态分析可以得到叶片的固有频率，ANSYS Workbench中的结构模态分析是线性的，任何所施加的力载荷在模态分析中都不考虑，因为叶片的叶根部分固定在叶轮上，所以假设叶片根部固定约束。,13.4.3 建立模型,建立模型需要完成的工作包括确定分析模块，定义材料性能，定义单元类型，建立或导入几何模型并划分有限元网格等。 1选定分析模块 2定义材料性能参数 3导入几何模型 4进入Mechanical application 5将材料

10、性能参数赋予几何模型。 6对几何模型进行有限元分网,13.4.4 定义边界条件并求解,定义边界条件并求解包括对叶根施加固定约束，设置最大模态阶数等边界条件和求解模型等内容。 1定义边界条件 2求解模型,13.4.5 查看结果,13.5 热力学分析实例,在第十二章热分析中已经介绍了热分析的基本概念、传热学经典理论、三种基本热传递方式等热分析基础知识、热分析的基本过程；热-结构耦合分析、热-应力耦合分析内容和实例。热分析主要用于计算一个系统或部件的温度分布及其它热物理参数，如热量的获取或损失、热梯度、热流密度（热通量）等。ANSYS热分析基于能量守恒原理的热平衡方程，用有限元法计算各节点的温度，并

11、导出其它热物理参数。ANSYS热分析包括热传导、热对流及热辐射三种热传递方式。此外，还可以分析相变、有内热源、接触热阻等问题。本节介绍如何使用ANSYS 12.1 Workbench对挡油环零件进行结构热分析。,13.5.1 问题描述,某挡油环材料为铜合金，对其大端面施加温度载荷467，小端面温度为恒定值22，忽略大端面螺栓预紧力，试求挡油环温度场分布。挡油环材料参数为：热导系数401W/m。,13.5.2 问题分析,在Solidworks中建立好零件模型后，直接转化到ANSYS Workbench中进行零件的材料属性定义、网格划分、施加载荷、定义约束、求解等操作。该例属于稳态热分析。 注意：在Solidworks中将文件另存为Parasolid格式之后导入ANSYS Workbench中。,13.5.3 建立模型,建立模型需要完成的工作包括确定分析模块，定义材料性能，定义单元类型，建立或导入几何模型并划分有限元网格等。 1选定分析模块 2定义材料性能参数 3导入几何