ANSYSWorkbench12.0

基礎培訓講義（內部共享）1a2023/1/8ANSYSWorkbench12.0

基礎培訓講義（內部共主要內容一、有限元基本概念

基本操作二、AnsysWorkbench有限元分析流程的操作軟件介紹靜力學分析與模態分析

FEA模型的建立

（本次培訓不涉及非線性問題，所講內容主要針對三維實體單元。）

2a2023/1/8主要內容一、有限元基本概念2a2023/1/8有限元基本概念

概念

把一個原來是連續的物體劃分為有限個單元，這些單元通過有限個節點相互連接，承受與實際載荷等效的節點載荷，并根據力的平衡條件進行分析，然后根據變形協調條件把這些單元重新組合成能夠進行綜合求解的整體。有限元法的基本思想—離散化。

節點單元載荷約束分析類型

3a2023/1/8有限元基本概念概念3a202有限元模型真實系統有限元模型

有限元模型是真實系統理想化的數學抽象。定義4a有限元模型真實系統有限元模型有限元模型是真實系統理想化的節點和單元節點:空間中的坐標位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。單元:一組節點自由度間相互作用的數值、矩陣描述（稱為剛度或系數矩陣)。單元有線、面或實體以及二維或三維的單元等種類。有限元模型由一些簡單形狀的單元組成，單元之間通過節點連接，并承受一定載荷。載荷約束5a節點和單元節點:空間中的坐標位置，具有一定自由度和存在相有限元法的分類位移法：以節點位移為基本未知量；力法：以節點力為基本未知量；混合法：一部分以節點位移為基本未知量，一部分以節點力為基本未知量。6a有限元法的分類位移法：以節點位移為基本未知量；6a有限元法的基本思想對彈性區域離散化將單元內任一節點位移通過函數表達（位移函數）建立單元方程進行單元集成，在節點上加外載荷力引入位移邊界條件進行求解求解得到節點位移根據彈性力學公式得到單元應變、應力7a有限元法的基本思想對彈性區域離散化將單元內任一節點建立單元方有限元法的基本步驟1.結構離散；2.單元分析

a.建立位移函數

b.建立單元剛度方程

c.計算等效節點力3.進行單元集成；4.得到節點位移；5.根據彈性力學公式計算單元應變、應力。8a有限元法的基本步驟1.結構離散；8aANSYSWorkbench軟件介紹

運行軟件

操作界面簡介基本操作分析流程的各項操作9a2023/1/8ANSYSWorkbench軟件介紹運行軟件運行軟件方法一：從CAD軟件中進入

方法二：單擊開始菜單，選擇程序命令；從Ansys程序組中選擇

AnsysWorkbench程序。啟動該軟件后，出現一模塊選擇對話框。10a2023/1/8運行軟件方法一：從CAD軟件中進入10a2023/1/8操作界面介紹11a2023/1/8操作界面介紹11a2023/1/8菜單常用的幾個菜單項為：

—“File>Save”

用來保存數據庫文件：.dsdb

—“File>Clean”

用來刪除數據庫中的網格或結果

—“Edit>SelectAll”

用來選取窗口中當前的所有實體

—“Units”

用來改變單位

—“Tools>options”

用來定制或設置選項12a2023/1/8菜單常用的幾個菜單項為：

—“File>Save”

工具條

常用工具條

圖形工具條13a2023/1/8工具條13a2023/1/8結構樹

結構樹包含幾何模型的信息和整個分析的相關過程。一般由Geometry、Connections、Mesh、分析類型和結果輸出項組成，分析類型里包括載荷和約束的設置。說明分支全部被定義說明輸入的數據不完整說明需要求解說明被抑制，不能被求解說明體或零件被隱藏14a2023/1/8結構樹結構樹包含幾何模型的信息和整個分析14屬性窗口

屬性窗口提供了輸入數據的列表，會根據選取分支的不同自動改變。白色區域:顯示當前輸入的數據。灰色區域:顯示信息數據，不能被編輯。黃色區域:未完成的信息輸入。

15a2023/1/8屬性窗口屬性窗口提供了輸入數據的列表，圖形窗口

模型和結果都將顯示在這個區域中，包括：

GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview幾個可以互相切換的窗口。16a2023/1/8圖形窗口模型和結果都將顯16a2023/1/8向導

作用：幫助用戶設置分析過程中的基本步驟，如選擇分析類型、定義材料屬性等基本分析步驟。顯示：可以通過菜單View中的Windows選項或常用工具條中的圖標控制其顯示。17a2023/1/8向導作用：17a2023/1/8基本操作

