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Workbench结果后处理功能很强大，能得到用户所需的多种结果，如变形、应力应变、接触工具、疲劳工具等，本文以静力分析为例讲解结果后处理。

点击分析树中Solution选项后，在工具栏会出现Soution工具条。

结果添加可以在分析计算前，此时点击工具栏Solve后，结果将在计算后显示。也可以在分析计算后，计算后添加的结果无需重新计算，右击分析树Solution(A6)或下属项——Evaluate All Results（求解所有结果），即可显示。

变形命令集在Solution工具条的Deformation中。

总变形（合位移）

沿方向的变形（方向位移）

总速度

沿方向的速度

总加速度

沿方向的加速度

变形结果对点、线、面、体均适用。

总变形是一个标量，可使用矢量方式显示方向：计算后点击Result工具条的方向显示图标即可设置方向显示。

方向变形包括Ux、Uy、Uz三个方向的变形，可显示指定坐标下的变形，如在用户设定的圆柱坐标下的径向、周向、轴向变形。

合位移与方向位移的关系如下：

2.1.1 应力状态

在某一坐标系中，描述一点的应力状态需要6个应力分量，即三组正应力

σ1

σx、σy、σz，及3组切应力τxy、τyz、τzx。

对上述点旋转一定角度，一定能找到某个角度，使每一面的切应力τ=0，而只有三个主应力，而这三个主应力中最大的为第一主应力σ1，中间的为第二主应力σ2，最小的为第三主应力σ3。(同样，一定能找到某个角度，使每一面的正应力σ=0，而只有三个切应力。)

注意，若某一向主应力<0，说明此方向是压缩应力，三向均为负数，则表

示三向受压。

当某一向主应力为0时，称为二向应力状态，比如水塔、油管、皮球等可简化为二向应力状态。

当某两向主应力为0时，称为单向应力状态，比如杆梁受拉状态。

2.1.2 应力应变图

塑形材料为试件拉断时的伸长率＞5%的材料，如钢、铝合金、黄铜等，塑形材料在拉伸时应力与应变关系如下图。

当应力超过屈服强度σs时将发生塑形变形，当应力超过屈服强度σb时将发生缩颈直至断裂。

塑形材料的失效多以屈服强度σs作为判定标准。

对于没有明显屈服阶段的材料如T10A，一般将产生0.2%塑性应变时的应力作为名义屈服极限，表示为σ0.2 。

脆性材料为试件拉断时的伸长率≤5%的材料，如灰铸铁、玻璃、陶瓷等，脆性材料在拉伸时应力与应变关系如下图。

脆性材料的失效多以强度极限σb作为判定标准。

2.1.3 四大强度理论

在《材料力学》中，介绍了4种常用的强度理论：

1，第一强度理论：最大拉应力理论，认为当最大拉应力 σ1≥σb时，材料发生断裂。

2，第二强度理论：最大伸长线应变理论，认为当最大伸长线应变是引起断裂的主要原因，即材料断裂条件为 σ1-μ(σ2 σ3)≥σb（μ为泊松比）。

3，第三强度理论：最大切应力理论，认为当最大切应力 τmax=(σ1-σ3)/2≥σs/2时，材料发生屈服，即塑形材料不失效条件为σ1-σ3≤σs。

补充：莫尓强度理论为第三强度理论的扩充，它是以实验资料作为基础得出的，并不像4种强度理论是以假说为基础，考虑了材料抗拉和抗压强度不相等的情况，可用于塑形材料，也可用于脆性材料。当材料的扛拉和抗压强度相等时，莫尓强度理论与第三强度理论相同。

