ansys 14.5 教程-杰瑞科技汇

ANSYS 14.5 是一款非常经典且功能强大的有限元分析软件，虽然现在已有更新的版本（如 2025 R1），但其核心概念和操作流程在后续版本中得到了延续和优化，学习 14.5 对于掌握 ANSYS 的基础依然非常有价值。

（图片来源网络，侵删）

本教程将分为以下几个部分，旨在帮助您从零开始，系统地学习 ANSYS 14.5 的基本操作。

第一部分：准备工作与基础知识

在开始之前,请确保您已经完成了以下准备工作：

软件安装

获取软件：如果您没有官方授权，可以通过学校、研究机构或合作伙伴获取，网络上也可以找到一些教学版的安装包（请注意使用风险）。
安装要求：确保您的计算机配置满足要求（足够的内存、硬盘空间，以及支持的操作系统，如 Windows 7/XP 64位等）。
安装步骤：通常包括安装主程序、安装 License Manager（许可证管理器）、配置 License 文件等,请严格按照安装向导进行。

理解核心概念

在学习操作之前，理解 ANSYS 仿真的基本流程至关重要,一个完整的分析通常包括三个主要阶段：

前处理：
（图片来源网络，侵删）
- 创建几何模型：建立零件的二维或三维形状，可以直接在 ANSYS DesignModeler (DM) 中创建，也可以从外部 CAD 软件（如 SolidWorks, UG, CATIA）导入。
- 划分网格：将连续的几何体离散化为由大量简单单元（如四面体、六面体）组成的网格,网格的质量直接影响分析结果的准确性。
- 定义材料属性：为模型分配材料，如定义钢材的弹性模量、泊松比、密度等。
- 施加载荷与约束：定义模型在实际工况下所受的外力（压力、力、温度等）和边界条件（如固定、支撑等）。
求解：

ANSYS 求解器会根据您定义的上述信息，建立并求解一系列描述物理行为的数学方程组，计算出模型在载荷作用下的响应（如位移、应力、温度分布等）。
后处理：
- 查看结果：通过云图、矢量图、曲线、数据列表等方式，直观地分析求解结果，查看应力分布云图找出最大应力位置,查看位移云图了解模型的变形情况。
- 结果评估：判断结果是否合理,是否满足设计要求。

第二部分：经典入门案例教程

理论学习之后，通过实践是最好的学习方式，以下是几个经典的入门案例,建议按顺序学习。

ANSYS Workbench 平台入门 - 静力学分析 (悬臂梁)

这是最经典的入门案例，旨在熟悉 Workbench 的项目流程图和基本操作。

目标：分析一个一端固定的悬臂梁在自由端施加集中力后的应力和变形。

操作步骤：

启动 ANSYS Workbench 14.5：

打开 Workbench，您会看到一个工具箱和右侧的“项目流程图”区域。
建立分析流程：
- 在左侧工具箱的 Analysis Systems 中，用鼠标拖拽 Static Structural (静力学分析) 到右侧的项目流程图中,您会看到一个包含多个步骤的流程图。
创建几何模型：
- 双击流程图中的 Geometry 单元，会启动 ANSYS DesignModeler。
- 在 DM 中，选择 XYPlane，绘制一个矩形（长度 100mm，高度 10mm）。
- 使用 Extrude 命令，将矩形拉伸成一个三维梁（厚度 5mm）。
- 保存并关闭 DM，返回 Workbench。
划分网格：
- 双击流程图中的 Model 单元，进入 Mechanical 环境。
- 在左侧的 Outline 树中，右键点击 Mesh，选择 Generate Mesh,系统会自动生成一个默认的网格。
- 提示：可以右键点击 Mesh -> Insert -> Sizing 来手动设置网格尺寸,以获得更精确的结果。
定义材料：
- 在 Outline 树中，展开 Geometry,选中梁的实体。
- 在下方 Details of "Solid" 窗口中，找到 Material -> Assignment，点击并选择 Structural Steel (结构钢)，如果没有，可以点击后面的 "..." 进入材料库，或手动输入材料的弹性模量、泊松比等。
施加载荷与约束：
- 添加约束：
  - 在 Outline 树中，右键点击 Static Structural，选择 Insert -> Fixed Support (固定约束)。
  - 选中梁的一个端面（X=0 的面），在 Details 窗口中确认该面被 assigned 给 Fixed Support。
- 添加载荷：
  - 再次右键点击 Static Structural，选择 Insert -> Force (力)。
  - 选中梁的另一个自由端面（X=100 的面），在 Details 窗口中设置 Magnitude (大小) 为 -1000 N (负号表示方向)。
求解：
- 在 Outline 树中，右键点击 Solution，选择 Solve，求解器开始计算,请耐心等待。
后处理 - 查看结果：
- 查看总变形：
  - 右键点击 Solution，选择 Insert -> Deformation -> Total。
  - 模型上会显示出变形云图,您可以直观地看到梁的弯曲情况。
- 查看等效应力 (von-Mises Stress)：
  - 右键点击 Solution，选择 Insert -> Stress -> Equivalent (von-Mises)。
  - 模型上会显示出应力云图,通常红色区域表示应力最大。
- 查看结果：在图形区域下方，可以调整云图的显示比例，切换结果分量,以及查看具体数值。
保存与退出：