創建、打開、保存文檔復制、剪切、粘貼

圖形窗口的顯示視圖顯示結構樹的顯示操作界面的顯示工具條的顯示選擇目標顯示/隱藏旋轉、平移、縮放18a2023/1/8基本操作創建、打開、保存文檔18a2023/1/創建、打開、保存文檔File菜單或者工具條的1、創建一個新文檔。選擇File—New命令。2、打開文檔。選擇File—Open命令。3、保存文檔。選擇File—Save或SaveAs命令，一般保存為.dsdb格式的文檔。編輯目標用戶可以對給定的目標進行復制、粘貼、剪切等常規操作。使用Edit菜單中的各項命令。19a2023/1/8創建、打開、保存文檔File菜單或者工具條的19視圖顯示視圖的顯示主要在View菜單中進行控制。1、圖形窗口

ShadeExteriorandEdges：輪廓線顯示

Wireframe：線框顯示

Ruler：顯示標尺

Legend：顯示圖例

Triad：顯示坐標圖示20a2023/1/8視圖顯示視圖的顯示主要在View菜單中進行控制。20a202視圖顯示2、結構樹ExpandAll：展開結構樹CollapseEnvironments：折疊結構樹CollapseModels：折疊結構樹中的Models項3、工具條

NamedSelections：命名工具條UnitConversion：單位轉換工具4、操作界面

Messages：Messages信息窗口SimulationWizard：向導

GraphicsAnnotations:注釋SectionPlanes:截面信息窗口

ResetLayout:重新安排界面21a2023/1/8視圖顯示2、結構樹21a2023/1/8選擇目標

在Workbench中，目標是指點、線、面、體。1、單選確定目標為點、線、面、體的一種，點擊對應的圖標，單擊按鈕，選中SingleSelect，進入選擇模式，利用鼠標左鍵在模型上點擊進行目標的選取。2、框選與單選的方法類似，只需選擇BoxSelect，再在圖形窗口中按住左鍵、畫矩形框進行選取。3、在結構樹中的Geometry分支中進行選擇。屏幕下方的狀態條中將顯示被選擇的目標的信息。22a2023/1/8選擇目標在Workbench中，目標是指點顯示/隱藏目標1、隱藏目標在圖形窗口的模型上選擇一個目標，單擊鼠標右鍵，在彈出的選項里選擇，該目標即被隱藏。用戶還可以在結構樹中選取一個目標，單擊鼠標右鍵，選擇來隱藏目標。當一個目標被隱藏時，該目標在結構樹的顯示亮度會變暗。2、顯示目標在圖形窗口中單擊鼠標右鍵，在彈出的選項里選擇GoTo—HiddenBodiesinTree，系統自動在結構樹Geometry項中彈出被隱藏的目標，以藍色加亮方式顯示，在結構樹中選中該項，單擊右鍵，選擇顯示該目標。23a2023/1/8顯示/隱藏目標1、隱藏目標23a2023/1/8旋轉、平移、縮放

通過工具條的實現上述操作，也可以利用鼠標和鍵盤相結合的方式進行操作平移：Ctrl+鼠標中鍵旋轉：鼠標中鍵縮放：Shift+鼠標中鍵24a2023/1/8旋轉、平移、縮放通過工具條的

有限元分析（FEA）工作的定位：開發流程的什么階段進行？

FEA分析的目標：剛度/強度，位移/應力，模態…

材料屈服？網格細化？網格較為均勻。

分析領域：結構、熱

分析類型：靜力分析、模態分析

材料特性、載荷、約束

網格密度前處理：模型簡化、建模技巧（對稱性的利用）…制定分析方案25a2023/1/8有限元分析（FEA）工作的定位：開發流程的什么階段進行？初步確定分析流程操作分析類型：靜力分析、模態分析單元類型：殼單元、實體單元模型類型：零件、組件前處理建立、導入幾何模型定義材料屬性劃分網格求解施加載荷和約束求解后處理查看結果得出結論檢驗結果的正確性26a初步確定分析流程操作分析類型：靜力分析、模態分析單元類型：殼

1

導入模型

2

定義材料屬性

3

設定網格劃分參數并劃分網格

4選擇分析類型（StaticAnalysis、Modal…）

5

施加載荷與約束（設置邊界條件）

6

設定求解參數并求解

7

后處理分析流程操作27a2023/1/81導入模型分析流程操作27a2023/1/81

導入模型方法一：直接從所支持的CAD軟件系統進入。方法二：右擊Geometry------replaceGeometry

28a2023/1/81導入模型方法一：直接從所支持的CAD軟件系統進入。28a模型處理兩個概念：CAD模型

&FEA模型CAD模型的處理：可直接刪除的特征——螺紋孔、小孔、小邊、狹小面、小凸臺、小槽等；CAD幾何建模的參數化考慮對稱性的建模：（幾何結構對稱、載荷和約束也對稱）29a2023/1/8模型處理29a2023/1/82

定義材料屬性1、雙擊ComponentSystems中的EngineeringData。2、

右擊EngineeringData----edit3、選擇view中outline、properties,把GeneralMaterials等中的材料添加到EngineeringData中，修改Density密度、Young’smodulus楊氏模量、Poisson’sRatio泊松比、熱膨脹系數等參數。4、點擊ReturntoProject5、右擊Model----Update6、右擊Model-----edit7、在模型的Material----Assignment右面的箭頭可選擇材料注：軟件默認的材料是StructuralSteel。

