Ansys Workbench Mechanical的案例
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設置用法概述
ANSYS Workbench-Mechanical接觸與非線性接觸設置用法概述
付穌昇
引文：本文寫作目的對ANSYS Workbench平臺Mechanical涉及模塊接觸設置選項進行整理和編寫，以ANSYS官方幫助和教程對于非線性接觸問題的內容為基準（特此聲明），同時借鑒《ANSYS Workbench17.0數值模擬與實例精解》一書相關文字和配圖，以希望對初學者起到一定的引領作用。
一、接觸的基本概念
兩個分離的表面接觸并相互剪切時，就稱它們處于接觸狀態。處于接觸狀態的表面具有如下特點：
(1)不互相穿透。
(2)能夠傳遞法向壓力和切向摩擦力。
(3)通常不傳遞法向拉力。
接觸的上述特點使接觸表面之間可以自由地分開并遠離。接觸是強非線性的，隨著接觸狀態的改變，接觸表面的法向和切向剛度都有顯著的變化。對于大的剛度突變，收斂問題的挑戰性較大，另外接觸區域的不確定性、摩擦、以及部件接觸外不再有其他約束，都導致接觸問題的復雜化。
接觸一般可以考慮兩類接觸問題：
①剛性體-柔性體
②柔性體-柔性體。
其中剛性體不計算應力等。
Workbench-Mechanical提供如下接觸類型和接觸行為：
綁定Bonded：沒有穿透，不分離，面或者邊以及兩者之間不出現滑動。
不分離No Separation：與綁定類似，法向不分離，允許接觸面發生小量無摩擦滑動。
無摩擦Frictionless：不穿透，表面之間自由滑動，分離不受阻礙。
摩擦Frictional：滑動阻力與摩擦系數成正比，自由分離不受阻礙。
粗糙Rough：與無摩擦類似，但是不允許滑移。
后三種接觸行為均為非線性接觸行為，接觸行為與迭代次數如表1所示。
展開 Ansys Workbench中調用Mechanical python腳本的方法及注意事項 ￥19
通過在 Ansys Workbench 腳本中插入 SendCommand 調用，可驅動數據集成應用程序。但數據集成應用程序不一定會將操作記錄到 Ansys Workbench 日志中。大多數支持腳本編程的數據集成應用程序都有獨立的日志，用于記錄原生命令。
3 Ansys Workbench與Mechanical通信
ANSYS Mechanical也支持Python腳本進行二次開發，部分腳本也可以通過錄制的方式進行記錄（Automation->Scripting）。但該腳本只能在Mechanical界面環境下執行，也沒有對應的批處理運行命令（如有歡迎留言），無法在Ansys Workbench項目層面實現聯合自動化。
在Ansys Workbench中可以通過SendCommand方法運行ANSYS Mechanical中的python腳本。該方法主要包括Language及Command兩個參數。
展開 ansys workbench mechanical 所有命令
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Expand All(Tree)
Collapse All (Tree)
Collapse Environments(Tree)
Refresh Display(Beta)(Tree) Resource Prediction
Static Structural(Load Result File)
Transient Structural (Load Result File) Eigenvalue Bucking(Load Result File) Harmonic Response(Load Result File) Modal (Load Result File)
Random Vibration (Load Result File)
Response Spectrum (Load Result File)
Steady-State Thermal (Load Result File) Transient Thermal(Load Result File)
Magnetostatic(Load Result File)
Electric(Load Result File)
Thermal-Electric (Load Result File)
Harmonic Acoustics (Load Result File) Modal Acoustics(Load Result File)
Static Acoustics(Load Result
展開 ANSYS Workbench Mechanical 熱輻射傳熱分析方法操作
圖 4 穩態熱模塊其他熱邊界條件設定
2 角系數文件設置
默認情況下，workbench在計算完輻射面的角系數之后會生成角系數文件，并且在計算完之后自動刪除該文件。如果輻射面的單元數量較多，例如在7萬以上，生成角系數需要較長的時間。實際上在mechanical生成角系數文件后，如果需要重新計算，在沒有改動網格和熱輻射邊界條件設置的情況下可以直接讀取已生成的角系數文件，而不需要重新生成。這里需要進行專門的設置。
