ANSYS Workbench 2020有限元分析从入门到精通(升级版)
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1.1 Workbench 2020平台界面

Workbench 2020平台的启动路径如图1-1所示。若用户经常使用Workbench 2020平台,则程序会自动在“开始”菜单的“所有程序”上方出现Workbench 2020平台的快速启动图标,如图1-2所示。此时用户可以单击img按钮,快速启动Workbench 2020。

启动后的Workbench 2020平台界面如图1-3所示。Workbench 2020平台界面主要由以下5部分构成:菜单栏、工具栏、工具箱(Toolbox)、工程项目管理窗格(Project Schematic)、信息窗格(Message)。

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图1-1 Workbench 2020平台的启动路径

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图1-2 Workbench 2020平台的快速启动图标

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图1-3 Workbench 2020平台界面

1.1.1 菜单栏

菜单栏包括File(文件)、View(视图)、Tools(工具)、Units(单位)、Extensions(扩展)、Jobs(工作)及Help(帮助)7个菜单。下面对这7个菜单中包括的子菜单及命令进行详述。

(1)File(文件)菜单如图1-4所示。下面对File(文件)菜单中的常用命令进行简要介绍。

①New:建立一个新的工程项目。在建立新的工程项目前,Workbench软件会提示用户是否需要保存当前的工程项目。

②Open:打开一个已经存在的工程项目,同样会提示用户是否需要保存当前的工程项目。

③Save:保存一个工程项目,同时为新建立的工程项目命名。

④Save As:将已经存在的工程项目另存为一个新的项目名称。

⑤Import:导入外部文件。选择Import命令,会弹出如图1-5所示的对话框,在Import对话框的文件类型栏中可以选择多种文件类型。

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图1-4 File(文件)菜单

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图1-5 Import对话框中支持的文件类型

img文件类型中的Legacy HFSS Project File(*.hfss)、Legacy Maxwell Project File(*.mxwl)和Legacy Simplorer Project File(*.asmp)三个文件需要安装ANSYS HFSS、ANSYS Maxwell和ANSYS Simplorer三个软件才会出现。

Workbench 2020平台支持电磁计算模块ANSYS Electromagnetics Suite 2020。

⑥Archive:将工程文件存档。选择Archive命令后,在弹出的如图1-6所示的“另存为”对话框中单击“保存”按钮,在弹出的如图1-7所示的Archive Options对话框中勾选所有复选框,并单击Archive按钮将工程文件存档。在Workbench平台的File菜单中选择Import命令即可将存档文件读取出来,这里不再赘述,请读者自己完成。

(2)View(视图)菜单如图1-8所示。下面对View(视图)菜单中的常用命令进行简要介绍。

①Reset Workspace(复原操作平台):将Workbench 2020平台复原到初始状态。

②Reset Window Layout(复原界面布局):将Workbench 2020平台界面布局复原到初始状态,如图1-9所示。

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图1-6 “另存为”对话框

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图1-7 Archive Options对话框

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图1-8 View(视图)菜单

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图1-9 Workbench初始状态

③Toolbox(工具箱):选择此命令,可以决定是否隐藏左侧的工具箱。若Toolbox前面有√图标,则说明Toolbox(工具箱)处于显示状态。此时选择Toolbox命令,可以取消前面的√图标,Toolbox(工具箱)会被隐藏。

④Toolbox Customization(用户自定义工具箱):选择此命令,会在界面中弹出如图1-10所示的Toolbox Customization窗格。用户可以通过勾选或取消勾选各个模块前面的复选框来选择是否在Toolbox中显示该模块。

⑤Project Schematic(项目管理):选择此命令,可以确定是否在Workbench 2020平台界面上显示工程项目管理窗格。

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图1-10 Toolbox Customization窗格

⑥Files(文件):选择此命令会在Workbench 2020平台界面下侧弹出如图1-11所示的Files窗格。该窗格中显示了本工程项目涉及的所有文件及文件路径等重要信息。

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图1-11 Files窗格

⑦Properties(属性):选择此命令,再选择A7栏的Results选项,此时会在Workbench 2020平台界面右侧弹出如图1-12所示的Properties of Schematic A7:Results窗格,其中显示的是A7栏中的Results相关信息,此处不再赘述。

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图1-12 Properties of Schematic A7:Results窗格

(3)Tools(工具)菜单如图1-13所示。下面对Tools(工具)菜单中的常用命令进行简要介绍。

①Refresh Project(刷新工程数据):当上一行数据中的内容发生变化时,需要刷新板块(更新也会刷新板块)。

②Update Project(更新工程数据):数据已更改,必须重新生成板块的数据输出。

③License Preferences(参考注册文件):选择此命令,会弹出如图1-14所示的注册文件对话框。

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图1-13 Tools(工具)菜单

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图1-14 注册文件对话框

④Release Reserved Licenses(释放保留许可证):选择此命令,可对许可证进行手动释放。

⑤Options(选项):选择此命令,会弹出如图1-15所示的Options对话框,其中主要包括以下选项卡。

● Project Management(项目管理)选项卡:在如图1-16所示的Project Management选项卡中,可以设置Workbench 2020平台启动的默认目录和临时文件的位置、是否启动导读对话框及是否加载新闻信息等参数。

