Ansys-Workbench详解教程课件

ANSYSWorkbench12.0

基础培训讲义（内部共享）1a2023/1/8ANSYSWorkbench12.0

基础培训讲义（内部共主要内容一、有限元基本概念

基本操作二、AnsysWorkbench有限元分析流程的操作软件介绍静力学分析与模态分析

FEA模型的建立

（本次培训不涉及非线性问题，所讲内容主要针对三维实体单元。）

2a2023/1/8主要内容一、有限元基本概念2a2023/1/8有限元基本概念

概念

把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元通过有限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷，并根据力的平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能够进行综合求解的整体。有限元法的基本思想—离散化。

节点单元载荷约束分析类型

3a2023/1/8有限元基本概念概念3a202有限元模型真实系统有限元模型

有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。定义4a有限元模型真实系统有限元模型有限元模型是真实系统理想化的节点和单元节点:空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。单元:一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。载荷约束5a节点和单元节点:空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相有限元法的分类位移法：以节点位移为基本未知量；力法：以节点力为基本未知量；混合法：一部分以节点位移为基本未知量，一部分以节点力为基本未知量。6a有限元法的分类位移法：以节点位移为基本未知量；6a有限元法的基本思想对弹性区域离散化将单元内任一节点位移通过函数表达（位移函数）建立单元方程进行单元集成，在节点上加外载荷力引入位移边界条件进行求解求解得到节点位移根据弹性力学公式得到单元应变、应力7a有限元法的基本思想对弹性区域离散化将单元内任一节点建立单元方有限元法的基本步骤1.结构离散；2.单元分析

a.建立位移函数

b.建立单元刚度方程

c.计算等效节点力3.进行单元集成；4.得到节点位移；5.根据弹性力学公式计算单元应变、应力。8a有限元法的基本步骤1.结构离散；8aANSYSWorkbench软件介绍

运行软件

操作界面简介基本操作分析流程的各项操作9a2023/1/8ANSYSWorkbench软件介绍运行软件运行软件方法一：从CAD软件中进入

方法二：单击开始菜单，选择程序命令；从Ansys程序组中选择

AnsysWorkbench程序。启动该软件后，出现一模块选择对话框。10a2023/1/8运行软件方法一：从CAD软件中进入10a2023/1/8操作界面介绍11a2023/1/8操作界面介绍11a2023/1/8菜单常用的几个菜单项为：

—“File>Save”

用来保存数据库文件：.dsdb

—“File>Clean”

用来删除数据库中的网格或结果

—“Edit>SelectAll”

用来选取窗口中当前的所有实体

—“Units”

用来改变单位

—“Tools>options”

用来定制或设置选项12a2023/1/8菜单常用的几个菜单项为：

—“File>Save”

工具条

常用工具条

图形工具条13a2023/1/8工具条13a2023/1/8结构树

结构树包含几何模型的信息和整个分析的相关过程。一般由Geometry、Connections、Mesh、分析类型和结果输出项组成，分析类型里包括载荷和约束的设置。说明分支全部被定义说明输入的数据不完整说明需要求解说明被抑制，不能被求解说明体或零件被隐藏14a2023/1/8结构树结构树包含几何模型的信息和整个分析14属性窗口

属性窗口提供了输入数据的列表，会根据选取分支的不同自动改变。白色区域:显示当前输入的数据。灰色区域:显示信息数据，不能被编辑。黄色区域:未完成的信息输入。

15a2023/1/8属性窗口属性窗口提供了输入数据的列表，图形窗口

模型和结果都将显示在这个区域中，包括：

GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview几个可以互相切换的窗口。16a2023/1/8图形窗口模型和结果都将显16a2023/1/8向导

作用：帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材料属性等基本分析步骤。显示：可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标控制其显示。17a2023/1/8向导作用：17a2023/1/8基本操作

创建、打开、保存文档复制、剪切、粘贴

图形窗口的显示视图显示结构树的显示操作界面的显示工具条的显示选择目标显示/隐藏旋转、平移、缩放18a2023/1/8基本操作创建、打开、保存文档18a2023/1/创建、打开、保存文档File菜单或者工具条的1、创建一个新文档。选择File—New命令。2、打开文档。选择File—Open命令。3、保存文档。选择File—Save或SaveAs命令，一般保存为.dsdb格式的文档。编辑目标用户可以对给定的目标进行复制、粘贴、剪切等常规操作。使用Edit菜单中的各项命令。19a2023/1/8创建、打开、保存文档File菜单或者工具条的19视图显示视图的显示主要在View菜单中进行控制。1、图形窗口