首先，點擊項目樹下的“Analysis Settings”，在設置框中展開“Analysis Data Management”，將“Delete Unneeded Files”設置為No，如圖 5所示。這樣在計算結束時程序不會把工作目錄下的角系數文件刪除掉。
圖 5 設置程序計算結束時保留角系數文件
默認情況下，角系數文件的文件名為“file0.vf”。需要注意，重新開始計算時，程序會把工作目錄下包括角系數文件在內的所有文件清空，因此需要把生成的角系數文件遷移到安全目錄下。另外要注意需要設定全英文路徑，且路徑中不能出現空格。
在steady-state thermal下添加命令分支，插入VFOPT命令使得在求解之前程序讀取已有的角系數文件。本案例的命令為：
VFOPT, read, file0, vf, C:/Users/Documents/ANSYS, , ,
其中C:/Users/Documents/ANSYS為角系數文件所在的路徑，它不能帶雙引號。設置界面如圖 6所示。
圖 6 插入VFOPT命令讀取角系數文件
如果原先并沒有角系數文件，則不能插入該命令，需要修改命令，計算生成角系數文件。
展開 
ANSYS Workbench Mechanical 設置對稱邊界及結果擴展顯示
以下操作基于Workbench進行。
首先對Workbench進行設置。Workbench暫時默認無法對模型進行擴展顯示，如果需要擴展顯示整體模型，還需進行手動設置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)->選項(Option)->外觀(Appearance)，勾選試用版選項(Beta Options)的復選框，如圖 1所示。
圖 1 在Workbench中打開對稱擴展顯示設置操作
1 鏡像對稱設置及結果擴展顯示
對于鏡像對稱實體，現有案例如圖 2所示。該模型由兩個同軸同高的半圓筒組成。
圖 2 鏡像對稱實體案例
首先設置對稱邊界。從Workbench進入mechanical界面。項目樹中默認不顯示對稱邊界選項，需要手動添加。點擊項目樹中的“模型”起始級，再點擊功能區中的“模型->對稱”，添加對稱邊界選項。界面操作如圖 3所示。
圖 3 Workbench Mechanical添加對稱邊界選項
添加對稱類型。本案例是鏡像對稱實體，需要添加對稱區域（鏡像對稱）。點擊項目樹中的“對稱”，在功能區中點擊“對稱區域”添加。界面操作如圖 4所示。
圖 4 Workbench Mechanical添加對稱區域操作
添加對稱邊界。點擊項目樹中的“模型->對稱->對稱區域”，在詳細信息框中進行詳細設置。選擇對稱面，選擇一個或多個在同一對稱面上的平面特征即可。在本案例中，對稱面可參考全局坐標系進行設置，因此在坐標系選項中默認選擇全局坐標系。設置對稱法線，即選擇與對稱面垂直的坐標軸。界面操作如圖 5所示。
展開 ANSYS mechanical如何在Workbench環境中使用高性能計算
ANSYS mechanical屬于隱式結構有限元分析求解器，一般完成一個有限元分析過程需要前處理、求解和后處理三個步驟。前處理一般在圖形工作站上完成，有限元求解可在工作站、集群及SMP 服務器上進行。
對于中小型問題（例如1000 萬節點以內的ANSYS mechanical問題），一般認為在圖形工作站上就可以進行求解；對于中大型問題（例如1000 萬節點以上的ANSYS mechanical問題），建議還是在計算性能更高的集群或SMP 服務器上進行。對于中小型問題，可以在圖形工作站上運行有限元后處理程序，讀取計算結果進行結果的分析。
因此對于ANSYS mechanical在Workbench環境中使用高性能計算的方法共有兩種：一種是直接通過workbench界面進行設置并行計算求解，在本地的工作站進行求解計算；另外一種是在workbench界面中將文件保存為ANSYS mechanical經典界面的求解文件格式，提交給高性能計算平臺進行計算。
1、ANSYS mechanical在Workbench界面設置方法
此種方法適合中小型問題在本地的工作站進行求解計算，設置方法簡單方便。在Workbench界面環境下，打開Model模塊，在菜單中依次選擇Tools＞Solve Process Settings＞Advanced，進行CPU設置選擇對應的CPU核數（建議關閉超線程，設置的核數不能超過工作站的CPU物理核數），默認使用分布式求解選項。
2、保存為經典界面的求解文件格式方法
此種方法適合中大型問題在高性能計算平臺進行計算，需要在Workbench界面中存儲為指定的格式，設置步驟稍微繁瑣些。
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面向工程設計的模塊基本已經漢化完成
漢化方法：
Workbench-Tools-opti
win下載鏈接：thunder://QUFtYWduZXQ6P3h0PXVybjpidGloOkIxRTQ0Q0EyODc2RTczRjRGNzA5MTVFN0FBMzNCRDMzQjY0MjAzMjVaWg==
Linux下載鏈接
