第1章初识ANSYSWorkbench
导言
ANSYSWorkbench15.0是ANSYS公司最新推出的工程仿真技术集成平台，本章将介绍Workbench的一些基础知识，讲解如何启动ANSYSWorkbench，使读者了解Workbench的基本操作界面。本章还介绍了如何在ANSYSWorkbench中进行项目管理及文件管理等内容。
学习目标
★了解ANSYSWorkbench的应用
★掌握Workbench15.0的启动
★认识Workbench15.0的操作界面
★掌握ANSYSWorkbench项目与文件的管理方法
★熟悉Workbench的分析流程
1.1ANSYSWorkbench15.0概述
经过多年的潜心开发，ANSYS公司在2002年发布ANSYS7.0的同时正式推出了前后处理和软件集成环境ANSYSWorkbenchEnvironment（AWE）。到ANSYS11.0版本发布时，已提升了ANSYS软件的易用性、集成性、客户化定制开发的方便性，深获客户喜爱。
Workbench在2014年发布的ANSYS15.0版本中，在继承第一代Workbench的各种优势特征的基础上发生了革命性的变化，连同ANSYS15.0版本可视为第二代Workbench（Workbench2.0），其最大的变化是提供了全新的项目视图（ProjectSchematicView）功
能，将整个仿真流程更加紧密地组合在一起，通过简单的拖曳操作即可完成复杂的多物理场分析流程。
Workbench所提供的CAD双向参数链接互动、项目数据自动更新机制、全面的参数管理、无缝集成的优化设计工具等，使ANSYS在仿真驱动产品设计（SimulationDrivenProductDevelopment）方面达到了前所未有的高度。
本节内容主要介绍ANSYSWorkbench15.0的相关软件知识，如果对其有所了解，可以跳过本节的学习。
在ANSYS15.0版本中，ANSYS对Workbench架构进行了全新设计，全新的项目视图（ProjectSchematicView）功能改变了用户使用Workbench仿真环境（Simulation）的方式。
在一个类似流程图的图表中，仿真项目中的各项任务以互相连接的图形化方式清晰地表达出来，可以非常容易地理解项目的工程意图、数据关系、分析过程的状态等。
项目视图系统使用起来非常简单：直接从左边的工具箱（Toolbox）中将所需的分析系统拖曳到右边的项目视图窗口中或双击即可。
工具箱（Toolbox）中的分析系统（AnalysisSystems）部分，包含了各种已预置好的分析类型（如显式动力分析、FLUENT流体分析、结构模态分析、随机振动分析等），每一种分析类型都包含完成该分析所需的完整过程（如材料定义、几何建模、网格生成、求解设置、求解、后处理等过程），按其顺序一步步往下执行即可完成相关的分析任务。当然也可从工具箱中的ComponentSystems里选取各个独立的程序系统，自己组装成一个分析流程。
一旦选择或定制好分析流程后，Workbench平台将能自动管理流程中任何步骤发生的变化（如几何尺寸变化、载荷变化等），自动执行流程中所需的应用程序，从而自动更新整个仿真项目，极大缩短了更改设计所需的时间。
Workbench仿真流程具有良好的可定制性，只须通过鼠标拖曳操作，即可非常容易地创建复杂的、包含多个物理场的耦合分析流程，在各物理场之间所需的数据传输也能自动定义。
ANSYSWorkbench平台在流体和结构分析之间自动创建数据连接以共享几何模型，使数据保存更轻量化，并更容易分析几何改变对流体和结构两者产生的影响。同时，从流体分析中将压力载荷传递到结构分析中的过程也是完全自动的。
工具栏中预置的分析系统（AnalysisSystems）使用起来非常方便，因为它包含了所选分析类型所需的所有任务节点及相关应用程序。Workbench项目视图的设计是非常柔性的，用户可以非常方便地对分析流程进行自定义，把ComponentSystems中的各工具当成砖块，按照任务需要进行装配。
ANSYSWorkbench环境中的应用程序都是支持参数变量的，包括CAD几何尺寸参数、材料特性参数、边界条件参数以及计算结果参数等。在仿真流程各环节中定义的参数都是直接在项目窗口中进行管理的，因而非常容易研究多个参数变量的变化。在项目窗口中，可以很方便地通过参数匹配形成一系列设计点，然后一次性地自动进行多个设计点的计算分析以完成What-If研究。
利用ANSYSDesignXplorer模块（简称DX），可以更加全面地展现Workbench参数分析的优势。DX提供了试验设计（DOE）、目标驱动优化设计（Goal-DrivenOptimization）、最
小/最大搜索（Min/MaxSearch）以及六希格玛分析（SixSigmaAnalysis）等能力，所有这些参数分析能力都适用于集成在Workbench的所有应用程序、所有物理场、所有求解器中，包括ANSYS参数化设计语言（APDL）。