ShadeExteriorandEdges：轮廓线显示

Wireframe：线框显示

Ruler：显示标尺

Legend：显示图例

Triad：显示坐标图示20a2023/1/8视图显示视图的显示主要在View菜单中进行控制。20a202视图显示2、结构树ExpandAll：展开结构树CollapseEnvironments：折叠结构树CollapseModels：折叠结构树中的Models项3、工具条

NamedSelections：命名工具条UnitConversion：单位转换工具4、操作界面

Messages：Messages信息窗口SimulationWizard：向导

GraphicsAnnotations:注释SectionPlanes:截面信息窗口

ResetLayout:重新安排界面21a2023/1/8视图显示2、结构树21a2023/1/8选择目标

在Workbench中，目标是指点、线、面、体。1、单选确定目标为点、线、面、体的一种，点击对应的图标，单击按钮，选中SingleSelect，进入选择模式，利用鼠标左键在模型上点击进行目标的选取。2、框选与单选的方法类似，只需选择BoxSelect，再在图形窗口中按住左键、画矩形框进行选取。3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。22a2023/1/8选择目标在Workbench中，目标是指点显示/隐藏目标1、隐藏目标在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选项里选择，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一个目标，单击鼠标右键，选择来隐藏目标。当一个目标被隐藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。2、显示目标在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择GoTo—HiddenBodiesinTree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐藏的目标，以蓝色加亮方式显示，在结构树中选中该项，单击右键，选择显示该目标。23a2023/1/8显示/隐藏目标1、隐藏目标23a2023/1/8旋转、平移、缩放

通过工具条的实现上述操作，也可以利用鼠标和键盘相结合的方式进行操作平移：Ctrl+鼠标中键旋转：鼠标中键缩放：Shift+鼠标中键24a2023/1/8旋转、平移、缩放通过工具条的

有限元分析（FEA）工作的定位：开发流程的什么阶段进行？

FEA分析的目标：刚度/强度，位移/应力，模态…

材料屈服？网格细化？网格较为均匀。

分析领域：结构、热

分析类型：静力分析、模态分析

材料特性、载荷、约束

网格密度前处理：模型简化、建模技巧（对称性的利用）…制定分析方案25a2023/1/8有限元分析（FEA）工作的定位：开发流程的什么阶段进行？初步确定分析流程操作分析类型：静力分析、模态分析单元类型：壳单元、实体单元模型类型：零件、组件前处理建立、导入几何模型定义材料属性划分网格求解施加载荷和约束求解后处理查看结果得出结论检验结果的正确性26a初步确定分析流程操作分析类型：静力分析、模态分析单元类型：壳

1

导入模型

2

定义材料属性

3

设定网格划分参数并划分网格

4选择分析类型（StaticAnalysis、Modal…）

5

施加载荷与约束（设置边界条件）

6

设定求解参数并求解

7

后处理分析流程操作27a2023/1/81导入模型分析流程操作27a2023/1/81

导入模型方法一：直接从所支持的CAD软件系统进入。方法二：右击Geometry------replaceGeometry

28a2023/1/81导入模型方法一：直接从所支持的CAD软件系统进入。28a模型处理两个概念：CAD模型

&FEA模型CAD模型的处理：可直接删除的特征——螺纹孔、小孔、小边、狭小面、小凸台、小槽等；CAD几何建模的参数化考虑对称性的建模：（几何结构对称、载荷和约束也对称）29a2023/1/8模型处理29a2023/1/82

定义材料属性1、双击ComponentSystems中的EngineeringData。2、

右击EngineeringData----edit3、选择view中outline、properties,把GeneralMaterials等中的材料添加到EngineeringData中，修改Density密度、Young’smodulus杨氏模量、Poisson’sRatio泊松比、热膨胀系数等参数。4、点击ReturntoProject5、右击Model----Update6、右击Model-----edit7、在模型的Material----Assignment右面的箭头可选择材料注：软件默认的材料是StructuralSteel。

30a2023/1/82定义材料属性1、双击ComponentSystems中定义材料属性4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。

–假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的；模态分析中同样需要定义材料密度。

31a2023/1/8定义材料属性4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨3

网格控制目的：实现几何模型有限元模型的转化原则：整体网格控制局部网格细化

32a2023/1/83网格控制目的：实现几何模型网格控制整体网格：

Relevance（-100~100）、RelevanceCenter（coarse~fine）局部细化：支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。

