1、ANSYS WorkBench,概述,ANSYS Workbench 环境 工具箱 Workbench项目视图区 项目视图区的联接项 Workbench 文件管理 Workbench 12.0 项目存档 输入模型 输出项目组元,The Workbench 环境,大多情况 Workbench 图形用户界面分为两个主要部分 (在后面会介绍其他可选部分):,工具箱,工具栏包括四部分: Analysis systems:可以直接在项目中使用预先定义好的模板。Component systems: 建立、扩展分析系统的各种应用程序。Custom Systems: 预先定义的耦合分析系统 (FSI, 热应力
2、等)。 用户可以创建自己预定义的系统.Design Exploration: 参数管理和优化工具.,工具箱,显示在工具箱的systems 和components 产品数量取决于安装的产品。 用“View All / Customize” 窗口的控制按钮, 可以展开或闭合显示在工具箱的项。 左边的工具箱专用窗口不使用时通常是关闭的。,项目示图区,Workbench项目示图区是定义一个system或一组system操作流程的图示法。 项目示图区的操作总是从左到右。 Workbench有几个本地应用程序, 即完全在Workbench 窗口运行的: Project Schematic, Enginee
3、ring Data and Design Exploration 非本地应用程序 (叫做数据集成) 在各自的窗口运行: Mechanical (formerly Simulation), Mechanical APDL (formerly ANSYS), ANSYS Fluent, ANSYS CFX, Etc . . . 存储单元可以通过RMB 菜单选择来删除.,项目示图区,项目示图区是一个流体分析(FLUENT)的例子。工具箱的选项可以拖放到示图区或者简单地双击。注意Mesh项出现在 Fluid Flow 程序块。,Component System的网格划分,在项目示图区也可以创建一个入口
4、即ANSYS 网格应用程序的独立模块。如右图例所示， 将Component Systems 工具箱的网格划分拖拉到了项目示图区。,项目示图区,示图区不同程序入口的联接可以通过很多方式确定。 RMB会显示各种选择。,RMB,Linkage,Workbench 文件管理,Workbench创建了一个 项目文件 和 一系列子目录来管理所有相关的文件。 用户应该让 Workbench来管理这些目录的内容，而不要手动修改项目目录的内容和结构。 当一个项目保存为一个project file 时 (.wbpj), 使用用户定义的文件名 (如. MyFile.wbpj)命名。 创建项目目录使用的是项目名。以上
5、例子的目录将是 MyFile_files。 在项目目录里有很多子目录 (说明如下).,Workbench文件管理,目录结构: dpn: 这是设计点目录。这基本上是特定分析下的所有参数状态。一个单独的分析中，将只有一个“dp0”目录。 global: 包含分析中每个程序的子目录. 右边例子中的“Mech” 目录包含力学分析数据库文件和其他相关的文件。 SYS: “SYS” 目录包含项目中每个系统类型的子目录 (e.g. Mechanical, Fluent, CFX, etc.)。每个系统子目录包含求解详细文件。例如MECH子目录包含结果文件 ds.dat 文件, 和solve.out 文件等.
