Workbench實例入門

下面將通過一個簡單的分析案例，讓讀者對ANSYS Workbench 13.0有一個初步的了解，在學習時無需了解操作步驟的每一項內容，這些內容在后面的章節中將有詳細的介紹，讀者僅需按照操作步驟學習，了解ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可。

1.5.1案例介紹

某如圖1-24所示不銹鋼鋼板尺寸為320mmX50mmX20mm，其中一端為固定，另一端為自由狀態，同時在一面上分布有均布載荷q=0.2MPa，請用ANSYS Workbench求解出應力與應變的分布云圖。

1.5.2啟動Workbench并建立分析項目

（1）在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 13.0 →Workbench命令，啟動ANSYS Workbench 13.0，進入主界面。

（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Component systems→Symmetry（幾何體）選項，即可在項目管理區創建分析項目A，如圖1-25所示。

圖1-24 案例問題 圖1-25 創建分析項目A

（3）在工具箱中的Analysis System→Static Structural上按住鼠標左鍵拖曳到項目管理區中，當項目A的Symmetry紅色高亮顯示時，放開鼠標創建項目B，此時相關聯的項數據可共享，如圖1-26所示。

圖1-26 創建分析項目

提示：本例是線性靜態結構分析，創建項目時可直接創建項目B，而不創建項目A，幾何體的導入可在項目B中的B3欄Geometry中導入創建。本例的創建方法在對同一模型進行不同的分析時會經常用到。

1.5.3導入創建幾何體

（1）在A2欄的Geometry上點擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，如圖1-27所示，此時會彈出“打開”對話框。

（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入char01-01幾何體文件，如圖1-28所示，此時A2欄Geometry后的變為，表示實體模型已經存在。

圖1-27 導入幾何體 圖1-28 “打開”對話框

（3）雙擊項目A中的A2欄Geometry，此時會進入到DesignModeler界面，此時設計樹種Import1前顯示，表示需要生成，圖形窗口中沒有圖形顯示，如圖1-29所示。

（4）單擊（生成）按鈕，即可顯示生成的幾何體，如圖1-30所示，此時可在幾何體上進行其它的操作，本例無需進行操作。

（5）單擊DesignModeler界面右上角的（關閉）按鈕，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面。

圖1-29 生成前的DesignModeler界面 圖1-30 生成后的DesignModeler界面

1.5.4添加材料庫

（1）雙擊項目B中的B2欄Engineering Data項，進入如圖1-31所示的材料參數設置界面，在該界面下即可進行材料參數設置。

圖1- 31 材料參數設置界面

（2）在界面的空白處單擊鼠標右鍵，彈出快捷菜單中選擇Engineering Data Sources（工程數據源），此時的界面會變為如圖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。

圖1-32 材料參數設置界面

（3）在Engineering Data Sources表中選擇A3欄General Materials，然后單擊Outline of Favorites表中A8欄Stainless Steel（不銹鋼）后的B8欄的（添加），此時在C8欄中會顯示（使用中的）標識，如圖1-33所示，標識材料添加成功。

（4）同步驟（2），在界面的空白處單擊鼠標右鍵，在彈出快捷菜單中選擇Engineering Data Sources（工程數據源），返回到初始界面中。

（5）根據實際工程材料的特性，在Properties of Outline Row 3: Stainless Steel表中可以修改材料的特性，如圖1-34所示，本實例采用的是默認值。

提示：用戶也可以通過在Engineering Data窗口中自行創建新材料添加到模型庫中，這在后面的講解中會有涉及，本實例不介紹。

 

圖1-33 添加材料 圖1-34 材料參數修改窗口

（6）單擊工具欄中的按鈕，返回到Workbench主界面，材料庫添加完畢。

1.5.4添加模型材料屬性

（1）雙擊主界面項目管理區項目B中的B3欄Model項，進入如圖1-35所示Mechanical界面，在該界面下即可進行網格的劃分、分析設置、結果觀察等操作。

提示：此時分析樹Geometry前顯示的為問號，表示數據不完全，需要輸入完整的數據。本例是因為沒有為模型添加材料的緣故。

圖1-35 Mechanical界面

（2）選擇Mechanical界面左側Outlines（分析樹）中Geometry選項下的Char01-01，此時即可在Details of “Char01-01”（參數列表）中給模型添加材料，如圖1-36所示。