33a2023/1/8网格控制整体网格：33a2023/1/8网格控制

具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的大小（Sizing）。其余一些网格控制项的意义：

Refinement—细化网格MappedFaceMeshing—映射网格；

34a2023/1/8网格控制具体操作：选中结构树的Mesh项，点击网格划分三维实体的四面体（Tetrahedron）单元划分三维实体的六面体（Hexahedron）单元划分35a网格划分三维实体的四面体（Tetrahedron）单元划分三4

选择分析类型

静力学分析(StaticAnalysis)

：

计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的影响。

载荷——外部施加的作用力与压力；稳态的惯性力（重力、离心力）；强迫位移；

温度载荷。

36a2023/1/84选择分析类型静力学分析(StaticAnalysis4

选择分析类型

模态分析

(Modal)

：用于确定结构或部件的振动特性，即结构的固有频率和振型

线性的、忽略系统阻尼对其自身振动特性的影响、任何所施加的力载荷在模态分析中都不考虑。

*有预应力结构的模态分析：

先进行结构静力学分析，之后在模态分析初始条件(InitialCondition)设置中指明结构预应力值来自前期静力分析结果。

37a2023/1/84选择分析类型模态分析(Modal)：37a20235

设置边界条件

边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实体上，通过节点和单元进行传递。载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、热分析等），以下以静力分析为例进行说明。38a2023/1/85设置边界条件边界条件的设置包括载荷和约束的设置边界条件1、类型选中结构树中的StaticStructural，单击鼠标右键选取Insert，弹出各种载荷和约束。39a2023/1/8设置边界条件1、类型39a2023/1/8设置边界条件2、载荷操作：（1）添加载荷项。选中结构树中的StaticStructural，单击右键选取Insert，在弹出的选择框中选取载荷类型。（2）设置载荷值和方向。选中上一步添加的载荷，在属性窗口中进行设置。

40a2023/1/8设置边界条件2、载荷40a2023/1/8设置边界条件载荷在属性窗口中的设置：

Geometry：选择载荷施加位置

DefineBy：载荷施加的方式分量方式（Components）矢量方式（Vector）。Components方式

CoordinateSystem：选取坐标系

X、Y、ZComponent：X、Y、Z方向载荷大小41a2023/1/8设置边界条件载荷在属性窗口中的设置：41a2023/1/8设置边界条件Vector方式

Magnitude：载荷大小

Direction：载荷方向。可以采用三种方式：

a、垂直于平面，或沿柱面的轴线方向

b、沿着直边，或垂直于柱面边缘

c、两点定义矢量如果矢量指向了相反的方向，用图形窗口中的箭头来调换，调整好以后，点击Apply。3、约束约束的施加方式与载荷基本相同，选取几何模型上的具体部位，施以适当的约束即可。42a2023/1/8设置边界条件Vector方式42a2023/1/8载荷和约束–惯性载荷•这些载荷作用在整个系统中•需要用到质量的时候密度是必须的–结构载荷•这种载荷是作用在系统部分结构上的力或者力矩–结构支撑•这些是利用约束来防止部分范围内的移动

–热载荷43a2023/1/8载荷和约束–惯性载荷43a2023/1/8载荷（Loads）和约束压力载荷：（Pressure）–压力只能施加在表面并且通常与表面的法向一致–正值代表进入表面（例如压缩），负值代表从表面出来（例如抽气等）–压力的单位为每个单位面积上力的大小力载荷：(Force)–力可以施加在结构的最外面，边缘或者表面。–力将分布到整个结构当中去。这就意味着假如一个力施加到两个同样的表面上，每个表面将承受这个力的一半。–力可以通过定义矢量，大小以及分量来施加。44a2023/1/8载荷（Loads）和约束压力载荷：（Pressure）44a载荷（Loads）和约束力矩载荷:

(Moment)–对于实体，力矩可以施加在任意表面–假如选择了多个表面，那么力矩将分摊在这些表面上。–力矩可以用矢量及其大小或者分量来定义。当用矢量表示时，其遵守右手法则。远端载荷:

(RemoteForce)–允许用户在面或者边上施加偏置的力–用户设定力的初始位置（利用顶点，圆或者x,y,z的坐标）–力可以通过向量和幅值或者分量来定义–这个在面上将得到一个等效的力加上由于偏置的力所引起的力矩–这个力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩45a2023/1/8载荷（Loads）和约束力矩载荷:(Moment)45a2载荷（Loads）和约束轴承载荷:

(BearingLoad)–轴承载荷仅适用于圆柱形表面。其径向分量将根据投影面积来分布压力载荷。–一个圆柱表面只能施加一个轴承载荷。假如一个圆柱表面切分为两个部分，那么在施加轴承载荷的时候一定要保证这两个柱面都要选中。46a2023/1/8载荷（Loads）和约束轴承载荷:(BearingLoa载荷和约束(Supports)固定约束:

(FixedSupport)–在顶点、边缘或面上约束所有的自由度–对于实体，限制x、y和z的平移给定位移:

(Displacement)–在顶点、边缘或面上给定已知的位移–允许在x、y和z方向给予强制位移–输入“0”代表此方向上即被约束–不设定某个方向的值则意味着实体在这个方向上自由运动47a2023/1/8载荷和约束(Supports)固定约束:(FixedSu载荷和约束(Supports)无摩擦约束:

(FrictionlessSupport)–在面上施加法向约束–切向自由圆柱面约束:

(CylindricalSupport)–施加在圆柱表面–用户可以指定是轴向，径向或者切向约束–仅仅适用于小变形（线性）分析48a2023/1/8载荷和约束(Supports)无摩擦约束:(Frictio6

求解

求解在结构树的Solution分支下进行。（1）在Solution分支中添加结果输出项。在静力学分析中，一般选取

Von-Mises

（等效应力）、

TotalDeformed（总体变形）为结果对象。（2）点击工具条中的Solve按钮或选中Solution点击右键选择Solve

便可进行求解。49a2023/1/86求解求解在结构树的Solution分支下进行。49a2多种模型分析比较如StaticStructural静力分析：

右击StaticStructural---duplicate,在新出现的分析中右击Geometry----update,只有这个模型更新，其他的不变，可以比较不同结构的优劣。50a2023/1/8多种模型分析比较如StaticStructural静力分析7后处理

后处理主要进行结果的查看和统计，是整个有限元分析至关重要的一步。1、显示方式求解完成后，选中结果输出项，在工具条中出现各种后处理工具。云图显示动画显示51a2023/1/87后处理后处理主要进行结果的查看和统计，是整后处理（1）云图显示Geometry按钮、Contours按钮、Edges按钮

Geometry按钮有四种可供选择的形式:52a2023/1/8后处理（1）云图显示52a2023/1/8后处理

在“SlicePlane”显示模式下，切片的面可以被添加或者编辑。添加一个切片面：选择图标，在属性窗口中出现定义切片面的窗口，然后点击鼠标左键选择一起始点，然后按住鼠标左键拖动选择另一点，创建的路径将定义切片面。编辑一个切片面：拖拽图形窗口中切线的中点图标，可以动态显示云图。切片面定义窗口中，单击切片面名称然后单击移走平面。53a2023/1/8后处理在“SlicePlane”显示模式下，后处理Contours按钮该控制云图显示方法，共有四种可供选择的方法：54a2023/1/8后处理Contours按钮54a2023/1/8后处理Edges按钮55a2023/1/8后处理Edges按钮55a2023/1/8后处理最大最小值探测通过选择“Maximum/Minimum”按钮，在模型上显示最大/最小值发生的位置；取消选择“Maximum/Minimum”按钮，“max/min”标签将被移走。通过选择Probe工具按钮，在模型上移动鼠标，可以查询模型上任意位置的结果。在模型上所需位置点击鼠标左键可以添加一个注释，选择Label工具按钮可删除不想要的注释。动画控制

动画控制工具栏允许用户去播放、暂停和停止播放动画。可以改变动画的帧数和速度，ExportVideoFile能将动画保存为AVI格式。56a2023/1/8后处理最大最小值探测56a2023/1/8后处理多窗口显示当显示多窗口时，单击每个窗口，然后在Solution分支中选择、所需观察的应力输出项，在该窗口即显示该应力结果，使用多窗口显示是很有用的,能同时观察数个结果。57a2023/1/8后处理多窗口显示57a2023/1/8后处理2、导出结果（1）输出结果选中结构树中欲输出的结果项，点击右键选择Export，出现一对话框提示用户保存文件的类型：ExcelFile（.xls）、TextFile（.txt）。58a2023/1/8后处理2、导出结果58a2023/1/8后处理（2）输出报告

