ANSYS Workbench线性结构静力分析实例操作
本文以实例操作的形式，详细讲解ANSYS Workbench 线性结构静力分析的基本流程，以期帮助初学者快速了解和掌握ANSYS Workbench有限元分析流程以及主要模块功能。
1 案例介绍
如图 1所示，一块320mm×50mm×20mm的不锈钢板，右端固定，左端自由，上表面分布有均布载荷 q=0.2MPa，现用 ANSYS Workbench对进行静力分析。
图1 工程案例
2 建立分析项目流程图
1）双击桌面上的ANSYS Workbench图标，进入Workbench主界面。
2）长按鼠标左键拖曳主界面 Toolbox（工具箱）中的 Component systems→Geometry到项目管理区，创建分析项目 A，如图2 所示。
图2 分析项目A
（3）长按鼠标左键拖曳Toolbox中的 Analysis System→Static Structural 到A2上，当A2的Geometry 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3所示。
图3 分析项目B
3 创建并导入几何模型
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4所示，此时会弹出“打开”对话框，导入事先创建好的几何模型，如图4 所示。
图4 导入几何模型
2）双击项目 A 中的 A2 栏 Geometry，此时会进入到 DesignModeler （简称DM）界面，图形窗口中没有图形显示，如图5 所示。
图5 进入DM界面
3）单击Generate按钮，即可显示导入后生成的几何模型，如图6 所示。
图6 生成几何模型
4）退出 DesignModeler，返回到 Workbench 主界面。
4 添加所需材料属性
1）双击项目 B 中的 B2 栏 Engineering Data 项，进入如图 7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7 材料设置界面
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 8 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8 材料参数设置
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 栏中会显示材料添加成功标识，如图 9 所示。
图9 添加所需材料
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 10 所示，本实例采用的是默认值。
图10 材料参数修改
6）单击工具栏中的按钮，返回到 Workbench 主界面，材料属性设置及添加完毕。
5 设置几何单元属性
1）双击主界面项目管理区项目 B 中的 B3 栏 Model 项，进入如图11 所示 Mechanical 界面，在该界面下即可进行网格划分、分析设置、结果查看等操作。
图11 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 Detailsof “Char01-01”（参数列表）中给模型添加材料，如图12 所示。
图12 添加材料
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 12所示，表示材料已经添加成功。
6 网格划分
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。
图13 网格划分进度
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 13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 14 所示。
图14 网格效果
7 施加载荷与约束
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15 所示的 Environment 工具栏。
图15 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 16 所示。
图16 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 17 所示。
图17 选择约束面
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 18所示。
图18 施加载荷
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“Apply”按钮，同时在 Magnitude 选项下设置压力为 0.2MPa 的面载荷，如图19所示。
图19 选择载荷面
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 20 所示。
图20 模型求解
8 结果后处理
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21所示的 Solution 工具栏。
图21 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22 所示。
图22 添加等效应力
3）如同步骤2），选择 Solution 工具栏中的 Strain（应变）→Equivalent（von-Mises）命令，如图 23所示，此时在分析树种会出现 Equivalent Elastic Strain（等效应变）选项。
图23 添加等效应变和总变形
4）如同步骤2），选择 Solution 工具栏中的 Deformation（变形）→Total 命令，如图 23所示，此时在分析树种会出现 Total Deformation（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 24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24 结构求解
6）选择 Outline（分析树）中 Solution（B6）下的 Equivalent Stress和 Equivalent Elastic Strain 选项，此时会出现如图25 所示的应力和应变分布云图。
图25 应力和应变云图
7）选择 Outline（分析树）中 Solution（B6）下的 Total Deformation（总变形），此时会出现如图26所示的总变形云图。
图26 总变形云图
9 保存与退出
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27 所示。
图27 完成后的分析项目
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。