thunder://QUFtYWduZXQ6P3h0PXVybjpidGloOjI0QTJDQThFMjNCNzE1MzREMThGRTQ3NkIzMjZEMDAxNkNEQzQ4NTVaWg==
電磁模塊Ansys.Electronics.2021.R1：
thunder://QUFtYWduZXQ6P3h0PXVybjpidGloOjFBNTVDODU5M0E2RkIyQjM2QzhFNUQxMzA3NEVEMEEwN0FCOUJDQUFaWg==
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展開 Moving heat 高斯移動熱源插件及簡介 ￥20
目前Workbench中的瞬態熱分析模塊只能用于定義時間變化或空間變化的邊界條件。定義一個在空間上和時間上都不同的載荷，則需要使用APDL命令。這對很多初學者來說比較困難。為此，創建ACT擴展，以方便在 Mechanical中使用UI定義移動熱流源。
二、安裝與加載：
移動熱源插件應用于ANSYS Workbench Mechanical17.0版本及以上。
1、在項目頁中，選擇“ACT Start Page”選項；
2、點擊“Extension Manager”擴展管理器；
3、按右上角的“+”符號；
4、它將打開一個文件對話框，選擇合適的“*.wbex”二進制文件；
5、安裝完成。
加載移動熱源
1、從擴展管理器中，單擊您的擴展并選擇“Load Extension”；
2、加載完成。
三、插件中的熱源方程及其說明：
Moving Heat Flux Source
該ACT擴展模型的高斯熱流源使用下列方程：
Q =期望表面上的熱流；
C1 =光束半徑；
C2 =電源功率強度；
(x0,y0,z0) =從“起點”到“路徑”距離“v x t”處熱流中心的瞬時位置；
v =熱源移動速度；
t =時間。
Moving Heat Energy Source
該ACT擴展模型對高斯熱源的計算公式如下:
E=熱能；
C1 =光束半徑；
C2 =功率強度；
AC=吸收系數；
(x0,y0,z0) =從“起點”到“路徑”距離“v x t”處熱流中心的瞬時位置；
v =熱源移動速度；
t =時間。
四、應用釋義：
右鍵單擊分析系統，插入“‘Moving Heat Flux”。
展開 【12月4-5日 上?！?em>ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓內容
第一天（AM）
FLUENT軟件功能簡介和上機練習
FLUENT軟件功能特點簡介
電機散熱仿真分析的難點技術講解
電機定、轉子氣隙處理技巧
電機絕緣層處理技巧
風扇罩進風處網格柵的處理技巧
電機接地換熱系數對熱損的影響
第一天（PM）
電機電磁軟件簡介和電磁-熱耦合分析案例
電機電磁仿真流程和demo上機練習
電機鐵耗、磁鋼渦流損耗、銅耗的精確計算講解
電機電磁-熱耦合分析案例和demo上機練習
第二天（AM）
Mechanical軟件介紹及高級應用介紹
ANSYS Workbench下Mechanical用戶界面介紹
工程數據中定義材料屬性
幾何模型處理(介紹SpaceClaim)
模型網格劃分
載荷及約束、應力變形等
第二天（PM）
永磁電機轉矩脈動優化設計案例和demo
Workbench下Mechanical分析永磁電機軟件使用培訓
電磁噪音耦合分析Maxwell仿真demo
電機電磁噪音耦合分析mechanical案例
電機電磁噪音耦合分析mechanical演示
答疑
培訓講師
ANSYS中國EBU/MBU/FBU產品技術專家/高級應用工程師
時間地點
時間：2018年12月4日-5日（周二-周三）（上午9:00-12:00，下午1:30-5:30）
地點：ANSYS上海分公司（地址： 上海市黃浦區南京西路128號永新廣場16樓）
收費標準
￥4200 /人（含發票），包括培訓費、資料費、證書費和上機費（學員食宿自理）。
展開 mechanical 例程和模型
有誰知道ansysworkbench中的mechanical 例程和模型在哪里找到？
4月23-25日 西安 | 前處理網格剖分工程實戰班
ANSYS WorkBench Mechanical模塊；
2. ANSYS APDL經典環境；
3. DM模塊；
4.SCDM模塊
課程大綱
課程內容
課程目標
課程內容
幾何模型與網格前處理技術
1. 掌握幾何模型處理技巧；
2. 掌握有限元分析高質量網格劃分技巧；
3. 掌握網格質量評估準則；
4. 掌握網格無關性分析方法；
5. 掌握單元模型及其相關操作；
1. 幾何模型處理
1.1幾何模型修復
1.2幾何模型簡化
1.3幾何模型分割
案例1-DM環境復雜幾何體模型處理
2. ANSYS WorkBench環境網格劃分
2.1 前處理網格劃分概述
2.2 不同分析對象網格要求
2.3 網格劃分流程
2.4 3D、2D網格劃分
2.5 復雜裝配體網格劃分
案例2-網格劃分流程演示
3. 總體網格控制
3.1 網格物理設置
3.2 總體尺寸控制
3.3 網格膨脹控制
3.4 分片協調設置
3.5 分片獨立設置
3.6 網格劃分高級技巧
3.7 小特征修復
4.