6、 user_files: 包含和项目相关的输入文件和用户宏文件.,Workbench文件管理,从 Workbench的 “View” 菜单激活 “Files” 选项，可显示一个包含文件详细信息和位置的窗口。,Workbench文件管理,存档: 快速生成包含所有相关文件的压缩文件。为了更有效地管理文件，在ansys workbench中还能快速生成一个单一的压缩文件。若要打开压缩文件，只要单击 restore archive 命令，就能打开任何解压缩程序打开。文件是zip格式，可以用 “Restore Archive . . . ” 或任何解压程序打开.如图所示，存档选项对话框有几个选项。,模型
7、输入,Workbench 12.0之前版本的数据可以用Import图标来输入模型。并转换成12.0版本。,(V 11.0),输出Project Components,Project components可以从具体的应用程序内输出。这类似于 Workbench 11.0应用程序的保存: File/Export,ANSYS Workbench中的APDL,参 数 化 建 模,参数化建模 目录,尺寸引用 提升参数 提升尺寸引用 提升特征尺寸 参数管理 从动/从属参数 辅助变量 参数函数Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,参数化建模 尺寸引用,创建草图和特征时,它们的特性由所谓的 “尺寸引用
8、”控制.,尺寸引用,尺寸引用可以被“提升”为设计参数: 允许参数化数据交换. 使DM模型更加灵活. 是进行优化(仿真)技术的一个关键要素.,参数化建模 提升参数,在详细列表框中点击将一个尺寸引用提升为设计参数 “D”. 使用默认名称或自已定义一个有意义的名称 (不可以有空格, 可以有下划线). 注意, 尺寸的值在详细列表窗口将不再可以编辑.,注意: 对于链接到CAD中的参数不可以取消提升.,尺寸参数: 默认的草图尺寸名称标明了关联平面以及特定的尺寸. 命名语法是 “平面_参考.尺寸_类型和编号”. 例如: 以下图为例, 参数的缺省名称为 “XYPlane.D4”. XYPlane: 标明尺寸所
9、处的平面. D4: 标明指定的尺寸是直径. 名称很容易更改.,参数化建模 提升尺寸引用,参数化建模 提升特征尺寸,特征尺寸: 默认的特征尺寸名称标明操作以及尺寸引用号 (“FD” 含义为“Feature Dimension). 命名语法是 “操作_类型.特征_尺寸_编号”. 以下的例子,参数的缺省名称为 “Extrude1.FD1”.名称包含两层信息: Extrude1 表明参数引用为创建的第一个拉伸. FD1 表明它是拉伸操作的参数1 (如上; FD0= 旋转角度, FD1= 深度, FD2 = 绕Z轴旋转),参数化建模 参数管理器,指定参数后DM用参数管理器进行管理. 在用户图形界面中点击
10、 “Parameter” 打开参数管理器工具.,参数化建模 参数管理器,参数管理器窗口有3个标签用来指定参数化工具:,Design Parameters标签: 每个设计参数都列在上面. 在此浏览和更改参数的值. “#” 后可以加入对参数定义的注释.,Parameter/Dimension Assignment 标签: 列出一系列 “左边 = 右边” 的赋值(方程),通过给定设计参数用于驱动模型尺寸的. 等式左边是指向平面/草图或特征尺寸之一的引用，或者是辅助变量的引用. 右边是任意表达式,可以带有 +, -, *, 和 /, 不仅包括圆括号,引用设计参数 (这里其句法结构用前缀“ ”) 和特征
11、尺寸, 而且包括数值常量和对辅助变量的引用. 也可以用 表示指数运算,% 表示求模( x/y的余数) 也可以使用函数 (后文讨论).,参数化建模 参数管理器,参数化建模 参数管理器,DesignModeler 会计算出每一个表达式右边的值并用结果驱动左边的尺寸引用. 设计参数名称前面冠以. #后可加入注释. 例如 (承前页): XYPlane.R3 = Hole_Size 表明用一个位于XY平面的半径尺寸引用一个名为 “Hole_Size” 的设计参数. 在参数等式后加入了一个样例注释.,参数化建模 从动/从属 参数,从动参数是其取值由“驱动”设计参数决定的参数. 目标: 如图所示给定一个矩形
