ANSYSWorkbench140超級學(xué)習(xí)手冊

第1章 ANSYSWorkbench14.0 概述本章從總體上對ANSYSWorkbench14.0自帶軟件包括構(gòu)造力學(xué)模塊ANSYSWorkbench14.0頻電磁場分析模塊AnsoftMaxwellAnsoftSimplorer、nCodeACP等。同時，本章還以SolidWorks軟件為例，介紹Workbench14.0與常見的CAD軟件進展集成的步驟及方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解ANSYSWorkbench軟件各模塊的功能；把握ANSYSWorkbench軟件與SolidWorks軟件的集成設(shè)置；把握ANSYSWorkbench平臺的常規(guī)設(shè)置，包括單位設(shè)置、外觀顏色設(shè)置等。ANSYS 軟件簡介ANSYS供給廣泛的工程仿真解決方案，這些方案可以對設(shè)計過程要求的任何場進展工程虛擬仿真。全球的諸多組織都信任ANSYS為它們的工程仿真軟件投資帶來最好的價值。ANSYS軟件是融構(gòu)造、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一、美國ANSYS公司開發(fā)，它能與多數(shù)CAD軟件接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換。軟件主要包括3個局部：前處理模塊，分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊供給了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶可以便利地構(gòu)造有限元模型。分析計算模塊包括構(gòu)造分析〔線性分析、非線性分析和高度非線性分析、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析力氣。后處理模塊可將計算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透亮及半透亮顯示〔可看到構(gòu)造內(nèi)部〕等圖形方式顯示出來，也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。ANSYS的特色功能如下。前后處理。①雙向參數(shù)互動的CAD接口；11ANSYSWorkbench14.0101.2ANSYS1.2ANSYSWorkbench14.011②智能網(wǎng)格生成器；③各種結(jié)果的數(shù)據(jù)處理；④各種結(jié)果的圖形及動畫顯示；⑤全自動生成計算報告。構(gòu)造靜力分析〔線性/非線性。迭層復(fù)合材料〔Tsai—Wu失效準(zhǔn)則、圖形化。①非線性分析力氣；②幾何非線性〔大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力強化、旋轉(zhuǎn)軟化、壓力載荷強化；③材料非線性〔70種非線性材料本構(gòu)模型，含彈塑性、蠕變、黏塑性、黏彈性、超彈性、非線性彈性、巖土和混凝土、膨脹材料、墊片材料、鑄鐵材料等；④單元〔或稱邊界/狀態(tài)〕非線性；⑤高級接觸單元〔點對點接觸、點對面接觸、剛對柔面面接觸、柔對柔面面接觸、線性接觸〔MPC〕等，支持大滑移和多種摩擦模型，支持多場耦合接觸。其他非線性單元〔旋轉(zhuǎn)鉸接單元、彈簧－阻尼器單元、膜殼單元等。動力學(xué)分析力氣。①模態(tài)分析〔自然模態(tài)分析、預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析、循環(huán)對稱模態(tài)、阻尼復(fù)模態(tài)、模態(tài)綜合分析；②諧響應(yīng)分析；③瞬態(tài)分析〔非線性、多種算法；④響應(yīng)譜和隨機振動分析〔單點譜、多點譜、功率譜；⑤轉(zhuǎn)子動力學(xué)分析。屈曲分析〔線性屈曲、非線性屈曲、循環(huán)對稱屈曲分析。