30a2023/1/82定義材料屬性1、雙擊ComponentSystems中定義材料屬性4、在線性靜力結構分析當中，材料屬性只需要定義楊氏模量以及泊松比。

–假如有任何慣性載荷，密度是必須要定義的；模態分析中同樣需要定義材料密度。

31a2023/1/8定義材料屬性4、在線性靜力結構分析當中，材料屬性只需要定義楊3

網格控制目的：實現幾何模型有限元模型的轉化原則：整體網格控制局部網格細化

32a2023/1/83網格控制目的：實現幾何模型網格控制整體網格：

Relevance（-100~100）、RelevanceCenter（coarse~fine）局部細化：支撐處、載荷施加位置、應力變化較大的地方。

33a2023/1/8網格控制整體網格：33a2023/1/8網格控制

具體操作：選中結構樹的Mesh項，點擊鼠標右鍵，選擇Insert，彈出對網格進行控制的各分項，一般只需設置網格的形式（Method）和單元的大小（Sizing）。其余一些網格控制項的意義：

Refinement—細化網格MappedFaceMeshing—映射網格；

34a2023/1/8網格控制具體操作：選中結構樹的Mesh項，點擊網格劃分三維實體的四面體（Tetrahedron）單元劃分三維實體的六面體（Hexahedron）單元劃分35a網格劃分三維實體的四面體（Tetrahedron）單元劃分三4

選擇分析類型

靜力學分析(StaticAnalysis)

：

計算在固定不變的載荷作用下結構的響應，不考慮慣性和阻尼的影響，如結構受隨時間變化載荷的影響。

載荷——外部施加的作用力與壓力；穩態的慣性力（重力、離心力）；強迫位移；

溫度載荷。

36a2023/1/84選擇分析類型靜力學分析(StaticAnalysis4

選擇分析類型

模態分析

(Modal)

：用于確定結構或部件的振動特性，即結構的固有頻率和振型

線性的、忽略系統阻尼對其自身振動特性的影響、任何所施加的力載荷在模態分析中都不考慮。

*有預應力結構的模態分析：

先進行結構靜力學分析，之后在模態分析初始條件(InitialCondition)設置中指明結構預應力值來自前期靜力分析結果。

37a2023/1/84選擇分析類型模態分析(Modal)：37a20235

設置邊界條件

邊界條件的設置包括載荷和約束的施加，都作用在幾何實體上，通過節點和單元進行傳遞。載荷和約束是在所選擇的分析類型的分支（如模態分析、熱分析等），以下以靜力分析為例進行說明。38a2023/1/85設置邊界條件邊界條件的設置包括載荷和約束的設置邊界條件1、類型選中結構樹中的StaticStructural，單擊鼠標右鍵選取Insert，彈出各種載荷和約束。39a2023/1/8設置邊界條件1、類型39a2023/1/8設置邊界條件2、載荷操作：（1）添加載荷項。選中結構樹中的StaticStructural，單擊右鍵選取Insert，在彈出的選擇框中選取載荷類型。（2）設置載荷值和方向。選中上一步添加的載荷，在屬性窗口中進行設置。

40a2023/1/8設置邊界條件2、載荷40a2023/1/8設置邊界條件載荷在屬性窗口中的設置：

Geometry：選擇載荷施加位置

DefineBy：載荷施加的方式分量方式（Components）矢量方式（Vector）。Components方式

CoordinateSystem：選取坐標系

X、Y、ZComponent：X、Y、Z方向載荷大小41a2023/1/8設置邊界條件載荷在屬性窗口中的設置：41a2023/1/8設置邊界條件Vector方式

Magnitude：載荷大小

Direction：載荷方向。可以采用三種方式：

a、垂直于平面，或沿柱面的軸線方向

b、沿著直邊，或垂直于柱面邊緣

c、兩點定義矢量如果矢量指向了相反的方向，用圖形窗口中的箭頭來調換，調整好以后，點擊Apply。3、約束約束的施加方式與載荷基本相同，選取幾何模型上的具體部位，施以適當的約束即可。42a2023/1/8設置邊界條件Vector方式42a2023/1/8載荷和約束–慣性載荷?這些載荷作用在整個系統中?需要用到質量的時候密度是必須的–結構載荷?這種載荷是作用在系統部分結構上的力或者力矩–結構支撐?這些是利用約束來防止部分范圍內的移動

–熱載荷43a2023/1/8載荷和約束–慣性載荷43a2023/1/8載荷（Loads）和約束壓力載荷：（Pressure）–壓力只能施加在表面并且通常與表面的法向一致–正值代表進入表面（例如壓縮），負值代表從表面出來（例如抽氣等）–壓力的單位為每個單位面積上力的大小力載荷：(Force)–力可以施加在結構的最外面，邊緣或者表面。–力將分布到整個結構當中去。這就意味著假如一個力施加到兩個同樣的表面上，每個表面將承受這個力的一半。–力可以通過定義矢量，大小以及分量來施加。44a2023/1/8載荷（Loads）和約束壓力載荷：（Pressure）44a載荷（Loads）和約束力矩載荷:

(Moment)–對于實體，力矩可以施加在任意表面–假如選擇了多個表面，那么力矩將分攤在這些表面上。–力矩可以用矢量及其大小或者分量來定義。當用矢量表示時，其遵守右手法則。遠端載荷:

(RemoteForce)–允許用戶在面或者邊上施加偏置的力–用戶設定力的初始位置（利用頂點，圓或者x,y,z的坐標）–力可以通過向量和幅值或者分量來定義–這個在面上將得到一個等效的力加上由于偏置的力所引起的力矩–這個力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩45a2023/1/8載荷（Loads）和約束力矩載荷:(Moment)45a2載荷（Loads）和約束軸承載荷:

(BearingLoad)–軸承載荷僅適用于圓柱形表面。其徑向分量將根據投影面積來分布壓力載荷。–一個圓柱表面只能施加一個軸承載荷。假如一個圓柱表面切分為兩個部分，那么在施加軸承載荷的時候一定要保證這兩個柱面都要選中。46a2023/1/8載荷（Loads）和約束軸承載荷:(BearingLoa載荷和約束(Supports)固定約束:

(FixedSupport)–在頂點、邊緣或面上約束所有的自由度–對于實體，限制x、y和z的平移給定位移:

(Displacement)–在頂點、邊緣或面上給定已知的位移–允許在x、y和z方向給予強制位移–輸入“0”代表此方向上即被約束–不設定某個方向的值則意味著實體在這個方向上自由運動47a2023/1/8載荷和約束(Supports)固定約束:(FixedSu載荷和約束(Supports)無摩擦約束:

(FrictionlessSupport)–在面上施加法向約束–切向自由圓柱面約束:

(CylindricalSupport)–施加在圓柱表面–用戶可以指定是軸向，徑向或者切向約束–僅僅適用于小變形（線性）分析48a2023/1/8載荷和約束(Supports)無摩擦約束:(Frictio6

求解

求解在結構樹的Solution分支下進行。（1）在Solution分支中添加結果輸出項。在靜力學分析中，一般選取

Von-Mises

（等效應力）、

TotalDeformed（總體變形）為結果對象。（2）點擊工具條中的Solve按鈕或選中Solution點擊右鍵選擇Solve

便可進行求解。49a2023/1/86求解求解在結構樹的Solution分支下進行。49a2多種模型分析比較如StaticStructural靜力分析：

右擊StaticStructural---duplicate,在新出現的分析中右擊Geometry----update,只有這個模型更新，其他的不變，可以比較不同結構的優劣。50a2023/1/8多種模型分析比較如StaticStructural靜力分析7后處理

后處理主要進行結果的查看和統計，是整個有限元分析至關重要的一步。1、顯示方式求解完成后，選中結果輸出項，在工具條中出現各種后處理工具。云圖顯示動畫顯示51a2023/1/87后處理后處理主要進行結果的查看和統計，是整后處理（1）云圖顯示Geometry按鈕、Contours按鈕、Edges按鈕

Geometry按鈕有四種可供選擇的形式:52a2023/1/8后處理（1）云圖顯示52a2023/1/8后處理

在“SlicePlane”顯示模式下，切片的面可以被添加或者編輯。添加一個切片面：選擇圖標，在屬性窗口中出現定義切片面的窗口，然后點擊鼠標左鍵選擇一起始點，然后按住鼠標左鍵拖動選擇另一點，創建的路徑將定義切片面。編輯一個切片面：拖拽圖形窗口中切線的中點圖標，可以動態顯示云圖。切片面定義窗口中，單擊切片面名稱然后單擊移走平面。53a2023/1/8后處理在“SlicePlane”顯示模式下，后處理Contours按鈕該控制云圖顯示方法，共有四種可供選擇的方法：54a2023/1/8后處理Contours按鈕54a2023/1/8后處理Edges按鈕55a2023/1/8后處理Edges按鈕55a2023/1/8后處理最大最小值探測通過選擇“Maximum/Minimum”按鈕，在模型上顯示最大/最小值發生的位置；取消選擇“Maximum/Minimum”按鈕，“max/min”標簽將被移走。通過選擇Probe工具按鈕，在模型上移動鼠標，可以查詢模型上任意位置的結果。在模型上所需位置點擊鼠標左鍵可以添加一個注釋，選擇Label工具按鈕可刪除不想要的注釋。動畫控制

