ANSYSWorkbench前后處理

1、機(jī)械與動力工程學(xué)院機(jī)械與動力工程學(xué)院CAD/CAM工程技術(shù)研究中心工程技術(shù)研究中心Ansys Workbench前前處理及后處理及后處理技術(shù)處理技術(shù)主要內(nèi)容一、一、靜力學(xué)有限元分析的前處理技術(shù)靜力學(xué)有限元分析的前處理技術(shù) 材料屬性及網(wǎng)格劃分 載荷及約束的施加 單/多載荷步靜力求解二、二、靜力學(xué)有限元分析的后處理技術(shù)靜力學(xué)有限元分析的后處理技術(shù) 分析求解方法 結(jié)果查看 分析結(jié)果處理 實(shí)例操作講解三、練習(xí)三、練習(xí)一、前處理技術(shù) 前處理前處理是創(chuàng)建分析模型的階段，也是將連是創(chuàng)建分析模型的階段，也是將連續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每續(xù)的求解域離散為一組單元的組合體，用在每個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函

2、數(shù)來分片地表示求解域個(gè)單元內(nèi)假設(shè)的近似函數(shù)來分片地表示求解域上待求的未知場函數(shù)的過程。上待求的未知場函數(shù)的過程。 在正確建立在正確建立單元類型單元類型、施加載荷施加載荷及及邊界條邊界條件件的的材料類型材料類型、定義求解器所需的、定義求解器所需的控制卡片控制卡片等等各類滿足求解所需的必要信息后，即可得到求各類滿足求解所需的必要信息后，即可得到求解器可以識別的模型文件，然后解器可以識別的模型文件，然后提交求解器提交求解器進(jìn)進(jìn)行解算。行解算。一、前處理技術(shù)1.1材料屬性及網(wǎng)格劃分一、前處理技術(shù)1.1.1材料屬性定義由于慣性載荷作用在整個(gè)系統(tǒng)中，由于慣性載荷作用在整個(gè)系統(tǒng)中，常常與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有關(guān)，因此

3、材料常常與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有關(guān)，因此材料屬性中必須有密度！屬性中必須有密度！一、前處理技術(shù)1.1.2網(wǎng)格劃分 網(wǎng)格劃分網(wǎng)格劃分是是CAE仿真分析不可缺少的一部仿真分析不可缺少的一部分，網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響計(jì)算結(jié)果的精度。此分，網(wǎng)格的質(zhì)量直接影響計(jì)算結(jié)果的精度。此外，網(wǎng)格劃分所花費(fèi)的時(shí)間也往往占整個(gè)仿真外，網(wǎng)格劃分所花費(fèi)的時(shí)間也往往占整個(gè)仿真分析的大部分，因此，網(wǎng)格劃分工具越好、自分析的大部分，因此，網(wǎng)格劃分工具越好、自動化程度越高，整個(gè)動化程度越高，整個(gè)CAE仿真分析效率也越高。仿真分析效率也越高。 Workbench中主要有兩種途徑：（1）全局網(wǎng)格控制（2）局部網(wǎng)格控制一、前處理技術(shù) 網(wǎng)格類型 AS

4、YS Workbench主要包括一維網(wǎng)格、二主要包括一維網(wǎng)格、二維網(wǎng)格和三維網(wǎng)格。維網(wǎng)格和三維網(wǎng)格。 一維單元：由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，主要用于桿、一維單元：由兩個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，主要用于桿、 梁結(jié)構(gòu)分析中；梁結(jié)構(gòu)分析中； 二維單元：包括三角形單元二維單元：包括三角形單元(3節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或6節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)) 和四邊形單元和四邊形單元(4節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或8節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn))， 主要對片體、殼體實(shí)體進(jìn)行劃分；主要對片體、殼體實(shí)體進(jìn)行劃分； 三維單元：包括四面體單元三維單元：包括四面體單元(4節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或10節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)) 和六面體單元和六面體單元(8節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)或20節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn))。一、前處理技術(shù) 網(wǎng)格的節(jié)點(diǎn)和單元參與有限元求解 對實(shí)體模型

5、進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格在矩陣方程中求解。 在求解開始，自動生成默認(rèn)的網(wǎng)格。 用戶可以預(yù)覽網(wǎng)格，檢查是否滿足要求。一、前處理技術(shù)全局網(wǎng)格控制通常用于整體網(wǎng)格劃分的全局控全局網(wǎng)格控制通常用于整體網(wǎng)格劃分的全局控制，包括網(wǎng)格基本物理場類型、網(wǎng)格單元尺寸制，包括網(wǎng)格基本物理場類型、網(wǎng)格單元尺寸、尺寸參數(shù)、膨脹參數(shù)及網(wǎng)格詳細(xì)信息的查看、尺寸參數(shù)、膨脹參數(shù)及網(wǎng)格詳細(xì)信息的查看等相關(guān)內(nèi)容。等相關(guān)內(nèi)容。 全局網(wǎng)格控制一、前處理技術(shù)基本的網(wǎng)格控制可以在“Mesh” 分支下操作 當(dāng)“Global Controls” 為“Basic” (默認(rèn))時(shí),用戶可以通過滑移塊進(jìn)行控制。 “Relevance” 可以設(shè)置在100