高級對稱分析〔循環(huán)對稱模態(tài)分析、循環(huán)對稱構(gòu)造靜力分析、軸對稱、平面對稱和反對稱。斷裂力學(xué)分析〔應(yīng)力強度因子、J積分、裂紋尖端能量釋放率。通用疲乏分析。構(gòu)造熱分析局部Professiona。①穩(wěn)態(tài)溫度場〔熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射；②瞬態(tài)溫度場〔熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射、相變；③管流熱耦合；④支持簡潔熱載荷和邊界條件；⑤非線性特性〔接觸傳熱、非線性材料。耦合場分析局部及其他功能。①靜流體分析〔流固耦合靜動力分析。②聲學(xué)分析〔聲波在各種聲學(xué)介質(zhì)中的傳播、聲波的反射和吸取〔遠(yuǎn)場。③耦合場分析。設(shè)計優(yōu)化：多種優(yōu)化算法、多種關(guān)心工具。拓?fù)鋬?yōu)化：拓?fù)渫庑蝺?yōu)化、拓?fù)漕l率優(yōu)化。概率設(shè)計系統(tǒng)PD。①10種概率輸入?yún)?shù)；②參數(shù)的相關(guān)性；③兩種概率計算方法：蒙特卡羅法、響應(yīng)面法；④支持分布式并行計算；⑤可視化概率設(shè)計結(jié)果。其他有用技術(shù)。①P單元、子構(gòu)造、子模型分析技術(shù)；②單元生死分析技術(shù)；③專用單元〔螺栓單元、真實截面梁單元、外表效應(yīng)單元、軸對稱諧波單元等。二次開發(fā)特征。①ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APD；②用戶可編程特性UP；③用戶界面設(shè)計語言UID；④專用界面開發(fā)工具TCL/T；⑤外部命令。求解器：直接求解器、多種迭代求解器、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求解器和一個JCG求解器。AMG8CPU的共享式并行機〔CPU每增加一80%，對病態(tài)矩陣的處理性能優(yōu)越。ANSYS14.0驅(qū)動高性能計算運作HP。連續(xù)開發(fā)和供給世界一流的求解器技術(shù)；供給了針對簡潔仿真的多物理場耦合解決方案；整合了ANSYS的網(wǎng)格技術(shù)并產(chǎn)生統(tǒng)一的網(wǎng)格環(huán)境；通過對先進的軟硬件平臺的支持來實現(xiàn)對大規(guī)模問題的高效求解；連續(xù)改進最好的CAE集成環(huán)境——ANSYSWorkbench；連續(xù)融合先進的計算流體動力學(xué)技術(shù)。ANSYSWorkbench14.0 平臺及模塊1-2所示，此時可以單擊按鈕啟動Workbench14.0。ANSYSWorkbench14.0軟件平臺的啟動方法，如圖1-1所示；常常使用ANSYSWorkbench1-2所示，此時可以單擊按鈕啟動Workbench14.0。圖1-1 Workbench啟動路徑 圖1-2 Workbench快速啟動Workbench平臺界面啟動后的Workbench14.01-3所示。啟動軟件后，可以依據(jù)個人喜好設(shè)置下次啟動是否同時開啟導(dǎo)讀對話框，假設(shè)不想啟動導(dǎo)讀對話框，將導(dǎo)讀對話框底端的√去除即可。圖1-3 Workbench軟件平臺1-3所示，ANSYSWorkbench14.06工具箱Toolbo、工程工程窗口ProjectSchematic、信息窗口Messag〕及進程窗口Progres。菜單欄菜單欄包括File〔文件、View〔視圖、Tools〔工具、Units〔單位〕Help〔幫助〕44個菜單中包括的子菜單及命令詳述如下。File〔文件〕菜單File1-4File〔文件菜單中的常用命令進展簡潔介紹。New：建立一個的工程工程，在建立工程工程前，Workbench軟件會提示用戶是否需要保存當(dāng)前的工程工程。Open…：翻開一個已經(jīng)存在的工程工程，同樣會提示用戶是否需要保存當(dāng)前工程工程。