Workbench11.0基础培训资料

Workbench11.0基本培训资料1. 软件背景、特点简介1.1. 软件背景Workbench 是ANSYS公司开发的新一代协同仿真环境：1997年，ANSYS公司基于广大设计的分析应用需求、特点，开发了专供设计人员应用的分析软件ANSYS DesignSpace（DS），其前后处理功能与经典的ANSYS软件完全不同，软件的易用性和与CAD接口非常棒。2000年， ANSYS DesignSpace的界面风格更加深受广大用户喜爱，ANSYS公司决定提升ANSYS DesingnSpace的界面风格，以供经典的ANSYS软件的前后处理也能应用，形成了协同仿真环境：ANSYS Workbench Environment(AWE)。其功能定位于：重现经典ANSYS PP软件的前后处理功能；新产品的风格界面；收购产品转化后的最终界面；用户的软件开发环境；2001年，在AWE上，开发了ANSYS DesignModeler(DM), ANSYS DesignXplorer(DX), ANSYS DesignXplorer VT(DX VT), ANSYS Fatigue Module (FM), ANSYS CAE Template等。当时目的是和DS共同提供给用户先进的CAE技术。同年，ANSYS Inc.允许以前只能在ACE上运行的MP, ME, ST等产品，也可在AWE上运行。用户在启动这些产品时，可以选择ACE，也可选择AWE。AWE可作为ANSYS软件的新一代前后处理，还未支持ANSYS所有的功能，目前主要支持大部分的ME和ANSYS Emag的功能，而且与ACE的PP并存。1.2. 特点：1.2.1. 协同访真、项目管理集设计、仿真、优化、网格变形等功能于一体，对各种数据进行项目协同管理。1.2.2. 双向的参数传输功能支持CAD-CAE间的双向参数传输功能；1.2.3. 高级的装配部件处理工具具有复杂装配件接触关系的自动识别、接触建模功能；1.2.4. 先进的网格处理功能可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理；1.2.5. 分析功能支持几乎所有ANSYS Mechanica的有限元分析功能；10.0：2-D、3-D Structure Analysis（Static、Squence、Harmonic、Fatigue、Frequence、Bulking、Shape Optimization）、2-D、3-D thermal Analysis（Static、Transient）、3-D Electromagnetic等；11.0：2-D、3-D Structure Analysis（Static、Squence、Harmonic、Fatigue、Frequence、Bulking、Shape Optimization）、2-D、3-D thermal Analysis（Static、Transient）、3-D Electromagnetic等；1.2.6. 内嵌可定制的材料库自带可定制的工程材料数据库，方便操作者进行编辑、应用。1.2.7. 易学易用ANSYS公司所有软件模块的共同运行、协同仿真与数据管理环境，工程应用的整体性、流程性都大大增强；完全的Windows友好界面，工程化应用，方便工程设计人员应用。实际上，Workbench的有限元仿真分析采用的方法（单元类型、求解器、结果处理方式等）与ANSYS经典界面是一样的，只不过Workbench采用了更加工程化的方式来来适应操作者，使即使是没有多长有限元软件应用经历的人也能很快地完成有限元分析工作。2. ANSYS Workbench11软件分析流程简述2.1. 实例流程演示下面我们来看一个在Workbench环境完成有限元仿真的一个流程。图1示为在其中心位置开有一圆孔的薄板，薄板一端固定，另一端承受P=50MPa的拉应力P，试用ANSYS软件计算薄板沿拉力方向的的最大应力。已知参数为：薄板长L=1m、高H=0.5m、厚T=0.005m、圆孔半径R=0.15m、拉应力P=50MPa；薄板为钢材，其弹性模量E=2×1011Pa、泊松比=0.3、密度=7850kg/m3。PTRLH图1 薄板受力示意图从上述演示过程知，Workbench软件作有限元分析主要包含以下四个流程：分析准备、前处理(几何、接触装配关系、材料、网格)、加载求解、结果后处理。下面我们就分别来讲解这四个流程的主要内容，并穿插介绍其主要功能特点。3. 分析准备3.1. 准备熟悉分析对象的结构特征、工作原理；了解分析需求：应力、变形、温度、时间相关性；必须的结构细节简化思路，提高分析的针对性和时效性；尽量用2-D（平面应力、平面应变）方法模拟空间3-D问题；3.2. 结构分析数据流程、管理方式结构分析的数据管理方式为项目方式管理方式，主要文件有：项目文件(*.wbdb)：为项目文件，结构分析所有的文件均由该文件来管理。几何模型文件：有DesignModeler环境（以下简称DM环境）产生的文件(*.agdb) 、CAD中间格式文件(如*.step、*.x_t)、工作CAD环境文件（如*.prt）等几种，含有分析对象的物理几何信息；仿真模型文件(*.dsdb) ：在DesignSimulation环境（以下简称DS环境）中产生，含几何模型产生的网格、分析类型、载荷边界条件、结果要求等信息；优化模型文件(*.dxdb)：在DesignExplore环境（以下简称DX环境）中产生，含相关优化数据；有限元模型文件(*.fedb)、等。