ANSYSWorkbench140超级学习手册

第1章 ANSYSWorkbench14.0 概述本章从总体上对ANSYSWorkbench14.0自带软件包括构造力学模块ANSYSWorkbench14.0频电磁场分析模块AnsoftMaxwellAnsoftSimplorer、nCodeACP等。同时，本章还以SolidWorks软件为例，介绍Workbench14.0与常见的CAD软件进展集成的步骤及方法。学习目标：了解ANSYSWorkbench软件各模块的功能；把握ANSYSWorkbench软件与SolidWorks软件的集成设置；把握ANSYSWorkbench平台的常规设置，包括单位设置、外观颜色设置等。ANSYS 软件简介ANSYS供给广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进展工程虚拟仿真。全球的诸多组织都信任ANSYS为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。ANSYS软件是融构造、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一、美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换。软件主要包括3个局部：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块供给了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以便利地构造有限元模型。分析计算模块包括构造分析〔线性分析、非线性分析和高度非线性分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析力气。后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透亮及半透亮显示〔可看到构造内部〕等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。ANSYS的特色功能如下。前后处理。①双向参数互动的CAD接口；11ANSYSWorkbench14.0101.2ANSYS1.2ANSYSWorkbench14.011②智能网格生成器；③各种结果的数据处理；④各种结果的图形及动画显示；⑤全自动生成计算报告。构造静力分析〔线性/非线性。迭层复合材料〔Tsai—Wu失效准则、图形化。①非线性分析力气；②几何非线性〔大变形、大应变、应力强化、旋转软化、压力载荷强化；③材料非线性〔70种非线性材料本构模型，含弹塑性、蠕变、黏塑性、黏弹性、超弹性、非线性弹性、岩土和混凝土、膨胀材料、垫片材料、铸铁材料等；④单元〔或称边界/状态〕非线性；⑤高级接触单元〔点对点接触、点对面接触、刚对柔面面接触、柔对柔面面接触、线性接触〔MPC〕等，支持大滑移和多种摩擦模型，支持多场耦合接触。其他非线性单元〔旋转铰接单元、弹簧－阻尼器单元、膜壳单元等。动力学分析力气。①模态分析〔自然模态分析、预应力模态分析、循环对称模态、阻尼复模态、模态综合分析；②谐响应分析；③瞬态分析〔非线性、多种算法；④响应谱和随机振动分析〔单点谱、多点谱、功率谱；⑤转子动力学分析。屈曲分析〔线性屈曲、非线性屈曲、循环对称屈曲分析。高级对称分析〔循环对称模态分析、循环对称构造静力分析、轴对称、平面对称和反对称。断裂力学分析〔应力强度因子、J积分、裂纹尖端能量释放率。通用疲乏分析。构造热分析局部Professiona。①稳态温度场〔热传导、热对流、热辐射；②瞬态温度场〔热传导、热对流、热辐射、相变；③管流热耦合；④支持简洁热载荷和边界条件；⑤非线性特性〔接触传热、非线性材料。耦合场分析局部及其他功能。①静流体分析〔流固耦合静动力分析。②声学分析〔声波在各种声学介质中的传播、声波的反射和吸取〔远场。③耦合场分析。设计优化：多种优化算法、多种关心工具。拓扑优化：拓扑外形优化、拓扑频率优化。概率设计系统PD。①10种概率输入参数；②参数的相关性；③两种概率计算方法：蒙特卡罗法、响应面法；④支持分布式并行计算；⑤可视化概率设计结果。其他有用技术。①P单元、子构造、子模型分析技术；②单元生死分析技术；③专用单元〔螺栓单元、真实截面梁单元、外表效应单元、轴对称谐波单元等。二次开发特征。①ANSYS参数化设计语言APD；②用户可编程特性UP；③用户界面设计语言UID；④专用界面开发工具TCL/T；⑤外部命令。求解器：直接求解器、多种迭代求解器、特征值求解器。并行求解器。