Save：保存一個工程工程，同時為建立的工程工程命名。SaveAs…：將已經(jīng)存在的工程工程另存為一個的工程名稱。ImportImport1-5Import對話框中的文件類型欄中可以選擇多種文件類型。圖1-4 File文件菜單 圖1-5 Import支撐文件類型注：注：文件類型中的MaxwellProjectFile〔*.mxwl〕和SimplorerProjectFile〔*.asmp〕兩種文件需要安裝AnsoftMaxwell和AnsoftSimplorer兩個軟件才會消滅。Archive：將工程文件存檔，單擊Archive命令后，在彈出如圖1-6所示的SaveArchive1-7所示的ArchiveOptions對話框中勾選Archive按鈕將工程文件存檔，在Workbench14.0File菜單中單RestoreArchive命令即可將存檔文件讀取出來，這里不再贅述，請讀者自己完成。圖1-6 SaveArchive對話框View〔視圖〕菜單View菜單中相關(guān)命令如圖1-8View〔視圖〕菜單中的常用命令作簡要介紹。圖1-7 ArchiveOptions對話框 圖1-8 View菜單圖標(biāo)置于操作系統(tǒng)桌面上，同時在任務(wù)欄上的圖標(biāo)將消逝。假設(shè)將鼠標(biāo)移動到CompactMod〔簡潔模式Workbench14.0圖標(biāo)置于操作系統(tǒng)桌面上，同時在任務(wù)欄上的圖標(biāo)將消逝。假設(shè)將鼠標(biāo)移動到圖標(biāo)上，Workbench14.01-9所示的簡潔模式。ResetWorkspac〔復(fù)原操作平臺圖標(biāo)上，Workbench14.01-9所示的簡潔模式。ResetWindowLayout〔復(fù)原窗口布局Workbench14.0平臺窗口布局復(fù)原到初始狀態(tài)。Toolbo〔工具箱：單擊ToolboxToolbox取消前面的√，Toolbox〔工具箱〕將被掩藏。圖1-9 Workbench14.0簡潔模式ToolboxCustomizatio〔用戶自定義工具箱：單擊此命令將在窗口中彈出圖所示的ToolboxCustomization窗口，用戶可通過單擊各個模塊前面的√來選擇是否在Toolbox中顯示模塊。圖1-10 ToolboxCustomization窗口ProjectSchemati〔工程治理：單擊此命令來確定是否在Workbench工程治理窗口。File〔文件：單擊此命令會在Workbench14.0平臺下側(cè)彈出圖1-11所示的Files窗口，窗口中顯示了本工程工程中全部的文件及文件路徑等重要信息。圖1-11 Files窗口Propertie〔屬性C7ResultsWorkbench1-12所示的PropertiesofschematicC7：ResultsC7Results欄中的相關(guān)信息，此處不再贅述。圖1-12 PropertiesofschematicC7：Results窗口Tools〔工具〕菜單Tools1-13所示，下面對Tools中的常用命令進展介紹。RefreshProjec〔刷工程數(shù)據(jù)〔更也會刷板塊。UpdateProjec〔更工程數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)已更改，必需重生成板塊的數(shù)據(jù)輸出。LicensePreferenc〔參考注冊文件：單擊此命令后，會彈出圖1-14所示的注冊文件對話框。圖1-13 Tools菜單圖1-14 Release14.0 LicensePreferenceforUser對話框LaunchRemoteSolveManage〔加載遠(yuǎn)程求解治理器1-15所示的遠(yuǎn)程求解治理器對話框，在這里可以進城遠(yuǎn)程求解的提交工作。圖1-15 LaunchRemoteSolveManager對話框Option〔選項：單擊Option命令，彈出圖1-16所示的Options中主要包括以下選項卡。圖1-16 Options對話框①ProjectManagement〔工程治理〕選項卡：在圖1-16所示的選項卡中可以設(shè)置Workbench14.0平臺啟動的默認(rèn)名目和臨時文件的位置、是否啟動導(dǎo)讀對話框及是否加載聞信息等參數(shù)。