完成分析后，保存整个 Workbench 项目文件（.wbpj）。

热分析 - 瞬态热传导

目标：模拟一个金属块在初始温度下,其表面温度突然升高后的温度随时间变化的过程。

操作步骤：

建立分析流程：
- 在 Workbench 中，从工具箱拖拽 Transient Thermal (瞬态热分析) 到项目流程图。
几何与网格：

几何创建和网格划分步骤与静力学分析类似,可以创建一个简单的立方体或直接导入。
定义材料：
- 为模型分配一种导热材料，如 Aluminum (铝)。
定义初始温度：
- 在 Mechanical 环境中，右键点击 Transient Thermal，选择 Insert -> Initial Temperature。
- 选中整个模型，在 Details 窗口中设置 Initial Temperature Value 为 20 [℃]。
施加载荷与约束：
- 添加热对流：
  - 右键点击 Transient Thermal，选择 Insert -> Convection。
  - 选中模型的几个外表面，在 Details 窗口中设置 Film Coefficient (换热系数) 和 Ambient Temperature (环境温度)，例如换热系数 25 W/m²K，环境温度 100 [℃]。
- 设置求解时间：
  - 在 Outline 树中，点击 Analysis Settings。
  - 在 Details 窗口中，设置 Number Of Steps (步数)，10 步，以及 Step End Time (每步结束时间)，60 秒。
求解：
- 右键点击 Solution，选择 Solve。
后处理：
- 右键点击 Solution，选择 Insert -> Thermal -> Temperature。
- 求解完成后，可以查看不同时间步的温度分布云图，在 Solution 树中，右键点击 Temperature，选择 Evaluate All Results,然后可以在时间图表中查看特定点的温度变化曲线。

第三部分：学习资源推荐

除了以上案例,您还可以通过以下资源深入学习：

官方帮助文档：
- ANSYS 14.5 自带了非常详尽的帮助文档，在 Workbench 或 Mechanical 中，按 F1 键即可打开，这是最权威、最准确的信息来源。
视频教程：
- ANSYS Learning Forum：ANSYS 官方学习论坛有大量免费的视频教程。
- YouTube：搜索 "ANSYS 14.5 tutorial"，可以找到很多用户上传的教学视频,覆盖从入门到进阶的各种主题。
- 国内视频平台：在Bilibili、慕课网等平台搜索 "ANSYS Workbench",也有很多中文教程可供参考。
书籍：
- 《ANSYS Workbench 15.0 结构工程分析与应用》：虽然版本稍新，但核心操作相通,是非常经典的入门书籍。
- 《ANSYS Workbench 14.5有限元分析从入门到精通》：市面上有专门针对 14.5 版本的书籍,可以按图索骥地学习。
练习项目：
- 模态分析：分析结构的固有频率和振型。
- 接触分析：分析两个或多个物体之间的接触行为,如螺栓连接。
- 流体分析：使用 ANSYS Fluent 进行简单的管道流场分析。

总结与建议

循序渐进：不要急于求成，先掌握静力学分析,再尝试其他类型的分析。
勤于动手：教程看十遍不如自己做一遍，亲自操作每一个步骤,才能真正理解。
学会提问：遇到问题时，尝试先查阅帮助文档，再利用搜索引擎或专业论坛（如仿真科技论坛）寻找答案。
理解物理：有限元分析是工具，核心是工程力学、热力学等物理知识，只有深刻理解物理问题，才能建立正确的分析模型,得到有意义的结果。

希望这份指南能帮助您顺利开启 ANSYS 14.5 的学习之旅！祝您学习愉快！

ansys 14.5 教程

第一部分：准备工作与基础知识