①分布式ANSYS〔Sparse和DistributedSparse〔直接求解器PCG求解器和一个JCG求解器。AMG8CPU的共享式并行机〔CPU每增加一80%，对病态矩阵的处理性能优越。ANSYS14.0驱动高性能计算运作HP。连续开发和供给世界一流的求解器技术；供给了针对简洁仿真的多物理场耦合解决方案；整合了ANSYS的网格技术并产生统一的网格环境；通过对先进的软硬件平台的支持来实现对大规模问题的高效求解；连续改进最好的CAE集成环境——ANSYSWorkbench；连续融合先进的计算流体动力学技术。ANSYSWorkbench14.0 平台及模块1-2所示，此时可以单击按钮启动Workbench14.0。ANSYSWorkbench14.0软件平台的启动方法，如图1-1所示；常常使用ANSYSWorkbench1-2所示，此时可以单击按钮启动Workbench14.0。图1-1 Workbench启动路径 图1-2 Workbench快速启动Workbench平台界面启动后的Workbench14.01-3所示。启动软件后，可以依据个人喜好设置下次启动是否同时开启导读对话框，假设不想启动导读对话框，将导读对话框底端的√去除即可。图1-3 Workbench软件平台1-3所示，ANSYSWorkbench14.06工具箱Toolbo、工程工程窗口ProjectSchematic、信息窗口Messag〕及进程窗口Progres。菜单栏菜单栏包括File〔文件、View〔视图、Tools〔工具、Units〔单位〕Help〔帮助〕44个菜单中包括的子菜单及命令详述如下。File〔文件〕菜单File1-4File〔文件菜单中的常用命令进展简洁介绍。New：建立一个的工程工程，在建立工程工程前，Workbench软件会提示用户是否需要保存当前的工程工程。Open…：翻开一个已经存在的工程工程，同样会提示用户是否需要保存当前工程工程。Save：保存一个工程工程，同时为建立的工程工程命名。SaveAs…：将已经存在的工程工程另存为一个的工程名称。ImportImport1-5Import对话框中的文件类型栏中可以选择多种文件类型。图1-4 File文件菜单 图1-5 Import支撑文件类型注：注：文件类型中的MaxwellProjectFile〔*.mxwl〕和SimplorerProjectFile〔*.asmp〕两种文件需要安装AnsoftMaxwell和AnsoftSimplorer两个软件才会消灭。Archive：将工程文件存档，单击Archive命令后，在弹出如图1-6所示的SaveArchive1-7所示的ArchiveOptions对话框中勾选Archive按钮将工程文件存档，在Workbench14.0File菜单中单RestoreArchive命令即可将存档文件读取出来，这里不再赘述，请读者自己完成。图1-6 SaveArchive对话框View〔视图〕菜单View菜单中相关命令如图1-8View〔视图〕菜单中的常用命令作简要介绍。图1-7 ArchiveOptions对话框 图1-8 View菜单图标置于操作系统桌面上，同时在任务栏上的图标将消逝。假设将鼠标移动到CompactMod〔简洁模式Workbench14.0图标置于操作系统桌面上，同时在任务栏上的图标将消逝。假设将鼠标移动到图标上，Workbench14.01-9所示的简洁模式。ResetWorkspac〔复原操作平台图标上，Workbench14.01-9所示的简洁模式。ResetWindowLayout〔复原窗口布局Workbench14.0平台窗口布局复原到初始状态。Toolbo〔工具箱：单击ToolboxToolbox取消前面的√，Toolbox〔工具箱〕将被掩藏。图1-9 Workbench14.0简洁模式ToolboxCustomizatio〔用户自定义工具箱：单击此命令将在窗口中弹出图所示的ToolboxCustomization窗口，用户可通过单击各个模块前面的√来选择是否在Toolbox中显示模块。图1-10 ToolboxCustomization窗口ProjectSchemati〔工程治理：单击此命令来确定是否在Workbench工程治理窗口。File〔文件：单击此命令会在Workbench14.0平台下侧弹出图1-11所示的Files窗口，窗口中显示了本工程工程中全部的文件及文件路径等重要信息。图1-11 Files窗口Propertie〔属性C7ResultsWorkbench1-12所示的PropertiesofschematicC7：ResultsC7Results栏中的相关信息，此处不再赘述。