②Appearance〔外觀〕選項卡：在圖1-17顏色、幾何圖形的邊等進展顏色設(shè)置。圖1-17 Appearance選項卡③RegionalandLanguageOptions〔區(qū)域和語言選項〕選項卡：通過圖1-18所示的選項卡可以設(shè)置Workbench14.0平臺的語言，其中包括德語、英語、法語及日語共4種。圖1-18 RegionalandLanguageOptions選項卡④GraphicsInteraction〔幾何圖形交互〕1-19所示的選項卡中可以設(shè)置鼠標(biāo)對圖形的操作，如平移、旋轉(zhuǎn)、放大、縮小、多體選擇等操作。圖1-19 GraphicsInteraction選項卡⑤Geometryimport〔幾何導(dǎo)入〕1-20所示的幾何導(dǎo)入選項卡中可以設(shè)置幾何編輯器的類型、分析類型及其他一些根本幾何設(shè)置選項。這里僅僅對Workbench14.0平臺一些常用的選項進展簡潔介紹，其余選項請讀者參考幫助文檔的相關(guān)內(nèi)容。Units〔單位〕菜單Units菜單如圖1-21所示，在此菜單中可以設(shè)置國際單位、米制單位、美制單位及用戶自定義單位，單擊UnitSystem〔單位設(shè)置系統(tǒng)，在彈出的圖1-22所示UnitSystems對話框中可以制定用戶寵愛的單位格式。圖1-20 Geometryimport選項卡圖1-21 Units菜單圖1-22 UnitSystems對話框Help〔幫助文檔〕菜單在幫助菜單中，軟件可實時地為用戶供給軟件操作及理論上的幫助。工具欄Workbench14.01-23圖1-23 工具欄工具箱工具箱〔Toolbox〕位于Workbench14.0平臺的左側(cè)，圖1-24所示為工具箱〔Toolbox〕44個模塊簡要介紹其包含的內(nèi)容。圖1-24 Toolbox〔工具箱〕AnalysisSystems〔分析系統(tǒng)〕分析系統(tǒng)中包括不同的分析類型，如靜力分析、熱分析、流體分析等，同時模塊中也包括用不同種求解器求解一樣分析的類型，如靜力分析就包括用ANSYS求解器分析和用Samcef1-25為分析系統(tǒng)中所包含的分析模塊的說明。注：注：AnalysisSystems〔分析模塊Maxwell2D〔二維電磁場分析模塊、Maxwell3D〔三維電磁場分析模塊、RMxprt〔電機分析模塊、Simplorer〔多領(lǐng)域系統(tǒng)分析模塊〕及nCode〔疲乏分析模塊。讀者單獨安裝此模塊。ComponentSystems〔組件系統(tǒng)〕組件系統(tǒng)包括應(yīng)用于各種領(lǐng)域的幾何建模工具及性能評估工具，組件系統(tǒng)包括的模塊1-26所示。圖1-25 AnalysisSystems〔分析系統(tǒng)〕 圖1-26 ComponentSystems〔組件系統(tǒng)〕CustomSystems〔用戶自定義系統(tǒng)〕在圖1-27所示的用戶自定義系統(tǒng)中Workbench14.0平臺還允許用戶自己定義常用的多物理場耦合分析模塊。DesignExploration〔設(shè)計優(yōu)化〕1-284種工具對零件產(chǎn)品的目標(biāo)值進展優(yōu)化設(shè)計及分析。圖1-27 CustomSystems〔用戶自定義系統(tǒng)〕 圖1-28 DesignExploration〔設(shè)計優(yōu)化〕下面用一個簡潔的實例來說明如何在用戶自定義系統(tǒng)中建立用戶自己的分析模塊。Step1啟動Workbench14.0后，單擊左側(cè)Toolbox〔工具箱〕→AnalysisSystem〔分析系統(tǒng)〕中的FluidFlow〔FLUENT〕模塊不放，直接拖曳到ProjectSchematic〔工程工程治理窗口〕1-29所示，此時會在ProjectSchematic〔工程工程治理窗口〕中生成一個如同Excel表格一樣的FLUENT分析流程圖表。注