ANSYSWorkbench平台对仿真项目中所有应用程序中的参数进行集中管理，并在项目窗口中用一个非常方便的表格进行显示。完全集成在Workbench中的DesignXplorer模块能自动生成响应面结果，清晰而直观地描述这种几何变化的影响。通过简单的拖曳操作，还可很方便地使用DX的试验设计（DOE）、目标驱动优化设计、六希格玛设计以及其他设计探索算法等。
ANSYSWorkbench提供了与ANSYS系列求解器交互的强大方法。这种环境为CAD系统及用户设计过程提供了独一无二的集成设计平台。ANSYSWorkbench由多种工程应用模块组成。
● Mechanical：用ANSYS求解器进行结构和热分析（包含网格划分）。
● MechanicalAPDL：采用传统的ANSYS用户界面对高级机械和多物理场进行分析。
● FluidFlow（CFX）：采用CFX进行流体动力学（CFD）分析。
● FluidFlow（FLUENT）：采用FLUENT进行流体动力学（CFD）分析。
● Geometry（DesignModeler）：创建和修改CAD几何模型，为Mechanical分析提供所用的实体模型。
● EngineeringData：定义材料属性。
● MeshingApplication：用于创建CFD和显式动态网格。
● DesignExploration：用于优化分析。
● FiniteElementModeler（FEModeler）：转换NASTRAN和ABAQUS中的网格，以便在ANSYS中使用。
● BladdeGen（BladdeGeometry）：用于创建旋转机械钟的叶片几何模型。
● ExplicitDynamics：创建具有非线性动力学特的模型，用于显式动力学分析。
1.2Workbench15.0的基本操作界面
从本节开始介绍ANSYSWorkbench15.0的基本操作，下面首先介绍启动方式，然后介绍Workbench的基本操作界面。
ANSYS安装完成后，有如下两种启动Workbench的方式。
● 从Windows的“开始”菜单启动：执行Windows7系统下的“开始”→“所有程序”→ANSYS15.0→Workbench15.0命令，如图1-1所示，即可启动ANSYSWorkbench15.0。
图1-1启动ANSYSWorkbench
● 通过CAD系统启动：较高版本的ANSYSWorkbench在安装时会自动嵌入到其他的CAD系统中（如Pro/Engineer、SolidWorks、UG等三维CAD系统），通过这些嵌入的菜单命令即可进入ANSYSWorkbench。如图1-2所示为通过Pro/Engineer、SolidWorks的菜单选项进入ANSYSWorkbench。
（a）通过Pro/Engineer进入ANSYSWorkbench
（b）通过SolidWorks进入ANSYSWorkbench
图1-2通过CAD系统启动ANSYSWorkbench
ANSYSWorkbench启动时会自动弹出如图1-3所示的欢迎界面。
首次启动ANSYSWorkbench时会弹出如图1-4所示的GettingStarted文本文件，将下面的复选框内的勾掉，并单击右上角的（关闭）按钮即可关闭文本文件，这样在以后的启动过程将不再显示。
图1-3ANSYSWorkbench欢迎界面图1-4GettingStarted文本文件
启动ANSYSWorkbench，并创建分析项目，此时的主界面如图1-5所示，它主要由菜单栏、工具栏、工具箱、项目管理区组成。菜单栏及工具栏与其他的Windows软件类似，这里不再赘述，下面着重介绍工具箱（Toolbox）及项目管理区（ProjectSchematic）两部分功能。
tool工具箱图1-5ANSYSWorkbench主界
1．工具箱（Toolbox）
工具箱主要由如图1-6所示的4个子部分组成，这4个子部分分别应用于不同的场合，具体介绍如下。
● AnalysisSystems：主要应用在示意图中预定义的模板内。
● ComponentSystems：主要用于可存取多种不同应用程序的建立和不同分析系统的扩展。
● CustomSystems：用于耦合分析系统（FSI、Thermal-Stress等）的预定义。在使用过程中，根据需要可以建立自己的预定义系统。
● DesignExploration：主要用于参数的管理和优化。
工具箱中显示的分析系统和组成取决于所安装的ANSYS产品，根据工作需要调整工具箱下方的ViewAll→Customize窗口即可调整工具箱显示的内容。通常情况下该窗口是关闭的。
单击ViewAll→Customize时，会弹出如图1-7所示的ToolboxCustomization（用户定制）工具箱，通过选择不同的分析系统可以调整工具箱的显示内容。
图1-6工具箱的组成图1-7制工具箱
2．项目管理区（ProjectSchematic）
项目管理区（亦称分析系统管理区，本书采用项目管理区的称呼）是用来进行Workbench的分析项目管理的，它是通过图形来体现一个或多个系统所需要的工作流程。项目通常按照从左到右、从上到下的模式进行管理。

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