動畫控制工具欄允許用戶去播放、暫停和停止播放動畫。可以改變動畫的幀數和速度，ExportVideoFile能將動畫保存為AVI格式。56a2023/1/8后處理最大最小值探測56a2023/1/8后處理多窗口顯示當顯示多窗口時，單擊每個窗口，然后在Solution分支中選擇、所需觀察的應力輸出項，在該窗口即顯示該應力結果，使用多窗口顯示是很有用的,能同時觀察數個結果。57a2023/1/8后處理多窗口顯示57a2023/1/8后處理2、導出結果（1）輸出結果選中結構樹中欲輸出的結果項，點擊右鍵選擇Export，出現一對話框提示用戶保存文件的類型：ExcelFile（.xls）、TextFile（.txt）。58a2023/1/8后處理2、導出結果58a2023/1/8后處理（2）輸出報告

AnsysWorkbench可以自動生成分析報告，用戶可以從工具欄中添加圖片和注釋。圖片和注釋可以添加在任何一個分支中。先選擇分支，點擊相應的圖片和注釋工具按鈕。添加完圖片和注釋后，選擇ReportPreview產生HTML報告，添加的圖片和注釋都會在報告中出現。59a2023/1/8后處理（2）輸出報告59a2023/1/8后處理（3）保存報告 為了防止被覆蓋，用戶需要對報告進行保存。報告可以以HTML的形式通過多個渠道或內部的網絡服務器發表或者導入到Word或Powerpoint中。60a2023/1/8后處理（3）保存報告 60a2023/1/8

操作實例1、使用Proe打開橫梁模型。將需要施加載荷的平面畫出凸臺。2、從proe的“ANSYS12.0”進入workbench。61a2023/1/8操作實例1、使用Proe打開3、雙擊staticstructural,進行靜力分析62a2023/1/83、雙擊staticstructural,進行靜力分析624、設置材料屬性63a2023/1/84、設置材料屬性63a2023/1/864a2023/1/864a2023/1/85、選擇模型65a2023/1/85、選擇模型65a2023/1/86、劃分網格1、將零件材料選為“huagangyan”2、mesh插入“sizing”和“method”，sizing值為20mm，method為hexdominant3、右擊mesh----generatemesh66a2023/1/86、劃分網格1、將零件材料選為“huagangyan”66a7、添加約束、載荷和所需結果67a2023/1/87、添加約束、載荷和所需結果67a2023/1/88、分析結果整體變形68a2023/1/88、分析結果整體變形68a2023/1/8應力69a2023/1/8應力69a2023/1/89、生成報告并保存70a2023/1/89、生成報告并保存70a2023/1/8謝謝!71a2023/1/871a2023/1/8ANSYSWorkbench12.0

基礎培訓講義（內部共享）72a2023/1/8ANSYSWorkbench12.0

基礎培訓講義（內部共主要內容一、有限元基本概念

基本操作二、AnsysWorkbench有限元分析流程的操作軟件介紹靜力學分析與模態分析

FEA模型的建立

（本次培訓不涉及非線性問題，所講內容主要針對三維實體單元。）

73a2023/1/8主要內容一、有限元基本概念2a2023/1/8有限元基本概念

概念

把一個原來是連續的物體劃分為有限個單元，這些單元通過有限個節點相互連接，承受與實際載荷等效的節點載荷，并根據力的平衡條件進行分析，然后根據變形協調條件把這些單元重新組合成能夠進行綜合求解的整體。有限元法的基本思想—離散化。

節點單元載荷約束分析類型

74a2023/1/8有限元基本概念概念3a202有限元模型真實系統有限元模型

有限元模型是真實系統理想化的數學抽象。定義75a有限元模型真實系統有限元模型有限元模型是真實系統理想化的節點和單元節點:空間中的坐標位置，具有一定自由度和存在相互物理作用。單元:一組節點自由度間相互作用的數值、矩陣描述（稱為剛度或系數矩陣)。單元有線、面或實體以及二維或三維的單元等種類。有限元模型由一些簡單形狀的單元組成，單元之間通過節點連接，并承受一定載荷。載荷約束76a節點和單元節點:空間中的坐標位置，具有一定自由度和存在相有限元法的分類位移法：以節點位移為基本未知量；力法：以節點力為基本未知量；混合法：一部分以節點位移為基本未知量，一部分以節點力為基本未知量。77a有限元法的分類位移法：以節點位移為基本未知量；6a有限元法的基本思想對彈性區域離散化將單元內任一節點位移通過函數表達（位移函數）建立單元方程進行單元集成，在節點上加外載荷力引入位移邊界條件進行求解求解得到節點位移根據彈性力學公式得到單元應變、應力78a有限元法的基本思想對彈性區域離散化將單元內任一節點建立單元方有限元法的基本步驟1.結構離散；2.單元分析

a.建立位移函數

b.建立單元剛度方程

c.計算等效節點力3.進行單元集成；4.得到節點位移；5.根據彈性力學公式計算單元應變、應力。79a有限元法的基本步驟1.結構離散；8aANSYSWorkbench軟件介紹