12、截面, 尺寸 S1 为高, S2 为宽, 按表达式S2 = 2*S1驱动宽度值.,S2,S1,在 DesignModeler 中我们进行如下操作: 标注草图的高和宽. 创建一个名为 S1的设计参数. S1 将成为 “主动” 参数. 待续 . . .,参数化建模 从动/从属 参数,观察草图(前页)细节后发现宽度尺寸被称为H1. 记住!: H1中的“H”表示水平尺寸,同样的V2中的 “V”表示竖直尺寸. 从参数/尺寸等式中注意到给出的S1 为: 已知 “内部” 参数名即驱动参数是 “XYPlane.H1” 可以在Parameter/Dimension Assignment 标签中键入下面的表达式:
13、,参数化建模 从动/从属 参数,这样我们仅仅改变S1的值就可以检验表达式, 更新生成模型可确认宽度始终等于2*S1. 等一下! 如果由于表达式的错误导致模型再生失败,视图进行取消操作也会遇到同样的问题. 幸运的是 DesignModeler 有一个更好的方法验证参数化的表达式 : 移到 “Check” 标签, 可以计算出参数化等式并显示出结果. 让我们对Check特性进行仔细观察. . .,参数化建模 从动/从属 参数,check 窗口分成两个输出区:,Parameter/Dimension Assignments参数/尺寸等式,Design Parameter Assignments设计参数
14、等式,两个部分都作为“输出”，因为每个部分都按其定义及其输出值显示. 从上例可以看出，参数S1被赋值35.000 (设计参数部分). 同样的,从动参数 “XYPlane.H1” 计算出值 70.000. 由于我们希望用2*S1的值驱动“XYPlane.H1”因而确认 70.000 这个值是有意义的.,参数化建模 辅助变量,辅助变量指那些不直接定义草图或特征尺寸的参数. 主要用于常数值或系数. 例如:这里定义2个设计参数 (Height和 Length). 现在我们创建一个名为 “factor” 的变量在公式中使用. 最后我们设定半径尺寸 “R5” 等于变量. 注意, 这个例子只是用来举例的.
15、我们可以更简单地用定义变量的公式直接定义R5.,参数化建模 带参数的函数,可以用函数表达设计意图以及参数间的关系. 函数是返回单一值的一系列操作 ABS(X) EXP(X) LN(X) SQRT(X) SIN(X) (用角度) COS(X) TAN(X) 对于1 和 +1之间的值X. ASIN(X) & ATAN(X) (返回值为 -90 到 90 度之间) ACOS(X) (返回值为0到180 之间) 例如 A=acos(-1) # 值为 90 B=abs(X) # 值为X的绝对值,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,目标: 通过草图和拉伸创建一个3D模型. 添加一个旋转特征代表滑
16、轮的槽. 通过基于构造草图建立一个螺拴孔阵列. 参数化建模使得滑轮尺寸自动更新阵列螺栓孔. 可以对整个系列尺寸的滑轮进行仿真! 起始页: 选择创建新几何体或 FileNew 设定长度单位为 millimeter,在XY面上创建一个草图: 在树形目录中点击激活XYPlane 工具栏: “Look At”Sketching Draw Circle注意: 选择平面后选择草图标签，切换到草图模式后如果不存在草图，系统会自动创建一个新草图,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,在XY面上创建一个草图(续): 选择原点作为圆的中心 将光标放在原点附近,可以看见 一个“P” 出现在光标附近, 这表示
17、自动添加了一个约束. 用鼠标左键点击一下. 选择一个任意点定义圆的直径 在屏幕上点击定义圆的半径. 实际值并无关系,我们将在下一步定义尺寸. Sketching Dimensions General 用鼠标右键选择直径标注, 然后点击圆. 再次在屏幕上点击以确定尺寸的位置. Details View: Dimensions D1 点击文本框中 “D1”旁边的值,这将使文本区高亮. 键入 “60” 作为 D1的值, 这使直径重新定义为60 millimeters.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,拉伸圆创建一个圆柱体 图形浏览: 选择轴测视图圆球形图标 在三维坐标中选择淡蓝色的球形
18、,这样就切换到等轴测视图. 工具栏: 拉伸 在3D特征工具栏中选择拉伸图标. 详细列表窗口浏览: FD1, Depth (0) 在详细列表窗口选择旁边的文本框 “FD1, Depth (0)” ,键入拉伸值 “10” ,这样将草图沿Z轴正方向拉伸 10 毫米. 工具栏: Generate 在工具栏中选择Generate 图标生成圆柱体.,Workshop 7-1,带参数的滑轮模型,工具栏: “Look At” icon 图 (已激活XY面) 工具栏: “New Sketch” (在XY面上创建草图Sketch2) Sketching Draw Polygon n=5 将光标放在原点附近,可以看