4，第四强度理论：畸变能密度理论（冯米斯Von-Mises等效应力理论），认为畸变能密度是引起屈服的主要原因。即塑形材料不失效条件为σVon≤σs。

等效应力与主应力关系如下

等效应变与主应变关系：

四种强度理论在Ansys-Workbench中的应用见下表：

应变命令集在Solution工具条的Strain中，应力命令集在Stress中。

等效应力

第一主应力

第二主应力

第三主应力

最大剪应力

应力强度

正应力

剪应力

主应力矢量

应力误差

薄膜应力

弯曲应力

底部峰值应力

顶部峰值应力

等效应变

第一主应变

第二主应变

第三主应变

最大剪应变

应变强度

正应变

剪应变

主应变矢量

热应变

等效塑形应变

等效蠕变应变

等效总应变

由于应力与应变成正比关系：σ=E*ε（E是材料的弹性模量），所以下文主要以应力作讲解，读者可推广到应变结果的应用。

1，等效应力Equivalent (von-Mises)

等效应力/应变又称冯米斯(von-Mises)等效应力/应变，是塑形材料计算时最常用的结果。计算结果需满足第四强度理论σVon≤σs。

2，第一主应力Maximum Principal

第一主应力又称最大主应力，是脆形材料计算时常用的结果。计算结果需满足第一强度理论σ1≤σb。

第二主应力σ2与第三主应力σ3分别对应Middle Principal和Minimum Principal，在此不再赘述。

3，最大剪应力Maximum Shear与应力强度Intensity

最大剪应力与应力强度其实是等效概念，都是第三强度理论所需计算的对象，应力强度为最大剪切应力的2倍，即Intensity=2×Maximum Shear。

实际应用中更多使用应力强度，因为此时只需将计算强度与σs对比，即满足第三强度理论

Intensity=σ1-σ3≤σs

如果使用最大剪应力来校核，则需要满足

Maximum Shear=(σ1-σ3)/2≤σs/2

4，主应力矢量Vector Principal 

主应力矢量可以3D显示3个主应力的方向，正值朝外，负值朝内。该显示有助于描述结构某点所承受的最大正应力的方向。

5，应力误差Error 

应力误差用于识别高误差区域，表示该区域需要网格细化，以获得更准确的结果，但是对于非线性结果可能不准确，且仅适用于各向同性材料。

6，等效塑形应变Equivalent Plastic

等效塑形应变用于测量结构的永久应变，材料应力应变超过比例极限后，应力与应变呈现非线性关系，塑形行为表现为应力超过屈服强度后发生永久不可恢复的应变。由于比例极限与屈服强度很接近，Ansys计算中将它们合为一点。

如果要使用本选项得到塑形应力，需要先设置塑形材料的非线性属性。

工具选项在Solution工具条的Tools里面，包括应力工具、疲劳工具、接触工具、螺栓工具等。

应力工具

疲劳工具

接触工具

螺栓工具

梁工具

损伤工具

复合故障工具

PSD响应工具

扩展设置

应力工具主要用于计算安全系数、安全余量与应力比值，安全余量=安全系数-1，应力比值=1/安全系数。

选择应力工具Stress Tool后，会在分析树中生成Stress Tool项目，可对其进行细节设置。

应力比值

安全余量

安全系数

理论法则Theory 中可选择最大等效应力Max Equivalent Stress，最大剪切应力Max Shear Stress，最大拉应力Max Tensile Stress，莫尓-库伦应力Mohr-Coulomb Stress。

许用强度Stress Limit Type（即校核基准）可以选择拉伸屈服强度Tensile Yield Per Materia即σs、强度极限Tensile Ultimate Per Material即σb，或者自定义Custom Value。
   最大等效应力Max Equivalent Stress即冯米斯(von-Mises)等效应力，用于塑形材料的计算。

最大剪切应力Max Shear Stress用于塑形材料的计算，通过上文第三强度理论可知，最大剪应力与σs不能直接做对比，需要与0.5σs对比。可知使用第三强度理论时，折扣因子为0.5，如果使用第四强度理论是，折扣因子应为

1/√3≈0.6。(参考文献《材料力学——刘鸿文》)

折扣因子

最大拉应力Max Tensile Stress一般用于脆性材料，此时许用强度应选择强度极限，脆性材料的断裂安全系数计算值往往需要更高才能保证安全，不同行业的脆性材料断裂安全系数请自行查询。

