ANSYS_Workbench130实用案例分析

Workbench实例入门下面将通过一个简单的分析案例，让读者对ANSYSWorkbench13.0有一个初步的了解，在学习时无需了解操作步骤的每一项内容，这些内容在后面的章节中将有详细的介绍，读者仅需按照操作步骤学习，了解ANSYSWorkbench有限元分析的基本流程即可。1.5.1案例介绍某如图1-24所示不锈钢钢板尺寸为320mmX50mmX20mm，其中一端为固定，另一端为自由状态，同时在一面上分布有均布载荷q=0.2MPa，请用ANSYSWorkbench求解出应力与应变的分布云图。1.5.2启动Workbench并建立分析项目（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS13.0→Workbench命令，启动ANSYSWorkbench13.0，进入主界面。（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Componentsystems→Symmetry（几何体）选项，即可在项目管理区创建分析项目A，如图1-25所示。图1-24案例问题图1-25创建分析项目A（3）在工具箱中的AnalysisSystem→StaticStructural上按住鼠标左键拖曳到项目管理区中，当项目A的Symmetry红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的项数据可共享，如图1-26所示。图1-26创建分析项目提示：本例是线性静态结构分析，创建项目时可直接创建项目B，而不创建项目A，几何体的导入可在项目B中的B3栏Geometry中导入创建。本例的创建方法在对同一模型进行不同的分析时会经常用到。1.5.3导入创建几何体（1）在A2栏的Geometry上点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择ImportGeometry→Browse命令，如图1-27所示，此时会弹出“打开”对话框。（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入char01-01几何体文件，如图1-28所示，此时A2栏Geometry后的变为，表示实体模型已经存在。图1-27导入几何体图1-28“打开”对话框（3）双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入到DesignModeler界面，此时设计树种Import1前显示，表示需要生成，图形窗口中没有图形显示，如图1-29所示。（4）单击（生成）按钮，即可显示生成的几何体，如图1-30所示，此时可在几何体上进行其它的操作，本例无需进行操作。（5）单击DesignModeler界面右上角的（关闭）按钮，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面。图1-29生成前的DesignModeler界面图1-30生成后的DesignModeler界面1.5.4添加材料库（1）双击项目B中的B2栏EngineeringData项，进入如图1-31所示的材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。图1-31材料参数设置界面（2）在界面的空白处单击鼠标右键，弹出快捷菜单中选择EngineeringDataSources（工程数据源），此时的界面会变为如图1-32所示的界面。原界面窗口中的OutlineofSchematicB2:EngineeringData消失，取代以EngineeringDataSources及OutlineofFavorites。图1-32材料参数设置界面（3）在EngineeringDataSources表中选择A3栏GeneralMaterials，然后单击OutlineofFavorites表中A8栏StainlessSteel（不锈钢）后的B8栏的（添加），此时在C8栏中会显示（使用中的）标识，如图1-33所示，标识材料添加成功。（4）同步骤（2），在界面的空白处单击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择EngineeringDataSources（工程数据源），返回到初始界面中。（5）根据实际工程材料的特性，在PropertiesofOutlineRow3:StainlessSteel表中可以修改材料的特性，如图1-34所示，本实例采用的是默认值。提示：用户也可以通过在EngineeringData窗口中自行创建新材料添加到模型库中，这在后面的讲解中会有涉及，本实例不介绍。图1-33添加材料图1-34材料参数修改窗口（6）单击工具栏中的按钮，返回到Workbench主界面，材料库添加完毕。1.5.4添加模型材料属性（1）双击主界面项目管理区项目B中的B3栏Model项，进入如图1-35所示Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作。提示：此时分析树Geometry前显示的为问号，表示数据不完全，需要输入完整的数据。本例是因为没有为模型添加材料的缘故。图1-35Mechanical界面（2）选择Mechanical界面左侧Outlines（分析树）中Geometry选项下的Char01-01，此时即可在Detailsof“Char01-01”（参数列表）中给模型添加材料，如图1-36所示。