AnsysWorkbench可以自动生成分析报告，用户可以从工具栏中添加图片和注释。图片和注释可以添加在任何一个分支中。先选择分支，点击相应的图片和注释工具按钮。添加完图片和注释后，选择ReportPreview产生HTML报告，添加的图片和注释都会在报告中出现。59a2023/1/8后处理（2）输出报告59a2023/1/8后处理（3）保存报告 为了防止被覆盖，用户需要对报告进行保存。报告可以以HTML的形式通过多个渠道或内部的网络服务器发表或者导入到Word或Powerpoint中。60a2023/1/8后处理（3）保存报告 60a2023/1/8

操作实例1、使用Proe打开横梁模型。将需要施加载荷的平面画出凸台。2、从proe的“ANSYS12.0”进入workbench。61a2023/1/8操作实例1、使用Proe打开3、双击staticstructural,进行静力分析62a2023/1/83、双击staticstructural,进行静力分析624、设置材料属性63a2023/1/84、设置材料属性63a2023/1/864a2023/1/864a2023/1/85、选择模型65a2023/1/85、选择模型65a2023/1/86、划分网格1、将零件材料选为“huagangyan”2、mesh插入“sizing”和“method”，sizing值为20mm，method为hexdominant3、右击mesh----generatemesh66a2023/1/86、划分网格1、将零件材料选为“huagangyan”66a7、添加约束、载荷和所需结果67a2023/1/87、添加约束、载荷和所需结果67a2023/1/88、分析结果整体变形68a2023/1/88、分析结果整体变形68a2023/1/8应力69a2023/1/8应力69a2023/1/89、生成报告并保存70a2023/1/89、生成报告并保存70a2023/1/8谢谢!71a2023/1/871a2023/1/8ANSYSWorkbench12.0

基础培训讲义（内部共享）72a2023/1/8ANSYSWorkbench12.0

基础培训讲义（内部共主要内容一、有限元基本概念

基本操作二、AnsysWorkbench有限元分析流程的操作软件介绍静力学分析与模态分析

FEA模型的建立

（本次培训不涉及非线性问题，所讲内容主要针对三维实体单元。）

73a2023/1/8主要内容一、有限元基本概念2a2023/1/8有限元基本概念

概念

把一个原来是连续的物体划分为有限个单元，这些单元通过有限个节点相互连接，承受与实际载荷等效的节点载荷，并根据力的平衡条件进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合成能够进行综合求解的整体。有限元法的基本思想—离散化。

节点单元载荷约束分析类型

74a2023/1/8有限元基本概念概念3a202有限元模型真实系统有限元模型

有限元模型是真实系统理想化的数学抽象。定义75a有限元模型真实系统有限元模型有限元模型是真实系统理想化的节点和单元节点:空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。单元:一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、面或实体以及二维或三维的单元等种类。有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。载荷约束76a节点和单元节点:空间中的坐标位置，具有一定自由度和存在相有限元法的分类位移法：以节点位移为基本未知量；力法：以节点力为基本未知量；混合法：一部分以节点位移为基本未知量，一部分以节点力为基本未知量。77a有限元法的分类位移法：以节点位移为基本未知量；6a有限元法的基本思想对弹性区域离散化将单元内任一节点位移通过函数表达（位移函数）建立单元方程进行单元集成，在节点上加外载荷力引入位移边界条件进行求解求解得到节点位移根据弹性力学公式得到单元应变、应力78a有限元法的基本思想对弹性区域离散化将单元内任一节点建立单元方有限元法的基本步骤1.结构离散；2.单元分析

a.建立位移函数

b.建立单元刚度方程

c.计算等效节点力3.进行单元集成；4.得到节点位移；5.根据弹性力学公式计算单元应变、应力。79a有限元法的基本步骤1.结构离散；8aANSYSWorkbench软件介绍

运行软件

操作界面简介基本操作分析流程的各项操作80a2023/1/8ANSYSWorkbench软件介绍运行软件运行软件方法一：从CAD软件中进入

方法二：单击开始菜单，选择程序命令；从Ansys程序组中选择

AnsysWorkbench程序。启动该软件后，出现一模块选择对话框。81a2023/1/8运行软件方法一：从CAD软件中进入10a2023/1/8操作界面介绍82a2023/1/8操作界面介绍11a2023/1/8菜单常用的几个菜单项为：

—“File>Save”

用来保存数据库文件：.dsdb

—“File>Clean”

用来删除数据库中的网格或结果

—“Edit>SelectAll”

用来选取窗口中当前的所有实体

—“Units”

用来改变单位

—“Tools>options”

