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ANSYS Workbench教程及实例2
篇一:ansysworkbench超单元应用实例
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• 什么是 ANSYS Workbench?
– ANSYS Workbench中提供了与ANSYS系统求解器的强大交互功能的方 法。这个环境提供了一个独特的CAD及设计过程的集成系统。 • ANSYS Workbench由多种的应用模块组成（例子） ：
– Mechanical：利用ANSYS的求解器进行结构和热分析。
• 网格划分也包含在Mechanical应用中。
– Mechanical APDL：采用传统的ANSYS用户界面对高级机械和多物理场进行分析。 – Fluid Flow (CFX)：利用CFX进行CFD分析。 – Fluid Flow (FLUENT)：使用FLUENT进行 CFD分析 。
– Geometry (DesignModeler)：创建几何模型（DesignModeler）和CAD几何模型的修改 。
– Engineering Data：定义材料性能。
– Meshing Application：用于生成CFD和显示动态网格。 – Design Exploration：优化分析。
– Finite Element Modeler (FE Modeler)：对NASTRAN 和ABAQUS的网格进行转化以进 行ansys分析。
– BladeGen (Blade Geometry) ：用于创建叶片几何模型。
– Explicit Dynamics：具有非线性动力学特色的模型用于显式动力学模拟。
• Workbench 环境支持两种类型的应用程序：
– 本地应用(workspaces):目前的本地应用包括工项目管理，工程数据和优化设计
• 本机应用程序的启动，完全在Workbench窗口运行。
–
数据综合应用
:
目前的应用包括ansysworkbench超单元应用实例。
Mechanical, Mechanical APDL, Fluent, CFX,
AUTODYN
和其他。
本地应用
数据综合应用
ansysworkbench 接触实例分析
篇二:ansysworkbench超单元应用实例
前言
WokBench 是众所周知的好东西，以下是自己琢磨的一个小应用，肯定有不对的地方， 欢迎指出，便于大家共同提高。
问题描述
这是一个塑料小卡扣的例子，主要想使用WorkBench 了解在使用中，塑料件的变形是 否足够。模型是用ProE 制作的，为了简化，只切取了关于变形的部分，如下图：
其中蓝色的部分是活动的，只有一个方向的运动，红色的部分是固定的。 大体的尺寸如下，单位是毫米：
注意：在模型中，蓝色和红色部件的距离要控制好（这是由 ProE 中，模型装配关系 决定的），如果太近，软件将自动计算出一个接触区域，但对于这个例子，还需要手 动扩大接触区域。如果距离太远，在手动设置Pinball 类型的接触区域时，Pinball 的 半径要设得很大，可能导致无法计算。请参考上面的尺寸图纸调节两个部件之间的距 离。
之后，设置接触面（2、3）：需要将两个部件在运动过程中，会接触的地方一一标出， 千万不要加无用的面。
将 Pinball Region 设置为Radius 方式（4），并将Radius 设置一个合适的值（5），本例 设置了3 毫米（如图，会形成一个蓝色的大圆球），求解的时候软件会使用这个PinBall 自动探测接触。
还需要将接触方式设置为无摩擦的（6）。
最后将接触面计算方式设置为 Adjust To Touch（7）。也可以尝试其他的方式，不过对 于这个仅研究红色部件变形的例子就无所谓了。
关于单元格
WorkBench 中可以不自行划分单元格（在解算的时候，如果没有手动的设置，软件就 会先自动划分），软件帮你自动产生。如果你的其他设置正确，即便是这个自动的值 也能很精确了。
添加分析
这个分析用静力学就可以了（1）。
之后要设置 Analysis Setting（2）。将Nuber Of Step 设置为2（3）。
注意：
1） 蓝色部件在运动的过程中，先压迫红色部件，再逐渐松开，因此必须将这个过 程至少分解为至少两个阶段（阶段指“Step”）。
2） 对于一个阶段而言，Ansys 求解时，会先考察它的开始和结束两个点的状态。
因此如果将本例设置为一个阶段，蓝色部件在开始点和结束点，都不会对红色部件有 任何作用，因此求解的结果是中间过程也没有任何相互作用了。
3） 而划分为两个阶段，前期作用力由小变大，求解器才能求出这期间的相互作用， 对后一阶段也是如此。
4） 进而，如果在某一阶段中，作用力变化曲线有拐点，则可以从这个点划分出新 的阶段。让Ansys 在一个单调变化的力里面求解是一件愉快的事情。
之后设置固定面，如图：
利用ansys workbench关于实体单元和壳体单元建模问题01
篇三:ansysworkbench超单元应用实例
如下1mm*30mm*100mm的板，先用实体模型进行建模：
网格划分：
约束为一端固定，再另外一自由端加垂直面的荷载1KN：
当量应力结果：
应力线性化结果1：ansysworkbench超单元应用实例。
应力线性化结果2：
再对其抽取中面做成壳：
网格划分：
Top应力结果：
Middle结果：
Bottom结果
:
运用ANSYS Workbench快速优化设计
篇四:ansysworkbench超单元应用实例
运用ANSYS Workbench快速优化设计
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摘 要：从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在
DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。
关键词：有限元分析、集成、ANSYS Workbench
1 前言
ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件，在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYS Workbench Environment（AWE）是ANSYS公司开发的新一代前后处理环境，并且定为于一个CAE协同平台，该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能，使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析，从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。
现今，对于一个制造商，产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展，所以优化设计在产品开发中越来越受重视，并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表，本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。
2 优化方法与CAE
在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下，通过改变某些允许改变的设计变量，使产品的指标或性能达到最期望的目标，就是优化方法。例如，在保证结构刚强度满足要求的前提下，通过改变某些设计变量，使结构的重量最轻最合理，这不但使得结构耗材上得到了节省，在运输安装方面也提供了方便，降低运输成本。再如改变电器设备各发
热部件的安装位置，使设备箱体内部温度峰值降到最低，是一个典型的自然对流散热问题的优化实例。在实际设计与生产中，类似这样的实例不胜枚举。
优化作为一种数学方法，通常是利用对解析函数求极值的方法来达到寻求最优值的目的。基于数值分析技术的CAE方法，显然不可能对我们的目标得到一个解析函数，CAE计算所求得的结果只是一个数值。然而，样条插值技术又使CAE中的优化成为可能，多个数值点可以利用插值技术形成一条连续的可用函数表达的曲线或曲面，如此便回到了数学意义上的极值优化技术上来。
样条插值方法当然是种近似方法，通常不可能得到目标函数的准确曲面，但利用上次计算的结果再次插值得到一个新的曲面，相邻两次得到的曲面的距离会越来越近，当它们的距离小到一定程度时，可以认为此时的曲面可以代表目标曲面。那么，该曲面的最小值，便可以认为是目标最优值。以上就是CAE方法中的优化处理过程。一个典型的CAD与CAE联合优化过程通常需要经过以下的步骤来完成：
1、参数化建模：利用CAD软件的参数化建模功能把将要参与优化的数据（设计变量）定义为模型参数，为以后软件修正模型提供可能。
2、CAE求解：对参数化CAD模型进行加载与求解
3、后处理：约束条件和目标函数（优化目标）提取出来供优化处理器进行优化参数评价。
4、优化参数评价：优化处理器根据本次循环提供的优化参数（设计变量、约束条件、状态变量及目标函数）与上次循环提供的优化参数作比较之后确定该次循环目标函数是否达到了最小，或者说结构是否达到了最优，如果最优，完成迭代，退出优化循环圈，否则，进行下步。
5、根据已完成的优化循环和当前优化变量的状态修正设计变量，重新投入循环。 下图是AWE环境下数值优化的过程框图
图1 AWE环境下数值优化的过程框图
3 AWE环境下优化的特点
DesignXplorer/VT是基于WorkBench平台的设计变量研究及多目标优化工具，优化设计的主要数据处理工作由DesignXplorer/VT完成。
3.1 目前ANSYS的多目标优化技术包括：DOE方法和VT技术。
A） DOE方法
DOE：Design Of Experiments，实验设计。根据输入参数的数目，利用蒙特卡罗抽样技术，采集设计参数样点，计算每个样点的响应结果，利用二次插值函数构造设计空间的响应面或设计曲线。
B）VT技术
VT技术：完全基于单个单元解，采用泰勒展开以及网格变形技术得到响应面，因此，计算时间大大减少。ansysworkbench超单元应用实例。
3.2 DesignXplorer/VT实现的优化方式
A）多目标优化
实际工程需要多个优化目标，工程中需要产品的总体性能较好，而不是某一项指标最好。产品多项指标皆趋向于最好，而不能某项指标达到最好而无视其它需要。比如一个部件，重量要轻，强度又要高，加固螺栓要少，我们需要这三项优化指标的折衷与平衡。比如我们只
关心螺栓数X最少，但变形尺寸D不大于允许值，重量G不大于一定值，在DesignXplorer/VT中我们可以定义好设计变量X，设计目标即是变形尺寸D、重量G的要求。
B）离散变量
• 离散设计变量：如孔的直径由钻头的型号决定，各型号尺寸不连续；
• 设计变量集合化：如型钢按照型号选用，无连续性可言。型号一旦确定，所有的细部尺寸完全确定。相同的实例还有材料牌号。
3.3 结果显示
DesignXplore提供了包括设计空间图、便览曲线、多目标优化结果、灵敏度以及蛛状图在内的多种结果显示。这些结果从不同角度反映了设计变量与产品性能的关系,为充分了解设计提供了有效手段 。
• 设计空间图：设计变量与目标函数之间的关系，形成响应面或设计曲线，对离散变量有特殊的显式方式。
• 便览曲线（Handbook Curves） ：当某一个设计变量取不同的值时，另一个设计变量在其整个变化范围内对设计目标的影响，该曲线反应设计变量之间的“相关性”。
• 多目标优化结果：给出三个优化的候选设计，“星号”的数量指示了目标达成的程度。 同时，结果可以以动画、云图等形式输出。
• 灵敏度：正则化的灵敏度图表，以直方图、饼图、灵敏度曲线等方式直观显示每个设计变量在其整个变化范围内对设计变量的影响程度。
• 蛛状图：即时反映所有的设计变量在其当前值的响应，可以容易地、形象地比较多个结果参数。
4 一个简单的优化实例
对于很多新型产品设计在初始条件下，对于尺寸没有很多设计依据，为了达到一些技术要求不得不在对很多参数之间的关系进行详细分析和计算，而在AWE环境下，我们可以很轻松快速的把参数化的CAD模型导入到CAE环境下进行分析，从而由分析结果得到优化后的尺寸方案。下图是一个简单的水下空腔，空腔要求在水下压力5.4e+007 Pa至
6.6e+007 Pa环境下工作，设计目标是为了使其达到质量最轻同时变形量最小，设计变量为图2所示4个尺寸参数。首先我们按照表1定义好CAD模型变量，并按初始大小在Pro/E下建模（见图3），然后再在AWE环境下点选所需的输入参数（图4）。划分网格、设置约束条件和求解结果后，到DesignXplorer/VT环境下设置连续的输入变量，按默认10%变化。
图2 水下空腔尺寸
图3 Pro/E下的CAD模型
图4 网格划分