運行軟件

操作界面簡介基本操作分析流程的各項操作80a2023/1/8ANSYSWorkbench軟件介紹運行軟件運行軟件方法一：從CAD軟件中進入

方法二：單擊開始菜單，選擇程序命令；從Ansys程序組中選擇

AnsysWorkbench程序。啟動該軟件后，出現一模塊選擇對話框。81a2023/1/8運行軟件方法一：從CAD軟件中進入10a2023/1/8操作界面介紹82a2023/1/8操作界面介紹11a2023/1/8菜單常用的幾個菜單項為：

—“File>Save”

用來保存數據庫文件：.dsdb

—“File>Clean”

用來刪除數據庫中的網格或結果

—“Edit>SelectAll”

用來選取窗口中當前的所有實體

—“Units”

用來改變單位

—“Tools>options”

用來定制或設置選項83a2023/1/8菜單常用的幾個菜單項為：

—“File>Save”

工具條

常用工具條

圖形工具條84a2023/1/8工具條13a2023/1/8結構樹

結構樹包含幾何模型的信息和整個分析的相關過程。一般由Geometry、Connections、Mesh、分析類型和結果輸出項組成，分析類型里包括載荷和約束的設置。說明分支全部被定義說明輸入的數據不完整說明需要求解說明被抑制，不能被求解說明體或零件被隱藏85a2023/1/8結構樹結構樹包含幾何模型的信息和整個分析14屬性窗口

屬性窗口提供了輸入數據的列表，會根據選取分支的不同自動改變。白色區域:顯示當前輸入的數據。灰色區域:顯示信息數據，不能被編輯。黃色區域:未完成的信息輸入。

86a2023/1/8屬性窗口屬性窗口提供了輸入數據的列表，圖形窗口

模型和結果都將顯示在這個區域中，包括：

GeometryWorksheetPrintPreviewReportPreview幾個可以互相切換的窗口。87a2023/1/8圖形窗口模型和結果都將顯16a2023/1/8向導

作用：幫助用戶設置分析過程中的基本步驟，如選擇分析類型、定義材料屬性等基本分析步驟。顯示：可以通過菜單View中的Windows選項或常用工具條中的圖標控制其顯示。88a2023/1/8向導作用：17a2023/1/8基本操作

創建、打開、保存文檔復制、剪切、粘貼

圖形窗口的顯示視圖顯示結構樹的顯示操作界面的顯示工具條的顯示選擇目標顯示/隱藏旋轉、平移、縮放89a2023/1/8基本操作創建、打開、保存文檔18a2023/1/創建、打開、保存文檔File菜單或者工具條的1、創建一個新文檔。選擇File—New命令。2、打開文檔。選擇File—Open命令。3、保存文檔。選擇File—Save或SaveAs命令，一般保存為.dsdb格式的文檔。編輯目標用戶可以對給定的目標進行復制、粘貼、剪切等常規操作。使用Edit菜單中的各項命令。90a2023/1/8創建、打開、保存文檔File菜單或者工具條的19視圖顯示視圖的顯示主要在View菜單中進行控制。1、圖形窗口

ShadeExteriorandEdges：輪廓線顯示

Wireframe：線框顯示

Ruler：顯示標尺

Legend：顯示圖例

Triad：顯示坐標圖示91a2023/1/8視圖顯示視圖的顯示主要在View菜單中進行控制。20a202視圖顯示2、結構樹ExpandAll：展開結構樹CollapseEnvironments：折疊結構樹CollapseModels：折疊結構樹中的Models項3、工具條

NamedSelections：命名工具條UnitConversion：單位轉換工具4、操作界面

Messages：Messages信息窗口SimulationWizard：向導

GraphicsAnnotations:注釋SectionPlanes:截面信息窗口

ResetLayout:重新安排界面92a2023/1/8視圖顯示2、結構樹21a2023/1/8選擇目標

在Workbench中，目標是指點、線、面、體。1、單選確定目標為點、線、面、體的一種，點擊對應的圖標，單擊按鈕，選中SingleSelect，進入選擇模式，利用鼠標左鍵在模型上點擊進行目標的選取。2、框選與單選的方法類似，只需選擇BoxSelect，再在圖形窗口中按住左鍵、畫矩形框進行選取。3、在結構樹中的Geometry分支中進行選擇。屏幕下方的狀態條中將顯示被選擇的目標的信息。93a2023/1/8選擇目標在Workbench中，目標是指點顯示/隱藏目標1、隱藏目標在圖形窗口的模型上選擇一個目標，單擊鼠標右鍵，在彈出的選項里選擇，該目標即被隱藏。用戶還可以在結構樹中選取一個目標，單擊鼠標右鍵，選擇來隱藏目標。當一個目標被隱藏時，該目標在結構樹的顯示亮度會變暗。2、顯示目標在圖形窗口中單擊鼠標右鍵，在彈出的選項里選擇GoTo—HiddenBodiesinTree，系統自動在結構樹Geometry項中彈出被隱藏的目標，以藍色加亮方式顯示，在結構樹中選中該項，單擊右鍵，選擇顯示該目標。94a2023/1/8顯示/隱藏目標1、隱藏目標23a2023/1/8旋轉、平移、縮放

