- ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通
- 丁欣硕
- 2522字
- 2020-11-28 20:57:27
1.5 Workbench实例入门
下面将通过一个简单的分析案例,让读者对ANSYS Workbench 17.0有一个初步的了解,在学习时无须了解操作步骤的每一项内容,这些内容在后面的章节中将有详细的介绍,读者仅需按照操作步骤学习,了解ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可。
1.5.1 案例介绍
如图1-24所示的不锈钢钢板尺寸为320mm×50mm×20mm,其中一端固定,另一端为自由状态,同时在一面上有均布面载荷q = 0.2MPa,请用ANSYS Workbench求解出应力与应变的分布云图。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0028_0003.jpg?sign=1734377000-Yz9jXghhC1qZKSXFNh8NzpFCtgzrbUuv-0-f00750f97326457896495458d16eab8d)
图1-24 案例问题
1.5.2 启动Workbench并建立分析项目
在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 17.0→Workbench 17.0命令,启动ANSYS Workbench 17.0,进入主界面。
双击主界面Toolbox(工具箱)中的Component Systems→Geometry(几何体)选项,即可在项目管理区创建分析项目A,如图1-25所示。
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图1-25 创建分析项目A
在工具箱中的Analysis Systems→Static Structural上按住鼠标左键拖动到项目管理区中,当项目A的Geometry呈红色高亮显示时,放开鼠标创建项目B,此时相关联的数据可共享,如图1-26所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0029_0001.jpg?sign=1734377000-rnxbGN66Em8PDpyBLdCdnnsN1oLqjE3O-0-b80adbc3d2afc1918b85ef9dbc1ef350)
图1-26 创建分析项目
技巧提示
本例是线性静态结构分析,创建项目时可直接创建项目B,而不创建项目A,几何体的导入可在项目B中的B3栏Geometry中导入创建。本例的创建方法在对同一模型进行不同的分析时会经常用到。
1.5.3 导入创建几何体
在A2栏的Geometry上右击,在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令,如图1-27所示,此时会弹出“打开”对话框。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0029_0006.jpg?sign=1734377000-KDaPiV13SGHI1Fq8Egx6DC0am8jQGTxW-0-409f7184885a6a1b7905fefeddd2fefb)
图1-27 导入几何体
在弹出的“打开”对话框中选择文件路径,导入char01-01几何体文件,如图1-28所示,此时A2栏Geometry后的
变为
,表示实体模型已经存在。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0029_0007.jpg?sign=1734377000-9ZYYlMBAw0mO54ryM8Rx3sZLl93lvXPC-0-9577f8b24f4739383d67cc9fdbc83ee1)
图1-28 “打开”对话框
双击项目A中的A2栏Geometry,会进入DesignModeler界面,此时设计树中的Import1前显示
,表示需要生成,图形窗口中没有图形显示,如图1-29所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0001.jpg?sign=1734377000-UBWNfAzeMUniPoeBbwIeHqK7JKsG1BKO-0-255534c69b65292eb7d3bd58aeab2a6b)
图1-29 生成前的DesignModeler界面
单击
(生成)按钮,即可显示生成的几何体,如图1-30所示,此时可在几何体上进行其他的操作,本例无需进行操作。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0030_0002.jpg?sign=1734377000-spNZjqBuy0oihoSDIXCF86kbSdCL1IWY-0-5e1be1d0d6b48f06d3044a6ff0b00edc)
图1-30 生成后的DesignModeler界面
单击DesignModeler界面右上角的
(关闭)按钮,退出DesignModeler,返回Workbench主界面。
1.5.4 添加材料库
双击项目B中的B2栏Engineering Data项,进入如图1-31所示的材料参数设置界面,在该界面下即可进行材料参数设置。
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图1-31 材料参数设置界面
在界面的空白处右击,在弹出的快捷菜单中选择Engineering Data Sources(工程数据源)命令,此时的界面会变为如图1-32所示的界面。原界面窗口中的Outline of Schematic B2: Engineering Data消失,取代以Engineering Data Sources及Outline of Favorites。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0001.jpg?sign=1734377000-lcz7GkRwdTY0syzWnU4xt5HKlp2a3g14-0-05ca807a1cac99f6406ffb7e52c67d27)
图1-32 材料参数设置界面
在Engineering Data Sources表中选择A3栏General Materials,然后单击Outline of General Materials表中A13栏Stainless Steel(不锈钢)后的B13栏中的
(添加)按钮,此时在C13栏中会显示