展開 
3月23-26日 | 結構振動沖擊、疲勞分析工程應用專題
二、工程案例：課程安排案例15個
1.裝配體網格劃分與網格質量評估
2.考慮焊接殘余應力的結構預應力模態分析
3.過盈裝配轉子系統臨界轉速分析
4.車載儲油罐濕模態分析
5.考慮電磁偏心力轉子系統諧響應分析
6.PCB產品跌落過程動力學分析
7.車載儲油罐路面隨機載荷作用下關鍵部件譜分析強度校核
8.PCB產品PSD譜作用下隨機分析
9.擺錘下落過程系統多剛體動力學軌跡分析
10.多連桿活塞系統關鍵件剛柔耦合應力評估
11.結構疲勞分析流程演示
12.螺栓連接結構SN TimeSeries疲勞分析
13.回轉體周期載荷SN TimeStep疲勞分析
14.壓力容器EN塑性低周疲勞分析
15.翼型結構風載隨機振動疲勞分析
三、時間地點：
2021年3月23日-26日 西安
（23日全天報道24、25、26日全天上課）
四、仿真環境：
ANSYS WorkBench Mechanical模塊；
ANSYS WorkBench Thermal模塊；
ANSYS APDL經典環境；
APDL腳本語言；
MovingHeatFlux插件；
nCode DesignLife模塊；
五、專題導圖：
六、課程大綱：
課程內容
課程目標
課程內容
幾何模型修復與網格處理
1、掌握常用幾何模型修復與分割方法；
2、掌握網格處理方法；
3、掌握網格質量評估方法；
DM幾何模型處理
1.1常用幾何修復
1.2幾何分割
展開 線下/同步線上直播-結構振動沖擊、疲勞分析工程應用專題
模塊；
2．ANSYS WorkBench Thermal模塊；
3．ANSYS APDL經典環境；
4．APDL腳本語言；
5．MovingHeatFlux插件；
6．nCode DesignLife模塊
思維導圖
課程大綱
課程內容
課程目標
課程內容
幾何模型修復與網格處理
1.
手把手教你ANSYS的函數加載
大家有什么ANSYS 或 Workbench Mechanical 相關的問題，可以隨時**我 ansys123@qq.com
手把手教你ansys函數加載.doc
【11月2-4日 北京 斯姆勒】ANSYS復雜裝配體結構非線性計算高級專題培訓
本次培訓基于ANSYS Workbench軟件深入講解結構非線性的基本原理，求解方法和計算收斂問題的解決方法。目前對于這方面的系統培訓比較缺乏，為了讓廣大結構設計人員掌握ANSYS Workbench平臺下Mechanical這個強大的結構非線性計算的模塊，特開設了“ANSYS復雜裝配體結構非線性計算高級專題培訓”。具體內容如下：
一、培訓目標：
（一）理解結構非線性的計算原理；
（二）掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）掌握結構非線性的計算方法；
（四）掌握解決結構接觸計算的熱點問題。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠；持本人學生證享有8.5折優惠。
三、主講老師簡介：
寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 