莫尓-库伦应力Mohr-Coulomb Stress即莫尓应力，需要选择扛拉许用强度与抗压许用强度。

疲劳工具提供以应力寿命和应变寿命为基础的疲劳计算寿命，可以计算恒幅值或变幅值载荷，比例或非比例载荷。相关内容将在以后的疲劳寿命计算中讲解。

选择接触工具Contact Tool后，会在分析树中生成Contact Tool项目，并在工具栏出现Contact Tool工具条。

摩擦应力

压力

滑移距离

穿透

间隙

接触状态

流体压力

热通量

最初的信息

信息

摩擦应力：显示摩擦引起的切向应力。

压力：显示法向接触压力。

滑移距离：显示表面相对滑动的距离。

穿透：显示穿透深度。

间隙：显示在弹球Pinball半径内的缝隙值大小。

接触状态：提供是否接触的信息，Over Constrained表示过约束，Far表示在弹球范围外，Near表示在弹球范围内，Sliding表示有相对滑移，Sticking表示粘结在一起。

实例1 两个重叠的方块，接触为粗糙，边界条件如下，求取接触处的压力。

添加接触工具，默认设置。

在Contact Tool工具条选择Contact——Pressure，默认设置计算结果如上图，单位为Mpa。

探测显示用于显示某一点、线、面、体的结果，以下仅介绍常用选项，其余选项在若以后实例中有应用再具体讲解。

变形

应变

应力

位置

旋转

自由旋转

速度

加速度

角速度

角加速度

能量

反力

反力矩

关节连接

弹簧

轴承

梁

螺栓预紧

平面应变

PSD响应

探测结果所能计算的变形、应变与应力类型与上文介绍的相同，不同之处在于：

1，对象选择中没有All body选项，只能选择点、线、面、体或网格单元，可以同时选择多个对象。

2，结果类型是在细节设置窗口选择。

3，不能显示云图结果，只在信息窗口以图表的形式显示计算的最大值。

求取反力与反力矩是工程应用中经常会遇到的问题，Workbench可以求取边界条件（含弱弹簧）、接触、网格接触、梁/弹簧连接等处的约反力与反力矩。

几何体选择

边界条件(含弱弹簧)

接触区

远程点间隙

梁连接

弹簧连接

网格接触

表面

注意，求取连接或接触处的反力与反力矩时，需要打开分析设置中的Output Controls——Nodal Forces。

实例2，模型右端固定，左端施加力与力矩，求取下列模型约束处的反力与反力矩。

本例只需要自己添加Probe中的反力与反力矩，在细节设置中将Location Method(定位方法)设置为Boundary Condition(边界条件)，然后再Boundary Condition下拉菜单中选中我们定义的固定约束。结果如下

在分析树中选中某一计算结果，在工具栏将出现图形显示工具。

显示范围

探针

矢量显示

显示比例

显示方式

最大最小值显示

色条显示

外形显示

这几种显示工具是我们常用的，其中的含义很简单，无需解释，在此不赘述。

显示比例

显示方式

外形显示

色条显示

色条显示

2，矢量显示

当选择矢量显示后，工具栏将出现矢量显示工具条。

箭头长短

箭头大小

箭头疏密

3，最大值、最小值、探针

选择最大值与最小值时，程序会自动在图形此处标记，但是应力奇异需要用户自己判断，所以很多时候不能直接使用最大值，而是需要我们手动探测。

写在最后，后处理的结果直接关系到我们编制的计算报告的质量，学习者应熟练操作常用功能。对于应变应力的理论理解需要结合材料力学的相关基础，建议学习者多翻看，做到基础理论扎实，就能胸有成竹。最后，计算结果要注意辨别，不要拿来就用，特别是应力结果，在孔洞、尖角、固定约束处往往会产生应力奇异，应力会随着网格的细化不断增大，而且不会趋于稳定，所以应力奇异处的值是不可信的，也是无法准确计算的。（关于应力奇异，将在下一篇文章中详细解释）

至此，有关Ansys Workbench的基础内容告一段落，从下一篇起，将开始实例详解。

笔者作为半路出家的非结构分析科班生，一直是通过工作中的实际应用和各种线上线下资料学习的，难免会出现很多纰漏错误，恳请指正批评。