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图1-15 Options对话框

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图1-16 Project Management选项卡

● Appearance(外观)选项卡:在如图1-17所示的Appearance选项卡中,可以对软件的背景、文字、几何图形的边等进行颜色设置。

● Regional and Language Options(区域和语言选项)选项卡:在如图1-18所示的Regional and Language Options选项卡中,可以设置Workbench 2020平台的语言,包括德语、英语、法语及日语4种。

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图1-17 Appearance选项卡

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图1-18 Regional and Language Options选项卡

● Graphics Interaction(几何图形交互)选项卡:在如图1-19所示的Graphics Interaction选项卡中,可以设置鼠标对图形的操作,如平移、旋转、放大、缩小、多体选择等。

● Extensions(扩展)选项卡:Extensions选项卡是Workbench 2020平台中新增加的一个模块。在该模块中,可以添加一些用户自己编写的Python程序代码。如图1-20所示,添加了一些前后处理的代码,这部分内容在后面有介绍,这里不再赘述。

● Electromagnetics(电磁分析)选项卡:在如图1-21所示的Electromagnetics选项卡中,可以添加类似于HFSS、Maxwell、Simplorer、Designer及Q3D Extractor软件的启动程序目录。该选项卡只有在安装集成ANSYS Electromagnetics后,才会在Options对话框中显示。

● Geometry Import(几何导入)选项卡:在如图1-22所示的Geometry Import选项卡中,可以选择几何建模工具,即DesignModeler和SpaceClaim Direct Modeler。如果选择后者,则需要SpaceClaim软件的支持,在后面会介绍该软件。

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图1-19 Graphics Interaction选项卡

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图1-20 Extensions选项卡

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图1-21 Electromagnetics选项卡

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图1-22 Geometry Import选项卡

这里仅对Workbench 2020平台的一些与建模及分析相关且常用的选项进行了简单介绍,其余选项请读者参考帮助文档的相关内容。

(4)Units(单位)菜单如图1-23所示。在此菜单中可以设置国际单位、米制单位、美制单位及用户自定义单位。选择Unit Systems(单位设置系统)命令,在弹出的如图1-24所示的Unit Systems对话框中可以指定自己喜欢的单位格式。

(5)Extensions(扩展)菜单如图1-25所示。Extensions菜单包含ACT Start Page、Manage Extensions、Install Extension、Build Binary Extension、View ACT Console、Open App Builder、View Log File七个命令,都是涉及扩展模块设置的操作,可以让用户在该模块中添加ACT(客户化应用工具套件),这里不再赘述这个菜单。

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图1-23 Units(单位)菜单

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图1-24 Unit Systems对话框

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图1-25 Extensions(扩展)菜单

(6)Jobs(工作任务)菜单仅包含Open Job Monitor、Open Design Point Service Web App等命令。

(7)Help(帮助)菜单可实时地为用户提供软件操作和理论上的帮助。

1.1.2 工具栏

工具栏如图1-26所示,其中的命令已经在前面的菜单中介绍过,这里不再赘述。

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图1-26 工具栏

1.1.3 工具箱

Toolbox(工具箱)位于Workbench 2020平台的左侧,如图1-27所示。Toolbox(工具箱)中包括各类分析模块,下面针对其中的6个模块及其内容进行简要介绍。

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图1-27 Toolbox(工具箱)

(1)Analysis Systems(分析系统):分析系统中包括不同的分析类型,如静力学分析、热力学分析、流体动力学分析等。同时该模块中包括使用不同种类的求解器求解相同分析的类型,如静力学分析就包括使用ANSYS求解器和使用Samcef求解器两种类型。分析系统如图1-28所示,显示了其所包含的分析模块。

img在Analysis Systems(分析模块)中需要单独安装的分析模块有Maxwell 2D(二维电磁场分析模块)、Maxwell 3D(三维电磁场分析模块)、RMxprt(电动机分析模块)、Simplorer(多领域系统分析模块)及nCode(疲劳分析模块)。读者可单独安装这些模块。

(2)Component Systems(组件系统):组件系统包括应用于各种领域的几何建模工具及性能评估工具,如图1-29所示。

img组件系统中的ACP复合材料建模模块需要单独安装。

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图1-28 Analysis Systems(分析系统)

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图1-29 Component Systems(组件系统)

(3)Custom Systems(用户自定义系统):除了软件默认的几个多物理场耦合分析工具,Workbench 2020平台还允许用户自定义常用的多物理场耦合分析模块,如图1-30所示。

(4)Design Exploration(设计优化):设计优化模块允许用户使用其中的工具对零件产品的目标值进行优化设计及分析,如图1-31所示。

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图1-30 Custom Systems(用户自定义系统)

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图1-31 Design Exploration(设计优化)

(5)Workbench LS-DYNA(显式动力学分析):在显式动力学分析模块中,程序将使用LS-DYNA求解器对模型进行显式动力学分析,需要用户单独安装Workbench LS-DYNA插件,如图1-32所示。

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图1-32 Workbench LS-DYNA(显式动力学分析)

(6)ACT(客户化应用工具套件):涉及扩展模块设置的操作,用户可以在该模块中添加ACT,如图1-33所示。

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图1-33 ACT(客户化应用工具套件)