用来定制或设置选项83a2023/1/8菜单常用的几个菜单项为：

—“File>Save”

工具条

常用工具条

图形工具条84a2023/1/8工具条13a2023/1/8结构树

结构树包含几何模型的信息和整个分析的相关过程。一般由Geometry、Connections、Mesh、分析类型和结果输出项组成，分析类型里包括载荷和约束的设置。说明分支全部被定义说明输入的数据不完整说明需要求解说明被抑制，不能被求解说明体或零件被隐藏85a2023/1/8结构树结构树包含几何模型的信息和整个分析14属性窗口

属性窗口提供了输入数据的列表，会根据选取分支的不同自动改变。白色区域:显示当前输入的数据。灰色区域:显示信息数据，不能被编辑。黄色区域:未完成的信息输入。

86a2023/1/8属性窗口属性窗口提供了输入数据的列表，图形窗口

模型和结果都将显示在这个区域中，包括：

GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview几个可以互相切换的窗口。87a2023/1/8图形窗口模型和结果都将显16a2023/1/8向导

作用：帮助用户设置分析过程中的基本步骤，如选择分析类型、定义材料属性等基本分析步骤。显示：可以通过菜单View中的Windows选项或常用工具条中的图标控制其显示。88a2023/1/8向导作用：17a2023/1/8基本操作

创建、打开、保存文档复制、剪切、粘贴

图形窗口的显示视图显示结构树的显示操作界面的显示工具条的显示选择目标显示/隐藏旋转、平移、缩放89a2023/1/8基本操作创建、打开、保存文档18a2023/1/创建、打开、保存文档File菜单或者工具条的1、创建一个新文档。选择File—New命令。2、打开文档。选择File—Open命令。3、保存文档。选择File—Save或SaveAs命令，一般保存为.dsdb格式的文档。编辑目标用户可以对给定的目标进行复制、粘贴、剪切等常规操作。使用Edit菜单中的各项命令。90a2023/1/8创建、打开、保存文档File菜单或者工具条的19视图显示视图的显示主要在View菜单中进行控制。1、图形窗口

ShadeExteriorandEdges：轮廓线显示

Wireframe：线框显示

Ruler：显示标尺

Legend：显示图例

Triad：显示坐标图示91a2023/1/8视图显示视图的显示主要在View菜单中进行控制。20a202视图显示2、结构树ExpandAll：展开结构树CollapseEnvironments：折叠结构树CollapseModels：折叠结构树中的Models项3、工具条

NamedSelections：命名工具条UnitConversion：单位转换工具4、操作界面

Messages：Messages信息窗口SimulationWizard：向导

GraphicsAnnotations:注释SectionPlanes:截面信息窗口

ResetLayout:重新安排界面92a2023/1/8视图显示2、结构树21a2023/1/8选择目标

在Workbench中，目标是指点、线、面、体。1、单选确定目标为点、线、面、体的一种，点击对应的图标，单击按钮，选中SingleSelect，进入选择模式，利用鼠标左键在模型上点击进行目标的选取。2、框选与单选的方法类似，只需选择BoxSelect，再在图形窗口中按住左键、画矩形框进行选取。3、在结构树中的Geometry分支中进行选择。屏幕下方的状态条中将显示被选择的目标的信息。93a2023/1/8选择目标在Workbench中，目标是指点显示/隐藏目标1、隐藏目标在图形窗口的模型上选择一个目标，单击鼠标右键，在弹出的选项里选择，该目标即被隐藏。用户还可以在结构树中选取一个目标，单击鼠标右键，选择来隐藏目标。当一个目标被隐藏时，该目标在结构树的显示亮度会变暗。2、显示目标在图形窗口中单击鼠标右键，在弹出的选项里选择GoTo—HiddenBodiesinTree，系统自动在结构树Geometry项中弹出被隐藏的目标，以蓝色加亮方式显示，在结构树中选中该项，单击右键，选择显示该目标。94a2023/1/8显示/隐藏目标1、隐藏目标23a2023/1/8旋转、平移、缩放

通过工具条的实现上述操作，也可以利用鼠标和键盘相结合的方式进行操作平移：Ctrl+鼠标中键旋转：鼠标中键缩放：Shift+鼠标中键95a2023/1/8旋转、平移、缩放通过工具条的