(使用中的)标识,如图1-33所示,表示材料添加成功。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0004.jpg?sign=1734377000-q1eqGZlrFvChbSjN6j664NyP5DrxOfna-0-8f9b002d3c95c3df61122f4a5bfe013b)
图1-33 添加材料
同步骤02,在界面的空白处右击,在弹出的快捷菜单中选择Engineering Data Sources(工程数据源)命令,返回初始界面中。
根据实际工程材料的特性,在Properties of Outline Row 3: Stainless Steel表中可以修改材料的特性,如图1-34所示,本实例采用的是默认值。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0031_0005.jpg?sign=1734377000-1jNM8by3lYYhGOwFqWv09XT447LAKJjB-0-e2376e82eaadc53a733b87d66f5ca07c)
图1-34 材料参数修改窗口
技巧提示
用户也可以在Engineering Data窗口中自行创建新材料添加到模型库中,这在后面的讲解中会有涉及,本实例不再介绍。
单击工具栏中的
选项卡,返回Workbench主界面,材料库添加完毕。
1.5.5 添加模型材料属性
双击项目管理区项目B中的B4栏Model项,进入如图1-35所示的Mechanical界面,在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0032_0001.jpg?sign=1734377000-qtdYQIKarYrGGYvoNA7XCBSRypBDka4P-0-925327d4d09f049aef025a4b104c70af)
图1-35 Mechanical界面
选择Mechanical界面左侧Outline(分析树)中Geometry选项下的char01-01,此时即可在Details of“char01-01”(参数列表)中给模型添加材料,如图1-36所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0032_0005.jpg?sign=1734377000-aQ1V2L7Sw52D877eQOwS4xmkkuSXcJ8L-0-b82148f0e7baef29e98d5ab38a005c99)
图1-36 添加材料
单击参数列表中的Material下Assignment区域后的
按钮,此时会出现刚刚设置的材料Stainless Steel,如图1-37所示,选择后即可将其添加到模型中去。此时分析树Geometry的材料由Structural Steel变成Stainless Steel,表示材料已经添加成功。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0032_0006.jpg?sign=1734377000-wDoX9b4uE6r5yBLKUsUk4MfQj2fm0l5E-0-bce7271123c550d52d2cf483071cf7e3)
图1-37 添加材料后的分析树
1.5.6 划分网格
选择Mechanical界面左侧Outline(分析树)中的Mesh选项,此时可在Details of“Mesh”(参数列表)中修改网格参数,本例中将Sizing中的Relevance Center选项设置为Medium,其余采用默认设置。
在Outline(分析树)中的Mesh选项上右击,在弹出的快捷菜单中选择
Generate Mesh命令,此时会弹出如图1-38所示的进度显示条,表示网格正在划分,当网格划分完成后,进度条自动消失,最终的网格效果如图1-39所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0033_0003.jpg?sign=1734377000-7ktGQUjlY7kmdTmIk3tjGngdqLVTqCUY-0-99d911796baaf5f827543576d7078bda)
图1-38 生成网格
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0033_0004.jpg?sign=1734377000-8Tjz0laTdJFAtegqF7wDS8zWwtDEKoPP-0-da07f57055b11eb90af5ea2438c99eae)
图1-39 网格效果
1.5.7 施加载荷与约束
选择Mechanical界面左侧Outline(分析树)中的Static Structural(B5)选项,此时会出现如图1-40所示的Environment工具栏。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0033_0007.jpg?sign=1734377000-JoNgzoKetqurMUgKT2HzSm5pmuUggj4n-0-dffc3f9fb7b5ed9960cb3a14686d4974)
图1-40 Environment工具栏
选择Environment工具栏中的Supports(约束)→Fixed Support(固定约束)命令,此时在分析树中会出现Fixed Support选项,如图1-41所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0033_0008.jpg?sign=1734377000-eQ8q3odKghDjWDHfKizu2oec8rX1r7Ce-0-36fa5a3371502e717e5e42e079ab653b)
图1-41 添加固定约束
选中Fixed Support选项,选择需要施加固定约束的面,单击Details of “Fixed Support”(参数列表)中Geometry选项下的
按钮,即可在选中面上施加固定约束,如图1-42所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0001.jpg?sign=1734377000-TmmSykxwKagVuqRJuenGNYBNbAoRsfh9-0-5d2658108f856a068efc0e2f4c43168e)
图1-42 施加固定约束
同步骤02,选择Environment工具栏中的Loads(载荷)→Pressure(压力)命令,此时在分析树中会出现Pressure选项,如图1-43所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0002.jpg?sign=1734377000-mYQsNskiEMgqIsLLba67bKlInf0HsNr9-0-6779c99550a4db5693bc5d4666ca97e5)
图1-43 添加压力