以下为一个典型的结构分析数据管理流程图。DM环境几何文件(*.agdb)DS环境仿真文件(*.dsdb)DX环境优化文件(*.dxdb)CAD中间格式文件(如*.step、*.x_t)工作CAD环境文件 (如*.prt)项目文件(*.wbdb)其它文件：如*.db图2 Workbench环境数据流程图4. 前处理-几何模型处理4.1. 几何模型建立方式DM环境的参数化建模读入工作CAD软件中的几何模型Workbench10.0：ACIS14、CATIAV4(DS)、CATIAV5、SolidEdge(1617版本)、SolidWorks(2004/2005)、Autodesk(Inventor9/10)、Pro/E(野火1/2)、NX2/3、MDT2006/2005、OnespaceDesigner2005、TemcenterEngineering等； 读入其它读入CAD软件的其它格式文件，如Parasolid(*.x_t)、Step、*.agdb、*.iges、*.agdb、*.prt等，以快速建立分析用几何模型；前两种方式具有CAD、CAE环境间的参数双向传输功能。4.2. 参数双向传输功能4.2.1. DM、DS之间举例演示DesignModeler与DesignSimulation之间的双向参数传输功能。DM(建摸)DS(分析)DX(优化)图3 DM-DS设计数据流程在DM环境的Details View中命名、标识好要传递的参数(如果DM读入的是*.prt文件，其参数在Import的内容下标识)，可在Parameter菜单下修改好，点击Generate按钮进行DM环境中参数变化的更新；在WB界面的*.agdb文件级界面下，用Parameter复选框指定要传输的参数关键字。进入DS，点中目录树的Geometry，点击Geometry菜单之Updates：Use Geometry Parameter Values实现DMDS间参数传输。在DS中，点中目录树的Geometry，在Details of Geometry中修改好相关参数后，点击Geometry下拉菜单之Updates：Use Simulation Parameter Values实现DSDM间参数传输。4.2.2. 工作CAD软件、DM、DS之间WB10.0：SolidEdge(1617)、SolidWorks(2004/2005)、Autodesk(Inventor9/10)、Pro/E(野火1/2)、NX2/3、MDT2006/2005、OnespaceDesigner2005、TemcenterEngineering等；WB11.0：SolidEdge(1617版本)、SolidWorks(2004/2005)、Autodesk(Inventor9/10)、Pro/E(野火1/2)、NX2/3、MDT2006/2005、OnespaceDesigner2005、TemcenterEngineering等；举例演示CAD软件、Designmodeler、Designsimulation之间的双向参数传输功能。CAD软件DS(分析)DM(处理)DX(优化)图4 CAD/DM-DS设计数据流程要点：在CAD软件中建立几何模型，并标识、命名好要传递的参数；在Workbench的*.wbdb文件级界面下，点击Link to Active CAD Geometry；在Workbench的*.prt类似文件级界面下，用Parameter复选框指定要传输的参数关键字，再点击New Geometry菜单进入DM。CAD软件或DM中修改的相关参数后，点中DM目录树的Attach，可通过Refresh的相关选项实现CAD软件 、DM间的双向传输；随后的DM、DS间参数方法与示例1相同。也可直接在CAD软件、DS间进行参数双向传递。完成后，中直接点击New Simulation菜单进入DS；修改DS中Geometry下属模型名Outline之CAD parameter，用Details of Geometry好相关参数后再使用Updates：Use Simulation Parameter Values实现DSActive CAD间参数传输。例：以图5示带孔薄板结构，讲解DM/UG-DS间设计参数双向传递特点。（R=0.15m，T=0.005m。）R0.5m0.5mT1m图5 带孔薄板结构图4.3. DM环境中的几何模型处理主要包括选择单位制、模型局部修改、模型组合、材料属性等。举例演示。举例演示局部修改、模型组合、抽中面、面延伸等功能。例：以图6示钣筋模型演示模型局部修改（菜单CREAT/FACE DELETE）、部件组合（选择Tree outline的各部件，单击右键，选择Form new part）、抽中面（菜单Tool/mid-surface）、抽中面面延伸（菜单Tool/surface extension）等。已知模型厚度有T01=2mm、T02=1mm。5. DS环境中的模型处理5.1. 输入几何模型5.1.1. 输入DM几何文件几何模型已在DM中打开：在项目界面选中该文件，点击NEW Simulation按钮；DM文件没有在DM中打开：在开始界面打开该文件，并在项目界面选中该文件，点击NEW Simulation按钮；DM文件没有在DM中打开：在项目文件界面下，用Link to Geometry File之Browse选择文件，在项目界面下选中该文件，点击NEW Simulation按钮；5.1.2. 使用CAD软件打开的直接文件：plug-in模式几何模型已在CAD软件中打开：可在CAD环境中直接应用该模型。几何模型已在CAD