有限元分析（FEA）工作的定位：开发流程的什么阶段进行？

FEA分析的目标：刚度/强度，位移/应力，模态…

材料屈服？网格细化？网格较为均匀。

分析领域：结构、热

分析类型：静力分析、模态分析

材料特性、载荷、约束

网格密度前处理：模型简化、建模技巧（对称性的利用）…制定分析方案96a2023/1/8有限元分析（FEA）工作的定位：开发流程的什么阶段进行？初步确定分析流程操作分析类型：静力分析、模态分析单元类型：壳单元、实体单元模型类型：零件、组件前处理建立、导入几何模型定义材料属性划分网格求解施加载荷和约束求解后处理查看结果得出结论检验结果的正确性97a初步确定分析流程操作分析类型：静力分析、模态分析单元类型：壳

1

导入模型

2

定义材料属性

3

设定网格划分参数并划分网格

4选择分析类型（StaticAnalysis、Modal…）

5

施加载荷与约束（设置边界条件）

6

设定求解参数并求解

7

后处理分析流程操作98a2023/1/81导入模型分析流程操作27a2023/1/81

导入模型方法一：直接从所支持的CAD软件系统进入。方法二：右击Geometry------replaceGeometry

99a2023/1/81导入模型方法一：直接从所支持的CAD软件系统进入。28a模型处理两个概念：CAD模型

&FEA模型CAD模型的处理：可直接删除的特征——螺纹孔、小孔、小边、狭小面、小凸台、小槽等；CAD几何建模的参数化考虑对称性的建模：（几何结构对称、载荷和约束也对称）100a2023/1/8模型处理29a2023/1/82

定义材料属性1、双击ComponentSystems中的EngineeringData。2、

右击EngineeringData----edit3、选择view中outline、properties,把GeneralMaterials等中的材料添加到EngineeringData中，修改Density密度、Young’smodulus杨氏模量、Poisson’sRatio泊松比、热膨胀系数等参数。4、点击ReturntoProject5、右击Model----Update6、右击Model-----edit7、在模型的Material----Assignment右面的箭头可选择材料注：软件默认的材料是StructuralSteel。

101a2023/1/82定义材料属性1、双击ComponentSystems中定义材料属性4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨氏模量以及泊松比。

–假如有任何惯性载荷，密度是必须要定义的；模态分析中同样需要定义材料密度。

102a2023/1/8定义材料属性4、在线性静力结构分析当中，材料属性只需要定义杨3

网格控制目的：实现几何模型有限元模型的转化原则：整体网格控制局部网格细化

103a2023/1/83网格控制目的：实现几何模型网格控制整体网格：

Relevance（-100~100）、RelevanceCenter（coarse~fine）局部细化：支撑处、载荷施加位置、应力变化较大的地方。

104a2023/1/8网格控制整体网格：33a2023/1/8网格控制

具体操作：选中结构树的Mesh项，点击鼠标右键，选择Insert，弹出对网格进行控制的各分项，一般只需设置网格的形式（Method）和单元的大小（Sizing）。其余一些网格控制项的意义：

Refinement—细化网格MappedFaceMeshing—映射网格；

105a2023/1/8网格控制具体操作：选中结构树的Mesh项，点击网格划分三维实体的四面体（Tetrahedron）单元划分三维实体的六面体（Hexahedron）单元划分106a网格划分三维实体的四面体（Tetrahedron）单元划分三4

选择分析类型

静力学分析(StaticAnalysis)

：

计算在固定不变的载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻尼的影响，如结构受随时间变化载荷的影响。

载荷——外部施加的作用力与压力；稳态的惯性力（重力、离心力）；强迫位移；

温度载荷。

107a2023/1/84选择分析类型静力学分析(StaticAnalysis4

选择分析类型

模态分析

(Modal)

：用于确定结构或部件的振动特性，即结构的固有频率和振型

线性的、忽略系统阻尼对其自身振动特性的影响、任何所施加的力载荷在模态分析中都不考虑。

*有预应力结构的模态分析：

先进行结构静力学分析，之后在模态分析初始条件(InitialCondition)设置中指明结构预应力值来自前期静力分析结果。

108a2023/1/84选择分析类型模态分析(Modal)：37a20235

设置边界条件

边界条件的设置包括载荷和约束的施加，都作用在几何实体上，通过节点和单元进行传递。载荷和约束是在所选择的分析类型的分支（如模态分析、热分析等），以下以静力分析为例进行说明。109a2023/1/85设置边界条件边界条件的设置包括载荷和约束的设置边界条件1、类型选中结构树中的StaticStructural，单击鼠标右键选取Insert，弹出各种载荷和约束。110a2023/1/8设置边界条件1、类型39a2023/1/8设置边界条件2、载荷操作：（1）添加载荷项。选中结构树中的StaticStructural，单击右键选取Insert，在弹出的选择框中选取载荷类型。（2）设置载荷值和方向。选中上一步添加的载荷，在属性窗口中进行设置。