（3）单击参数列表中的Material下Assignment黄色区域后的，此时会出现刚刚设置的材料StainlessSteel，选择即可将其添加到模型中去。此时分析树Geometry前的变为，如图1-37所示，表示材料已经添加成功。图1-36添加材料图1-37添加材料后的分析树1.5.5划分网格（1）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Mesh选项，此时可在Detailsof“Mesh”（参数列表）中修改网格参数，本例中在Sizing中的RelevanceCenter选项设置为Medum，其余采用默认设置。（2）在Outlines（分析树）中的Mesh选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择GenerateMesh命令，此时会弹出如图1-38所示的进度显示条，表示网格正在划分，当网格划分完成后，进度条自动消失，最终的网格效果如图1-39所示。图1-38生成网格图1-39网格效果1.5.6施加载荷与约束（1）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的StaticStructural（B5）选项，此时会出现如图1-40所示的Environment工具栏。（2）选择Environment工具栏中的Supports（约束）→FixedSupport（固定约束）命令，此时在分析树种会出现FixedSupport选项，如图1-41所示。图1-40Environment工具栏图1-41添加固定约束（3）选中FixedSupport，选择需要施加固定约束的面，单击Detailsof“StaticStructural（B5）”（参数列表）中Geometry选项下的按钮，即可在选中面上施加固定约束，如图1-42所示。图1-42施加固定约束（4）如同操作步骤（2）选择Environment工具栏中的Loads（载荷）→Pressure（压力）命令，此时在分析树种会出现Pressure选项，如图1-43所示。图1-43添加压力（5）如同操作步骤（3）选中Pressure，选择需要施加压力的面，单击Detailsof“StaticStructural（B5）”（参数列表）中Geometry选项下的按钮，同时在Magnitude选项下设置压力为0.2MPa的面载荷，如图1-44所示。图1-44添加面载荷（6）在Outlines（分析树）中的StaticStructural（B5）选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Solve命令，此时会弹出进度显示条，表示正在求解，当求解完成后进度条自动消失，如图1-45所示。图1-45求解1.5.7结果后处理（1）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Solution（B6）选项，此时会出现如图1-46所示的Solution工具栏。（2）选择Solution工具栏中的Stress（应力）→Equivalent（von-Mises）命令，此时在分析树种会出现EquivalentStress（等效应力）选项，如图1-47所示。图1-46Solution工具栏图1-47添加等效应力选项（3）如同步骤（2）选择Solution工具栏中的Strain（应变）→Equivalent（von-Mises）命令，如图1-48所示，此时在分析树种会出现EquivalentElasticStrain（等效应变）选项。（4）如同步骤（2）选择Solution工具栏中的Deformation（变形）→Total命令，如图1-49所示，此时在分析树种会出现TotalDeformation（总变形）选项。图1-48添加等效应变选项图1-49添加总变形选项（5）在Outlines（分析树）中的Solution（B6）选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择EquivalentAllResults命令，如图1-50所示，此时会弹出进度显示条，表示正在求解，当求解完成后进度条自动消失。图1-50快捷菜单（6）选择Outline（分析树）中Solution（B6）下的EquivalentStress选项，此时会出现如图1-51所示的应力分析云图。（7）选择Outline（分析树）中Solution（B6）下的EquivalentElasticStrain选项，此时会出现如图1-52所示的应变分析云图。图1-51应力分析云图图1-52应变分析云图（8）选择Outline（分析树）中Solution（B6）下的TotalDeformation（总变形），此时会出现如图1-53所示的总变形分析云图。1.5.8保存与退出（1）单击Mechanical界面右上角的（关闭）按钮，退出Mechanical返回到Workbench主界面。此时主界面中的项目管理区中显示的分析项目均已完成，如图1-54所示。（2）在Workbench主界面中单击常用工具栏中的（保存）按钮，保存包含有分析结果的文件。（3）单击右上角的（关闭）按钮，退出Workbench主界面，完成项目分析。图1-53总变形分析云图图1-54项目管理区中的分析项目