ANSYS Workbench机械工程应用精华30例
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1.1 ANSYS Workbench 13.0概述

作为最成功的 CAE 软件,ANSYS 得到了工程界的高度评价和普遍认可。经过潜心开发,ANSYS 公司在 2002 年发布了 ANSYS 7.0,同时还推出了 ANSYS 经典版和 ANSYS Workbench 版。作为第二代 Workbench(Workbench 2.0),ANSYS 公司先后在 2009 年又发布了ANSYS Workbench 12.0,在2010年发布了ANSYS Workbench 13.0。随着功能的不断完善和强大,Workbench逐渐被工程界接受,进而普遍使用。

1.1.1 ANSYS Workbench的特点

(1)利用项目视图功能将整个仿真流程紧密地结合起来,使得用户完成复杂仿真的过程变得简单、容易得多。

用户可以选择软件预置好的分析项目流程,也可以用软件提供的模块组装自己的分析项目流程。软件提供一个项目流程图,用户按顺序执行任务就能很容易完成分析项目,通过项目流程图还可以很方便地了解数据关系、分析过程状态。

Workbench可以看做一个平台,能自动管理项目所使用的数据和应用程序。

(2)具有与CAD软件的双向参数链接功能。

(3)具有多零件接触关系的自动识别、接触建模功能。

(4)具有先进的网格处理功能,可对复杂的几何实体进行高质量的网格划分,划分结果可以提供给不同类型的仿真过程使用。

(5)支持有限元法的所有应用。

(6)提供有完善的工程材料库,用户可以根据需要选择使用,也可以编辑修改。

(7)极大地提升软件的使用性能和集成性,方便学习和使用。

1.1.2 ANSYS Workbench的程序模块

Workbench 是 CAD 系统和用户仿真设计的集成平台,在这个平台上用户可以与各种程序模块交互。

(1)Mechanical:用ANSYS求解器进行结构和热分析。

(2)Mechanical APDL:即经典ANSYS多物理场分析软件。

(3)Fluid Flow(CFX):用CFX进行流体动力学分析。

(4)Fluid Flow(FLUENT):用FLUENT进行流体动力学分析。

(5)DesignModeler:用于创建、修改几何模型。

(6)Engineering Data:用于确定材料特性。

(7)Meshing Application:用于创建CFD和显式动力学分析用的网格。

(8)Design Exploration:用于优化设计。

(9)Blade Gen:用于创建旋转机械中叶片的几何模型。

(10)Explicit Dynamics:用于显式动力学分析。

1.1.3 ANSYS Workbench的应用方式

(1)本地应用:是指完全在ANSYS Workbench窗口中启动和运行(如图1-1所示),现在支持的应用有Project Schematic、Engineering Data和Design Exploration。

图1-1 本地应用

(2)数据集成应用:是指在程序各自的窗口中运行(如图1-2 所示),现在支持的应用有Mechanical、Mechanical APDL、FLUENT、CFX、AUTODYN等。

图1-2 数据集成应用

1.1.4 ANSYS Workbench的启动方法

(1)从Windows“开始”菜单启动,菜单路径如图1-3所示。

图1-3 从Windows“开始”菜单启动

(2)直接从CAD系统进入Workbench。ANSYS Workbench 13.0在安装时可以嵌入各种CAD 系统中(如 UG、Pro/Engineer 等),在 CAD 系统中可以使用嵌入菜单启动 ANSYS Workbench。

1.1.5 ANSYS Workbench的用户界面

ANSYS Workbench 用户界面如图1-4 所示,由下拉菜单、工具条、工具箱和项目管理区组成。其中,下拉菜单和工具条的使用与标准 Windows 软件相同,比较重要的是工具箱和项目管理区的使用。

图1-4 ANSYS Workbench的用户界面

工具箱(Toolbox)由四部分组成,分别用于不同场合。其中,Analysis Systems主要用于预定义模板;Component Systems 用于建立各种不同的应用程序和分析系统的扩展;Custom Systems 用于预定义耦合系统,用户也可以创建自己的预定义系统;Design Exploration 用于优化和参数管理。单击工具箱(Toolbox)下方的“View All/ Customize”项,可以在弹出的“Toolbox Customize”窗口(如图1-5所示)中选择工具箱(Toolbox)显示的内容。

图1-5 “Toolbox Customize”窗口

当在工具箱(Toolbox)的某个工具上双击或用鼠标左键直接拖动到项目管理区(Project Schematic)后,即创建了一个新项目,如图1-4 所示就是建立了一个 Static Structural 项目。项目管理区显示项目所对应的流程图,给出了完成该项目的流程和各个步骤的状态情况,表示各步骤状态图标含义见表1-1。

表1-1 状态图标含义