111a2023/1/8设置边界条件2、载荷40a2023/1/8设置边界条件载荷在属性窗口中的设置：

Geometry：选择载荷施加位置

DefineBy：载荷施加的方式分量方式（Components）矢量方式（Vector）。Components方式

CoordinateSystem：选取坐标系

X、Y、ZComponent：X、Y、Z方向载荷大小112a2023/1/8设置边界条件载荷在属性窗口中的设置：41a2023/1/8设置边界条件Vector方式

Magnitude：载荷大小

Direction：载荷方向。可以采用三种方式：

a、垂直于平面，或沿柱面的轴线方向

b、沿着直边，或垂直于柱面边缘

c、两点定义矢量如果矢量指向了相反的方向，用图形窗口中的箭头来调换，调整好以后，点击Apply。3、约束约束的施加方式与载荷基本相同，选取几何模型上的具体部位，施以适当的约束即可。113a2023/1/8设置边界条件Vector方式42a2023/1/8载荷和约束–惯性载荷•这些载荷作用在整个系统中•需要用到质量的时候密度是必须的–结构载荷•这种载荷是作用在系统部分结构上的力或者力矩–结构支撑•这些是利用约束来防止部分范围内的移动

–热载荷114a2023/1/8载荷和约束–惯性载荷43a2023/1/8载荷（Loads）和约束压力载荷：（Pressure）–压力只能施加在表面并且通常与表面的法向一致–正值代表进入表面（例如压缩），负值代表从表面出来（例如抽气等）–压力的单位为每个单位面积上力的大小力载荷：(Force)–力可以施加在结构的最外面，边缘或者表面。–力将分布到整个结构当中去。这就意味着假如一个力施加到两个同样的表面上，每个表面将承受这个力的一半。–力可以通过定义矢量，大小以及分量来施加。115a2023/1/8载荷（Loads）和约束压力载荷：（Pressure）44a载荷（Loads）和约束力矩载荷:

(Moment)–对于实体，力矩可以施加在任意表面–假如选择了多个表面，那么力矩将分摊在这些表面上。–力矩可以用矢量及其大小或者分量来定义。当用矢量表示时，其遵守右手法则。远端载荷:

(RemoteForce)–允许用户在面或者边上施加偏置的力–用户设定力的初始位置（利用顶点，圆或者x,y,z的坐标）–力可以通过向量和幅值或者分量来定义–这个在面上将得到一个等效的力加上由于偏置的力所引起的力矩–这个力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩116a2023/1/8载荷（Loads）和约束力矩载荷:(Moment)45a2载荷（Loads）和约束轴承载荷:

(BearingLoad)–轴承载荷仅适用于圆柱形表面。其径向分量将根据投影面积来分布压力载荷。–一个圆柱表面只能施加一个轴承载荷。假如一个圆柱表面切分为两个部分，那么在施加轴承载荷的时候一定要保证这两个柱面都要选中。117a2023/1/8载荷（Loads）和约束轴承载荷:(BearingLoa载荷和约束(Supports)固定约束:

(FixedSupport)–在顶点、边缘或面上约束所有的自由度–对于实体，限制x、y和z的平移给定位移:

(Displacement)–在顶点、边缘或面上给定已知的位移–允许在x、y和z方向给予强制位移–输入“0”代表此方向上即被约束–不设定某个方向的值则意味着实体在这个方向上自由运动118a2023/1/8载荷和约束(Supports)固定约束:(FixedSu载荷和约束(Supports)无摩擦约束:

(FrictionlessSupport)–在面上施加法向约束–切向自由圆柱面约束:

(CylindricalSupport)–施加在圆柱表面–用户可以指定是轴向，径向或者切向约束–仅仅适用于小变形（线性）分析119a2023/1/8载荷和约束(Supports)无摩擦约束:(Frictio6

求解

求解在结构树的Solution分支下进行。（1）在Solution分支中添加结果输出项。在静力学分析中，一般选取

Von-Mises

（等效应力）、

TotalDeformed（总体变形）为结果对象。（2）点击工具条中的Solve按钮或选中Solution点击右键选择Solve

便可进行求解。120a2023/1/86