（3）單擊參數列表中的Material下Assignment黃色區域后的，此時會出現剛剛設置的材料Stainless Steel，選擇即可將其添加到模型中去。此時分析樹Geometry前的變為，如圖1-37所示，表示材料已經添加成功。

圖1-36 添加材料 圖1-37添加材料后的分析樹

1.5.5劃分網格

（1）選擇Mechanical界面左側Outline（分析樹）中的Mesh選項，此時可在Details of “Mesh”（參數列表）中修改網格參數，本例中在Sizing中的Relevance Center選項設置為Medum，其余采用默認設置。

（2）在Outlines（分析樹）中的Mesh選項單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Generate Mesh命令，此時會彈出如圖1-38所示的進度顯示條，表示網格正在劃分，當網格劃分完成后，進度條自動消失，最終的網格效果如圖1-39所示。

圖1-38 生成網格 圖1-39 網格效果

1.5.6施加載荷與約束

（1）選擇Mechanical界面左側Outline（分析樹）中的Static Structural（B5）選項，此時會出現如圖1-40所示的Environment工具欄。

（2）選擇Environment工具欄中的Supports（約束）→Fixed Support（固定約束）命令，此時在分析樹種會出現Fixed Support選項，如圖1-41所示。

圖1-40 Environment工具欄 圖1-41 添加固定約束

（3）選中Fixed Support，選擇需要施加固定約束的面，單擊Details of “Static Structural（B5）”（參數列表）中Geometry選項下的按鈕，即可在選中面上施加固定約束，如圖1-42所示。

圖1-42 施加固定約束

（4）如同操作步驟（2）選擇Environment工具欄中的Loads（載荷）→Pressure（壓力）命令，此時在分析樹種會出現Pressure選項，如圖1-43所示。

圖1-43 添加壓力

（5）如同操作步驟（3）選中Pressure，選擇需要施加壓力的面，單擊Details of “Static Structural（B5）”（參數列表）中Geometry選項下的按鈕，同時在Magnitude選項下設置壓力為0.2MPa的面載荷，如圖1-44所示。

圖1-44 添加面載荷

（6）在Outlines（分析樹）中的Static Structural（B5）選項單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Solve命令，此時會彈出進度顯示條，表示正在求解，當求解完成后進度條自動消失，如圖1-45所示。

圖1-45 求解

1.5.7結果后處理

（1）選擇Mechanical界面左側Outline（分析樹）中的Solution（B6）選項，此時會出現如圖1-46所示的Solution工具欄。

（2）選擇Solution工具欄中的Stress（應力）→Equivalent（von-Mises）命令，此時在分析樹種會出現Equivalent Stress（等效應力）選項，如圖1-47所示。

圖1-46 Solution工具欄 圖1-47 添加等效應力選項

（3）如同步驟（2）選擇Solution工具欄中的Strain（應變）→Equivalent（von-Mises）命令，如圖1-48所示，此時在分析樹種會出現Equivalent Elastic Strain（等效應變）選項。

（4）如同步驟（2）選擇Solution工具欄中的Deformation（變形）→Total命令，如圖1-49所示，此時在分析樹種會出現Total Deformation（總變形）選項。

圖1-48 添加等效應變選項 圖1-49 添加總變形選項

（5）在Outlines（分析樹）中的Solution（B6）選項單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Equivalent All Results命令，如圖1-50所示，此時會彈出進度顯示條，表示正在求解，當求解完成后進度條自動消失。

圖1-50 快捷菜單

（6）選擇Outline（分析樹）中Solution（B6）下的Equivalent Stress選項，此時會出現如圖1-51所示的應力分析云圖。

（7）選擇Outline（分析樹）中Solution（B6）下的Equivalent Elastic Strain選項，此時會出現如圖1-52所示的應變分析云圖。

圖1-51 應力分析云圖 圖1-52 應變分析云圖

（8）選擇Outline（分析樹）中Solution（B6）下的Total Deformation（總變形），此時會出現如圖1-53所示的總變形分析云圖。

1.5.8保存與退出

（1）單擊Mechanical界面右上角的（關閉）按鈕，退出Mechanical返回到Workbench主界面。此時主界面中的項目管理區中顯示的分析項目均已完成，如圖1-54所示。

（2）在Workbench主界面中單擊常用工具欄中的（保存）按鈕，保存包含有分析結果的文件。

（3）單擊右上角的（關閉）按鈕，退出Workbench主界面，完成項目分析。

圖1-53 總變形分析云圖

圖1-54 項目管理區中的分析項目