同步骤03,选中Pressure选项,选择需要施加压力的面,单击Details of “Pressure”(参数列表)中Geometry选项下的
按钮,同时在Magnitude选项下设置压力为2.e+005Pa的面载荷,如图1-44所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0005.jpg?sign=1734377000-qB6YY2hNLArxmerTHS4Bh1s8eC96Ktek-0-ad9e383857f86a6f61665ae91c8668ab)
图1-44 添加面载荷
在Outline(分析树)中的Static Structural(B5)选项上右击,在弹出的快捷菜单中选择
Solve命令,此时会弹出进度显示条,表示正在求解,如图1-45所示,当求解完成后进度条自动消失。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0034_0008.jpg?sign=1734377000-9iJpMONTCVnpEd4SptAbo1p7KsKjZS2m-0-28b0eb442474f113476671ede45a9e06)
图1-45 求解
1.5.8 结果后处理
选择Mechanical界面左侧Outline(分析树)中的Solution(B6)选项,此时会出现如图1-46所示的Solution工具栏。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0003.jpg?sign=1734377000-NbBvgBGELilOrFjK7tAFM1Q5Ggu9QyY4-0-9cdec32deed092ea73cbb31ed2e8e375)
图1-46 Solution工具栏
选择Solution工具栏中的Stress(应力)→Equivalent(von-Mises)命令,此时在分析树中会出现Equivalent Stress(等效应力)选项,如图1-47所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0004.jpg?sign=1734377000-Ey1J4WvV4tFUPbXdRr5mELTCW5lRrnYR-0-6f6e772c7c4d184e0d127897d17ffa81)
图1-47 添加等效应力选项
同步骤02,选择Solution工具栏中的Strain(应变)→Equivalent(von-Mises)命令,如图1-48所示,此时在分析树中会出现Equivalent Elastic Strain(等效应变)选项。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0007.jpg?sign=1734377000-V3iNKrR0ZKMgcUpm4HxBCr3r6fRWrZCe-0-57b445d4de7f1cfa27acc6eb829f6c61)
图1-48 添加等效应变选项
同步骤02,选择Solution工具栏中的Deformation(变形)→Total命令,如图1-49所示,此时在分析树中会出现Total Deformation(总变形)选项。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0035_0008.jpg?sign=1734377000-qYUf7UZ42KizgK5KKel0xm240yxH2WMx-0-4f3aa0a9a60388c07b0b599ede6a7e19)
图1-49 添加总变形选项
在Outline(分析树)中的Solution(B6)选项上右击,在弹出的快捷菜单中选择
Evaluate All Results命令,此时会弹出进度显示条,表示正在求解,如图1-50所示,当求解完成后进度条自动消失。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0036_0001.jpg?sign=1734377000-LPaux7CJeN8cwkR5FSoG5He8xUOkvY2P-0-a0dee3f3283f39df32321174ac8f1f41)
图1-50 快捷菜单
选择Outline(分析树)中Solution(B6)下的Equivalent Stress选项,此时会出现如图1-51所示的应力分析云图。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0036_0002.jpg?sign=1734377000-xJ8ySKQzAAEv0OIzqgrCXMFq0B7E3ZQq-0-9067cc507399d4f5e60f8750015dbd41)
图1-51 应力分析云图
选择Outline(分析树)中Solution(B6)下的Equivalent Elastic Strain选项,此时会出现如图1-52所示的应变分析云图。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0036_0003.jpg?sign=1734377000-bA8ACtskGIX1q8FipKeZVcxfNYm2YhAT-0-438ea570b4ee1223ac63361a41d1a0d1)
图1-52 应变分析云图
选择Outline(分析树)中Solution(B6)下的Total Deformation(总变形)选项,此时会出现如图1-53所示的总变形分析云图。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0036_0007.jpg?sign=1734377000-ZfVaB0fWYaL9aoDMsjVy0tU0fUXvd9Dt-0-6fd30e2fd8345fa0f387a298e07b4a5e)
图1-53 总变形分析云图
1.5.9 保存与退出
单击Mechanical界面右上角的
(关闭)按钮,退出Mechanical返回Workbench主界面。此时主界面中的项目管理区中显示的分析项目均已完成,如图1-54所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/32CFE6/15367251804212106/epubprivate/OEBPS/Images/figure_0036_0008.jpg?sign=1734377000-hEUHdREO2MhudLvfyswQvvnuVUTwQIHj-0-96ba47869b1db659f95ffb0c96002a00)
图1-54 项目管理区中的分析项目
在Workbench主界面中单击常用工具栏中的
(保存)按钮,保存包含有分析结果的文件。
单击右上角的
(关闭)按钮,退出Workbench主界面,完成项目分析。