19、见 一个“P” 出现在光标附近, 这表示自动施加了一个重合点约束. 用鼠标左键点击一下定义多边形的中心. 将光标放在Y轴正方向附近,可以看见在光标附近出现一个“ C” ,表示这一点和Y轴重合. 点击一下鼠标左键定义顶端顶点的位置.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,为五边形标注 Sketching Dimensions Vertical 如右图所示标注多边形. 选择 “V2”旁的文本框，键入值20 mm.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,创建用于阵列螺栓的孔:注意: XY面仍然是激活的 工具栏: “New Sketch” 图标(在XY面上创建草图 Sketch3) 工
20、具栏: “Look At” 图标 Sketching Draw Circle 将光标放在顶部最高点附近直到出现 “P”,这表示施加了一个自动约束. 点击定义圆的中心然后拖动光标定义圆的半径. 在多边形的每一个顶点处重复上一步骤. 重要:点击定义半径之前观察是否有 “R” 出现在光标旁边. 它表明新圆的半径被约束为和前面的圆一样.,注意: 如果不小心没有运用自约束, 可以撤消选择再试一次,或使用Constraints 标签手动施加.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,标注顶圆: Sketching Dimensions Diameter 点击第14步骤创建的顶圆. 在尺寸详细列表窗口
21、指定直径为diameter. 注意: 变换尺寸几次看是否所有的圆都更新为新值. 也可以使用 DimensionsAnimate! 进行下一步之前记得将最后的尺寸设置为 5mm.,8 mm,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,拉伸草图 Sketch 3 创建螺栓孔 工具栏: 拉伸 详细列表窗口: 操作Operation: “Cut Material” 类型Type: “Through All” “Generate”,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,创建一个草图,沿滑轮旋转从而定义滑轮槽 在树形目录中点击激活 ZXPlane 工具栏: “New Sketch” 工具栏: “
22、Look At” icon 草图: Draw Rectangle 画一个和下图差不多的矩形,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,标注草图 Sketching Dimensions 用标注工具箱加入图中所示的尺寸,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,工具栏: Revolve 在图形窗口中点击 Z 轴 点击Apply 将 Operation 改为 “Cut Material” 将 “FD1, Angle” 改为 360 生成特征 点击蓝色的三维坐标到想要的位置.,旋转草图创建滑轮槽 ModelingZXPlane Sketch4,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,如
23、这里展示的滑轮模型完成后，我们现在要对滑轮的直径创建一个参数并定义几个表达式控制滑轮的特征.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,Modeling Tree XYPlane Sketch1 在Sketch1详细列表菜单中选中D1前的框这样做后立即会出现一个包括默认尺寸名称的对话框. 在对话框中键入 “Pulley_Dia” 作为参数的名称,点击OK.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,注意: 我们已经使滑轮的直径成为一个参数化的值.我们的目标是驱动其它尺寸自动反映直径的变换,为此我们现在要创建几个表达式. 具体的说,需要控制2个尺寸,孔的阵列尺寸和滑轮槽的半径 (见下).