图1-12 PropertiesofschematicC7：Results窗口Tools〔工具〕菜单Tools1-13所示，下面对Tools中的常用命令进展介绍。RefreshProjec〔刷工程数据〔更也会刷板块。UpdateProjec〔更工程数据：数据已更改，必需重生成板块的数据输出。LicensePreferenc〔参考注册文件：单击此命令后，会弹出图1-14所示的注册文件对话框。图1-13 Tools菜单图1-14 Release14.0 LicensePreferenceforUser对话框LaunchRemoteSolveManage〔加载远程求解治理器1-15所示的远程求解治理器对话框，在这里可以进城远程求解的提交工作。图1-15 LaunchRemoteSolveManager对话框Option〔选项：单击Option命令，弹出图1-16所示的Options中主要包括以下选项卡。图1-16 Options对话框①ProjectManagement〔工程治理〕选项卡：在图1-16所示的选项卡中可以设置Workbench14.0平台启动的默认名目和临时文件的位置、是否启动导读对话框及是否加载闻信息等参数。②Appearance〔外观〕选项卡：在图1-17颜色、几何图形的边等进展颜色设置。图1-17 Appearance选项卡③RegionalandLanguageOptions〔区域和语言选项〕选项卡：通过图1-18所示的选项卡可以设置Workbench14.0平台的语言，其中包括德语、英语、法语及日语共4种。图1-18 RegionalandLanguageOptions选项卡④GraphicsInteraction〔几何图形交互〕1-19所示的选项卡中可以设置鼠标对图形的操作，如平移、旋转、放大、缩小、多体选择等操作。图1-19 GraphicsInteraction选项卡⑤Geometryimport〔几何导入〕1-20所示的几何导入选项卡中可以设置几何编辑器的类型、分析类型及其他一些根本几何设置选项。这里仅仅对Workbench14.0平台一些常用的选项进展简洁介绍，其余选项请读者参考帮助文档的相关内容。Units〔单位〕菜单Units菜单如图1-21所示，在此菜单中可以设置国际单位、米制单位、美制单位及用户自定义单位，单击UnitSystem〔单位设置系统，在弹出的图1-22所示UnitSystems对话框中可以制定用户宠爱的单位格式。图1-20 Geometryimport选项卡图1-21 Units菜单图1-22 UnitSystems对话框Help〔帮助文档〕菜单在帮助菜单中，软件可实时地为用户供给软件操作及理论上的帮助。工具栏Workbench14.01-23图1-23 工具栏工具箱工具箱〔Toolbox〕位于Workbench14.0平台的左侧，图1-24所示为工具箱〔Toolbox〕44个模块简要介绍其包含的内容。图1-24 Toolbox〔工具箱〕AnalysisSystems〔分析系统〕分析系统中包括不同的分析类型，如静力分析、热分析、流体分析等，同时模块中也包括用不同种求解器求解一样分析的类型，如静力分析就包括用ANSYS求解器分析和用Samcef1-25为分析系统中所包含的分析模块的说明。注：注：AnalysisSystems〔分析模块Maxwell2D〔二维电磁场分析模块、Maxwell3D〔三维电磁场分析模块、RMxprt〔电机分析模块、Simplorer〔多领域系统分析模块〕及nCode〔疲乏分析模块。读者单独安装此模块。ComponentSystems〔组件系统〕组件系统包括应用于各种领域的几何建模工具及性能评估工具，组件系统包括的模块1-26所示。图1-25 AnalysisSystems〔分析系统〕 图1-26 ComponentSystems〔组件系统〕CustomSystems〔用户自定义系统〕在图1-27所示的用户自定义系统中Workbench14.0平台还允许用户自己定义常用的多物理场耦合分析模块。DesignExploration〔设计优化〕1-284种工具对零件产品的目标值进展优化设计及分析。图1-27 CustomSystems〔用户自定义系统〕 图1-28 DesignExploration〔设计优化〕下面用一个简洁的实例来说明如何在用户自定义系统中建立用户自己的分析模块。Step1启动Workbench14.0后，单击左侧Toolbox〔工具箱〕→AnalysisSystem〔分析系统〕中的FluidFlow〔FLUENT〕模块不放，直接拖曳到ProjectSchematic〔工程工程治理窗口〕1-29所示，此时会在ProjectSchematic〔工程工程治理窗口〕中生成一个如同Excel表格一样的FLUENT分析流程图表。注