6、和+100之間 默認(rèn)的Relevance值是0，但可以通過“Tools Control Panel Meshing:Relevance”改變值。 全局網(wǎng)格控制Relevance=-100Nodes=1349Elements=649Relevance=0Nodes=2619Elements=1334Relevance=100Nodes=9122Elements=5149一、前處理技術(shù)網(wǎng)格局部控制方法：網(wǎng)格局部控制方法： 局部網(wǎng)格控制方法控制方法控制尺寸控制尺寸控制接觸尺寸控制接觸尺寸控制加密控制加密控制面映射控制面映射控制匹配控制匹配控制擠壓控制擠壓控制膨脹控制膨脹控制一、前處理技術(shù)方法控制（方

7、法控制（method）：自動網(wǎng)格劃分（）：自動網(wǎng)格劃分（Automatic）、四面）、四面體網(wǎng)格劃分法（體網(wǎng)格劃分法（Tetrahedrons）、六面體網(wǎng)格劃分（）、六面體網(wǎng)格劃分（Hex Dominant）、掃掠法（）、掃掠法（Sweep）和多區(qū)域法（）和多區(qū)域法（MultiZone） 局部網(wǎng)格控制一、前處理技術(shù)尺寸控制一般包括兩種方法：局部尺寸控制和影響球控制，但尺寸控制一般包括兩種方法：局部尺寸控制和影響球控制，但對曲面來說多了一種邊界分段控制的方法。對曲面來說多了一種邊界分段控制的方法?？梢詫植康膯卧笮∵M(jìn)行控制 對于單元尺寸，可以定義被選邊、面或零件的平均單元尺寸。 對于邊，用戶可

8、以定義邊上的劃分份數(shù)。 用戶控制網(wǎng)格尺寸，可以得到比較相對統(tǒng)一的網(wǎng)格密度，還可以得到比定義整體邊的長度更密或更疏的網(wǎng)格。 局部網(wǎng)格控制如圖所示，左邊是默認(rèn)的網(wǎng)格劃分，然而右邊是局部尺寸控制。注意通過sizing控制的右邊在定義的邊上有相對一致的網(wǎng)格密度一、前處理技術(shù) 虛擬拓?fù)溆糜趯?dǎo)入到有限元分析界面中的幾何體進(jìn)行簡虛擬拓?fù)溆糜趯?dǎo)入到有限元分析界面中的幾何體進(jìn)行簡化與分割操作?；c分割操作。 一方面，一方面，可以簡化或分割實(shí)體邊界線和內(nèi)部邊線，從而在可以簡化或分割實(shí)體邊界線和內(nèi)部邊線，從而在一定程度上減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)量，簡化網(wǎng)格劃分，提高網(wǎng)格劃分一定程度上減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)量，簡化網(wǎng)格劃分，提高網(wǎng)

9、格劃分質(zhì)量；質(zhì)量； 另一方面，另一方面，對幾何體中的邊界線進(jìn)行一定的分割處理，能對幾何體中的邊界線進(jìn)行一定的分割處理，能夠很好地改善幾何體網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，從而得到更加合理的網(wǎng)格夠很好地改善幾何體網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，從而得到更加合理的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，也能在一定程度上提高網(wǎng)格劃分的總體質(zhì)量；結(jié)構(gòu)，也能在一定程度上提高網(wǎng)格劃分的總體質(zhì)量； 最后，最后，還可以簡化實(shí)體表面，從而提高選擇內(nèi)部幾何對象還可以簡化實(shí)體表面，從而提高選擇內(nèi)部幾何對象的效率。的效率。 虛擬拓?fù)湟?、前處理技術(shù) 虛擬拓?fù)溆糜趯?dǎo)入到有限元分析界面中的幾何體進(jìn)行簡虛擬拓?fù)溆糜趯?dǎo)入到有限元分析界面中的幾何體進(jìn)行簡化與分割操作?；c分割操作。 一方面