24、 回顾原始尺寸: 滑轮直径Pulley_Dia = 60 孔阵列Hole pattern = 20 槽半径Groove radius = 28 想要的表达式是: 孔阵列位置 Dimension = (Pulley_Dia) / 3 滑轮槽直径. Dimension = (Pulley_Dia)/2 - 2,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,工具栏: Parameters 点击 “Parameter/Dimension Assignments” 标签输入方程. 注意: 你的默认的参数名称可能有所不同,这取决于尺寸所放的顺序和类型. 在树形目录中点击不同的草图,详细列表窗口显示它们的默
25、认名称 方程对于在XY面上的螺栓阵列的全部尺寸. 方程对于槽的草图半径尺寸线. 这个草图在ZX 面上.,通过工具栏图标激活参数管理器,Hole Pattern Size is Dia/3,槽被放在 “Dia/2 - 2mm” 处.“- 2” 确保总是切掉一个深度为2mm的槽,注意: 你的默认参数名可能有所不同,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,返回到 “Design Parameter” 标签 用新值对 “Pulley_Dia”作实验 ,每次变换后点击 “Check” 标签. 注意观察从动尺寸并估计它们更新后的值.,Pulley_Dia = 150 mm,Pulley_Dia =
26、40 mm,注意: 你的默认参数名可能有所不同,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,再次用新值试验values for “Pulley_Dia”, 这一次每次改变后 “生成” 模型. 注意到所有的模型尺寸同时更新. 这可以描述槽的所有范围内的尺寸,或者用于优化的一系列设计变量.,Workshop 7-1, 带参数的滑轮模型,实验设计,Design Exploration,WS1-1,ds_cutout,Goal目标 演示Design Exploration中进行DOE分析的流程,并且建立响应图; 边界条件如图所示 在Design Modeler中建立模型 输入参数: ds_cutou
27、t 从中得到的几何参数 Bearing load(轴承载荷) 输出参数: Mass(质量) Equivalent stress(等效应力) Total deformation(整体变形),WS1-2,WS1-3,作业1,3,3. 返回到项目中,2,1. FileOpenLink1.dsdb,2. 双击Parameter Set,检查所有 输入和输出参数。,输入参数 输出参数,Training Manual,irPlk1,Training Manual,4,5,4.双击Response Surface,5.双击DOE,DOE大纲给出了输出输入参数,作业1,6 在Outline of Design
28、 of Experiments 中点击选择参数,7 在特性中定义设计变量的类型和上下限。,Ds-cutout, 4.5-5-5.5上的连续变量。,8 Bearing load(负载), 9-10-11 上的连续变量,6,8,7,11,10,Training Manual,9,9. 选择DOE 默认的DOE类型是中心组合设计(Central Composite Design),DOE 的表中的给出了9个设计点,12. 点击Design Points vs Parameter,12,13,13. 选择显示整 体变形对应设计点的关系曲线,WS1-7,WS1-8,14,14 返回到项目页(Projec
29、t Page),15 双击 Response Surface,17,17. 双击 Response,16,Training Manual,16 更新 Response Surface,作业1,Training Manual,18. 选择二维模式,如图设置X ,Y轴,19.选择三维模式,如图设置X ,Y和Z轴,18,19,WS1-10,20,Training Manual,22,21,响应点不能和此处给出的一样!,WS1-12,作业1,24,双击 Parameter set,更新所有设计点,23,25,27,26,27. 返 Project Page 1,26. 在 DP1上点击鼠标右键选择 C
30、opy inputs to current和 Updated selected Design Point,23. 返1 Project Page,Training Manual,检查力学结果,28. 双击 Solution,28,WS1-13,作业 2 What if分析,多目标优化设计,WS2-1,Training Manual,Horiz ds,ds,Vert,WS2-2,WS2-3,作业 2 what if 分析,1. FileImportReciver.dsdb,1,2. 双击 Parameter set, 不能进 入Mechanical application,2,Training
31、Manual,3. 在设计点表格中添加另外三个设计点,3,5,4,5. 显示状态栏,4. 更新所有设计点,WS2-4,设计点-结果表,WS2-5,WS2-6,作业 2 what if 分析,Training Manual,7,7.在 Outline of all parameters中点击选中参数P2,8.双击 Design Point vs P2 显示图形,8,9. 双击 Parameters Parallel Chart (all),9,9,图表的底部和顶部显示了对应参数的范围,每一条彩线代表了一个设计点,各个参数沿图表J部显示O,WS2-7,10. 将设计点 DP2 复制到当前状态,在DP2 的P4格点击鼠标右键选择Copy inputs to Current,注意当前状态的改变。,11,10 11. 在Current上点击鼠标右键选择 Update Selected Design Point,WS2-8,当前设计点的求解,13. 双击 Model,12. 返回到项W,13,检查结果,WS2-9,