通過工具條的實現上述操作，也可以利用鼠標和鍵盤相結合的方式進行操作平移：Ctrl+鼠標中鍵旋轉：鼠標中鍵縮放：Shift+鼠標中鍵95a2023/1/8旋轉、平移、縮放通過工具條的

有限元分析（FEA）工作的定位：開發流程的什么階段進行？

FEA分析的目標：剛度/強度，位移/應力，模態…

材料屈服？網格細化？網格較為均勻。

分析領域：結構、熱

分析類型：靜力分析、模態分析

材料特性、載荷、約束

網格密度前處理：模型簡化、建模技巧（對稱性的利用）…制定分析方案96a2023/1/8有限元分析（FEA）工作的定位：開發流程的什么階段進行？初步確定分析流程操作分析類型：靜力分析、模態分析單元類型：殼單元、實體單元模型類型：零件、組件前處理建立、導入幾何模型定義材料屬性劃分網格求解施加載荷和約束求解后處理查看結果得出結論檢驗結果的正確性97a初步確定分析流程操作分析類型：靜力分析、模態分析單元類型：殼

1

導入模型

2

定義材料屬性

3

設定網格劃分參數并劃分網格

4選擇分析類型（StaticAnalysis、Modal…）

5

施加載荷與約束（設置邊界條件）

6

設定求解參數并求解

7

后處理分析流程操作98a2023/1/81導入模型分析流程操作27a2023/1/81

導入模型方法一：直接從所支持的CAD軟件系統進入。方法二：右擊Geometry------replaceGeometry

99a2023/1/81導入模型方法一：直接從所支持的CAD軟件系統進入。28a模型處理兩個概念：CAD模型

&FEA模型CAD模型的處理：可直接刪除的特征——螺紋孔、小孔、小邊、狹小面、小凸臺、小槽等；CAD幾何建模的參數化考慮對稱性的建模：（幾何結構對稱、載荷和約束也對稱）100a2023/1/8模型處理29a2023/1/82

定義材料屬性1、雙擊ComponentSystems中的EngineeringData。2、

右擊EngineeringData----edit3、選擇view中outline、properties,把GeneralMaterials等中的材料添加到EngineeringData中，修改Density密度、Young’smodulus楊氏模量、Poisson’sRatio泊松比、熱膨脹系數等參數。4、點擊ReturntoProject5、右擊Model----Update6、右擊Model-----edit7、在模型的Material----Assignment右面的箭頭可選擇材料注：軟件默認的材料是StructuralSteel。

101a2023/1/82定義材料屬性1、雙擊ComponentSystems中定義材料屬性4、在線性靜力結構分析當中，材料屬性只需要定義楊氏模量以及泊松比。

–假如有任何慣性載荷，密度是必須要定義的；模態分析中同樣需要定義材料密度。

102a2023/1/8定義材料屬性4、在線性靜力結構分析當中，材料屬性只需要定義楊3

網格控制目的：實現幾何模型有限元模型的轉化原則：整體網格控制局部網格細化

103a2023/1/83網格控制目的：實現幾何模型網格控制整體網格：

Relevance（-100~100）、RelevanceCenter（coarse~fine）局部細化：支撐處、載荷施加位置、應力變化較大的地方。

104a2023/1/8網格控制整體網格：33a2023/1/8網格控制

具體操作：選中結構樹的Mesh項，點擊鼠標右鍵，選擇Insert，彈出對網格進行控制的各分項，一般只需設置網格的形式（Method）和單元的大小（Sizing）。其余一些網格控制項的意義：

Refinement—細化網格MappedFaceMeshing—映射網格；

105a2023/1/8網格控制具體操作：選中結構樹的Mesh項，點擊網格劃分三維實體的四面體（Tetrahedron）單元劃分三維實體的六面體（Hexahedron）單元劃分106a網格劃分三維實體的四面體（Tetrahedron）單元劃分三4

選擇分析類型

靜力學分析(StaticAnalysis)

：

計算在固定不變的載荷作用下結構的響應，不考慮慣性和阻尼的影響，如結構受隨時間變化載荷的影響。

載荷——外部施加的作用力與壓力；穩態的慣性力（重力、離心力）；強迫位移；

溫度載荷。

107a2023/1/84選擇分析類型靜力學分析(StaticAnalysis4

選擇分析類型

模態分析

(Modal)