10、，一方面，可以簡化或分割實(shí)體邊界線和內(nèi)部邊線，從而在可以簡化或分割實(shí)體邊界線和內(nèi)部邊線，從而在一定程度上減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)量，簡化網(wǎng)格劃分，提高網(wǎng)格劃分一定程度上減少內(nèi)部節(jié)點(diǎn)數(shù)量，簡化網(wǎng)格劃分，提高網(wǎng)格劃分質(zhì)量；質(zhì)量； 另一方面，另一方面，對幾何體中的邊界線進(jìn)行一定的分割處理，能對幾何體中的邊界線進(jìn)行一定的分割處理，能夠很好地改善幾何體網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，從而得到更加合理的網(wǎng)格夠很好地改善幾何體網(wǎng)格劃分結(jié)構(gòu)，從而得到更加合理的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，也能在一定程度上提高網(wǎng)格劃分的總體質(zhì)量；結(jié)構(gòu)，也能在一定程度上提高網(wǎng)格劃分的總體質(zhì)量； 最后，最后，還可以簡化實(shí)體表面，從而提高選擇內(nèi)部幾何對象還可以簡化實(shí)體表面，從而提

11、高選擇內(nèi)部幾何對象的效率。的效率。 虛擬拓?fù)湟弧⑶疤幚砑夹g(shù) 虛擬拓?fù)湟?、前處理技術(shù) 網(wǎng)格檢查單元質(zhì)量檢查單元質(zhì)量檢查縱橫比縱橫比雅克比率雅克比率翹曲因子翹曲因子平行偏差平行偏差最大轉(zhuǎn)彎角最大轉(zhuǎn)彎角偏度偏度正交品質(zhì)正交品質(zhì)一、前處理技術(shù)1.2載荷及約束的施加載荷類型慣性載荷慣性載荷結(jié)構(gòu)載荷結(jié)構(gòu)載荷結(jié)構(gòu)約束結(jié)構(gòu)約束節(jié)點(diǎn)載荷與節(jié)點(diǎn)約束節(jié)點(diǎn)載荷與節(jié)點(diǎn)約束一、前處理技術(shù)1.2載荷及約束的施加載荷類型加速度加速度重力加速度重力加速度旋轉(zhuǎn)加速度旋轉(zhuǎn)加速度壓力壓力節(jié)點(diǎn)載荷節(jié)點(diǎn)載荷靜水壓力靜水壓力力力遠(yuǎn)端載荷遠(yuǎn)端載荷軸承載荷軸承載荷螺栓載荷螺栓載荷力矩力矩線壓力線壓力熱載荷熱載荷一、前處理技術(shù)1.2載荷及約束的

12、施加載荷類型固定約束固定約束強(qiáng)迫位移約束強(qiáng)迫位移約束僅壓縮約束僅壓縮約束無摩擦支撐約束無摩擦支撐約束遠(yuǎn)端位移約束遠(yuǎn)端位移約束彈性支撐約束彈性支撐約束圓柱面約束圓柱面約束約束方程約束方程一、前處理技術(shù)載荷步設(shè)置1.3 單/多載荷步靜力求解二、后處理技術(shù)插入結(jié)果2.1分析求解方法l 選取應(yīng)力分支的模板，一些結(jié)果已經(jīng)默認(rèn)被要求，然而，用戶可以根據(jù)需要要求別的結(jié)果 選擇“Insert Results” 插圖顯示出怎樣進(jìn)行添加二、后處理技術(shù)結(jié)果求解2.1分析求解方法l 定義了材料，施加載荷和約束，添加結(jié)果后，模型便做好了求解的準(zhǔn)備了 選擇“Solve”后，出現(xiàn)一個(gè)插圖，告訴用戶已經(jīng)開始求解二、后處理技術(shù)

13、2.2 分析結(jié)果查看l 求解完成后，用戶可以查看到結(jié)果 結(jié)果的種類取決于分析的類型 云圖、矢量圖、動畫都可以二、后處理技術(shù)2.3 分析結(jié)果處理動畫控制動畫控制顯示模式顯示模式云圖設(shè)置云圖設(shè)置輪廓線顯示輪廓線顯示最大最大/小值顯示小值顯示數(shù)值探測工具數(shù)值探測工具輸出輸出AVI二、后處理技術(shù)位移縮放比例l 對于結(jié)構(gòu)分析(靜態(tài)、模態(tài)、屈曲), 模型的變形情況將發(fā)生變化 在默認(rèn)狀態(tài)下, 為了更清楚的看到結(jié)構(gòu)的變化，比例系數(shù)自動被放大 用戶能夠改變?yōu)閷?shí)際變形情況自動位移縮放系數(shù)自動位移縮放系數(shù)無位移縮放系數(shù)無位移縮放系數(shù)二、后處理技術(shù)位移縮放比例l “Geometry” 按鈕控制云圖顯示方法. ExteriorIsoSurfacesCapped IsoSurfaces二、后處理技術(shù)云圖設(shè)置l “Contours” 按鈕控制控制模型的云圖顯示Smooth Contours Contours Bands Isolines Solid Fill二、后處理技術(shù)輪廓顯示l “Contours” 按鈕控制控制模型的云圖顯示No Wireframe Show Undeformed WireframeShow Undeformed ModelShow Element二、后處理技術(shù)矢量顯示在wireframe 模式下，能更好地觀察矢量圖顯示情況 矢量顯示包含任何一