Workbench实例入门-悬臂梁的应力变形仿真分析
Workbench实例入门
下面将通过一个简单的分析案例，让读者对ANSYS Workbench 13.0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ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可。
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ANSYS Workbench求解出应力与应变的分布云图。
（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 13.0 →Workbench命令，启动ANSYS Workbench 13.0，进入主界面。
（2）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Component systems→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Analysis System→Static Structural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）在A2栏的Geometry上点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→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）双击项目B中的B2栏Engineering Data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Engineering Data Sources（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Outline of Schematic B2: Engineering Data消失，取代以Engineering Data Sources及Outline of Favorites。
图1-32 材料参数设置界面
（3）在Engineering Data Sources表中选择A3栏General Materials，然后单击Outline of Favorites表中A8栏Stainless Steel（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Engineering Data Sources（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Properties of Outline Row 3: Stainless Steel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Engineering Data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）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1-35 Mechanical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Details of “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Stainless Steel，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）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Mesh选项，此时可在Details of “Mesh”（参数列表）中修改网格参数，本例中在Sizing中的Relevance Center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
Generate Mesh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）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Static Structural（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）→Fixed Support（固定约束）命令，此时在分析树种会出现Fixed Support选项，如图1-41所示。
图1-40 Environment工具栏 图1-41 添加固定约束
（3）选中Fixed Support，选择需要施加固定约束的面，单击Details of “Static Structural（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Details of “Static Structural（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Static Structural（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）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Equivalent Stress（等效应力）选项，如图1-47所示。
图1-46 Solution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Equivalent Elastic Strain（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Total Deformation（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Equivalent All Results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Equivalent Stress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Equivalent Elastic Strain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Total Deformation（总变形），此时会出现如图1-53所示的总变形分析云图。
（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