：用于確定結構或部件的振動特性，即結構的固有頻率和振型

線性的、忽略系統阻尼對其自身振動特性的影響、任何所施加的力載荷在模態分析中都不考慮。

*有預應力結構的模態分析：

先進行結構靜力學分析，之后在模態分析初始條件(InitialCondition)設置中指明結構預應力值來自前期靜力分析結果。

108a2023/1/84選擇分析類型模態分析(Modal)：37a20235

設置邊界條件

邊界條件的設置包括載荷和約束的施加，都作用在幾何實體上，通過節點和單元進行傳遞。載荷和約束是在所選擇的分析類型的分支（如模態分析、熱分析等），以下以靜力分析為例進行說明。109a2023/1/85設置邊界條件邊界條件的設置包括載荷和約束的設置邊界條件1、類型選中結構樹中的StaticStructural，單擊鼠標右鍵選取Insert，彈出各種載荷和約束。110a2023/1/8設置邊界條件1、類型39a2023/1/8設置邊界條件2、載荷操作：（1）添加載荷項。選中結構樹中的StaticStructural，單擊右鍵選取Insert，在彈出的選擇框中選取載荷類型。（2）設置載荷值和方向。選中上一步添加的載荷，在屬性窗口中進行設置。

111a2023/1/8設置邊界條件2、載荷40a2023/1/8設置邊界條件載荷在屬性窗口中的設置：

Geometry：選擇載荷施加位置

DefineBy：載荷施加的方式分量方式（Components）矢量方式（Vector）。Components方式

CoordinateSystem：選取坐標系

X、Y、ZComponent：X、Y、Z方向載荷大小112a2023/1/8設置邊界條件載荷在屬性窗口中的設置：41a2023/1/8設置邊界條件Vector方式

Magnitude：載荷大小

Direction：載荷方向。可以采用三種方式：

a、垂直于平面，或沿柱面的軸線方向

b、沿著直邊，或垂直于柱面邊緣

c、兩點定義矢量如果矢量指向了相反的方向，用圖形窗口中的箭頭來調換，調整好以后，點擊Apply。3、約束約束的施加方式與載荷基本相同，選取幾何模型上的具體部位，施以適當的約束即可。113a2023/1/8設置邊界條件Vector方式42a2023/1/8載荷和約束–慣性載荷?這些載荷作用在整個系統中?需要用到質量的時候密度是必須的–結構載荷?這種載荷是作用在系統部分結構上的力或者力矩–結構支撐?這些是利用約束來防止部分范圍內的移動

–熱載荷114a2023/1/8載荷和約束–慣性載荷43a2023/1/8載荷（Loads）和約束壓力載荷：（Pressure）–壓力只能施加在表面并且通常與表面的法向一致–正值代表進入表面（例如壓縮），負值代表從表面出來（例如抽氣等）–壓力的單位為每個單位面積上力的大小力載荷：(Force)–力可以施加在結構的最外面，邊緣或者表面。–力將分布到整個結構當中去。這就意味著假如一個力施加到兩個同樣的表面上，每個表面將承受這個力的一半。–力可以通過定義矢量，大小以及分量來施加。115a2023/1/8載荷（Loads）和約束壓力載荷：（Pressure）44a載荷（Loads）和約束力矩載荷:

(Moment)–對于實體，力矩可以施加在任意表面–假如選擇了多個表面，那么力矩將分攤在這些表面上。–力矩可以用矢量及其大小或者分量來定義。當用矢量表示時，其遵守右手法則。遠端載荷:

(RemoteForce)–允許用戶在面或者邊上施加偏置的力–用戶設定力的初始位置（利用頂點，圓或者x,y,z的坐標）–力可以通過向量和幅值或者分量來定義–這個在面上將得到一個等效的力加上由于偏置的力所引起的力矩–這個力分布在表面上，但是包括了由于偏置力而引起的力矩116a2023/1/8載荷（Loads）和約束力矩載荷:(Moment)45a2載荷（Loads）和約束軸承載荷:

(BearingLoad)–軸承載荷僅適用于圓柱形表面。其徑向分量將根據投影面積來分布壓力載荷。–一個圓柱表面只能施加一個軸承載荷。假如一個圓柱表面切分為兩個部分，那么在施加軸承載荷的時候一定要保證這兩個柱面都要選中。117a2023/1/8載荷（Loads）和約束軸承載荷:(BearingLoa載荷和約束(Supports)固定約束:

(FixedSupport)–在頂點、邊緣或面上約束所有的自由度–對于實體，限制x、y和z的平移給定位移:

(Displacement)–在頂點、邊緣或面上給定已知的位移–允許在x、y和z方向給予強制位移–輸入“0”代表此方向上即被約束–不設定某個方向的值則意味著實體在這個方向上自由運動118a2023/1/8載荷和約束(Supports)固定約束:(FixedSu載荷和約束(Supports)無摩擦約束:

(FrictionlessSupport)–在面上施加法向約束–切向自由圓柱面約束:

(CylindricalSupport)–施加在圓柱表面–用戶可以指定是軸向，徑向或者切向約束–僅僅適用于小變形（線性）分析119a2023/1/8載荷和約束(Supports)無摩擦約束:(Frictio6

求解

求解在結構樹的Solution分支下進行。（1）在Solution分支中添加結果輸出項。在靜力學分析中，一般選取

Von-Mises

（等效應力）、

TotalDeformed（總體變形）為結果對象。（2）點擊工具條中的Solve按鈕或選中Solution點擊右鍵選擇Solve

便可進行求解。120a2023/1/86