2024年4月13日发(作者：)

CAE 培训 ansys workbench DS 模块 第一章 Design Simulation 基础1.1. 运行

Design Simulation进入 DS 有两种方法：（1）从 ANSYS Workbench 中进入…（2）

或者直接从 CAD 系统中进入 Simulation 界面用户界面是由下面几个部分

组成: –Workbench 标签 Workbench 标签允许用户在 DS 和 Workbench 项

目页面及别的模块之间在同一个环境下切换 –菜单 菜单给出了 DS 中的很

多功能，对每一项都进行介绍将显的太冗长，下面只介绍常用的几个菜单项: –“File

Save”用来保存 DS 数据库文件：.dsdb –“File Clean”用来删除数据库中的网格或结

果 –“Edit Select All”用来选取窗口中当前的所有实体 –“Units”用来改变单位

–“Tools Control Panel”用来定制或设置选项 –“Help Help Topics”用来激活在线文

档 –工具条 共有四个系列的工具条，给用户提供了快速进入的功能（这些功

能在菜单中都能找到。 工具条可以被拖到 DS 窗口的任意位置 Context”工具条（后

面会介绍）会随着结构树中激活分支的不同而改变 当光标移到工具条上的按钮上

时，提示会出现 一个“Unit Conversion”也可以使用（图上未显示） 标准的工具条

如下所示: “Graphics”工具条会经常地用到: 鼠标左键可以是“选取”模式或“图形控

制”模式，上面工具条按钮的图案画出了拾取或“图形控制”时鼠标左键的动作。 CAD

模型的选取可以是单个选取，也可以是框选，这取决于“选取模式”按钮 –结

构树 结构树为模型、材料、载荷和分析结果提供了一种很好的组织方式 结构树和

一些 CAD 系统中的树很相似，但除了几何模型的信息，这棵“树”还包含了和分析

相关的一些项 “Model”分支包含了和分析有关的输入数据，“Engineer data”分支包含

了常用材料属性和对流数据 “Model”分支包括的四个部分是“Geometry” “Contact”

“Mesh”和“Environment.” “Environment”分支下又有两个分支：载荷和“solution”分支，

其中包含了后处理的结果 别的分支尽管这里没有提到，也是可以使用的 结构树中

每一个分支都有一个按钮和图标，下面是对一些图标的解释: –说明分支全部被定义

–说明还有没有输入的数据 –说明需要求解 –说明还存在问题 –“X”说明被抑制（不

能被求解） –说明体或零件被隐藏 –说明当前项待求解 –说明映射网格划分失败 用

户应该对这些图标很熟悉，那么他将会很容易地判断模型是否可以进行正确地求解

了 6. GUI –Details View Details View 提供了输入数据的列表，会根据选取分支的不

同自动改变 1.白色区域: 显示当前输入的数据 在白色文本区域内的数据可以通过

点击改变 有些数据的输入要求用户在屏幕上选取实体模型，然后点击“Apply”还有

的数据需要通过键盘或从下拉菜单中选取 2.灰色区域: 显示信息数据 这个区域的

数据不能被编辑，显示的是结果数据，如最大应力或网格划分产生的节点数 3.黄色

区域: 未完成的信息输入 黄色区域的数据信息不完整，用户需要输入完整的数据信

息才能求解 7. GUI –图形窗口 图形界面显示的是几何形状和结果，它还可以显示

工作表，HTML 报告及打印预览选项 8. GUI –Simulation Wizard Simulation Wizard

是一个可选的功能项，它可以提醒用户完成一个求解步骤，很有用。 Simulation

Wizard 以清单的形式给出了求解所需的步骤和状态 –说明此项已完成， –显示了需

要核实的项 –表明这一项只有在完成前面各项后才能进行操作 –表明和此项有关的

一个分支没有完成，在 outline tree 中类似的图标为 –说明这一项还未执行 –说明

这一项已经做好了求解的准备，点击 Standard Toolbar中的 即可 Simulation Wizard

可以通过工具条中的 打开或关闭 1.2. 启动面板 当给 DS 导入一个 CAD 模型

后，便打开了开始界面，它允许用户选择求解的模板： 这个启动面板可以从“Tools

Control Panel Startup”菜单关掉 启动面板的好处是相应的结果和 Stress Wizard 将

会出现 模板和 Stress Wizard 只能用于 Design Space License 支持的分析 “Stress

Branch”在下面的例子中被选中，注意，结果和 Stress Wizard被自动关掉了。

Simulation Wizard 点击“Required Steps”下的项目，会出现一个插图，说明怎样应用

这项功能 在下面的例题中，选了“verify Material”出现的插图告诉用户在哪儿可以对

此项进行修改 Simulation Wizard 对于做分析或那些不是经常用 DS 的工程师来说

是很有用的 –减少学习周期，因为插图会告诉用户到 GUI 中怎样寻找对应的按钮

–像右边的图所示，除了基本的功能，插图也提供了一些高级功能1.3.基本过程每一

个分析都包括四个主要步骤:1.初步决定 是什么样的分析：静力、模态等等 什么样

的模型: 零件或是组件 选什么样的单元: 平面的或是实体的2.前处理 导入模型 给

零件定义材料属性 划分网格 施加载荷和约束 要求结果3.求解4.后处理 观看结果

检验结果的正确性用 Stress Wizard 分析的一个简单的例子在后面给出： DS 中的

向导帮助用户使用前面曾经提到的基本分析步骤。下面各项将在后面的片子中介绍：

–导入几何模型 –定义材料属性 –划分网格 如果跳过这一步，DS 会使用一个默认

的网格划分方案 –施加载荷和约束 –要求结果 –求解 –看结果/后处理 1.3.1. Attach

Geometry 前面提到过，几何模型可以通过两种方式导入 1.直接 CAD 系统。对（支

持的）CAD 系统，只使用 plug-in 模式 2.从 Workbench Project 页面。对所有支持

的格式，用 plug-in 或reader 模式 1.3.2. 定义材料属性 导入模型以后，选中

stessbranch 模块，出现了 Stress Wizard 选择“Verify Materials”后，插图会显示出怎

样在下拉菜单中改变材料属性 注意 Details View 窗口允许用户从下拉菜单中选取

一种材料 默认的材料属性是钢材，也可以改变 通过选取“browse …”用户可以选择

材料属性文件XML 格式 尽管 DS 支持一些材料属性，但如果还需要补充别的数

据，用户需要自己输入对于每个零件可能要指定单独的材料属性 注意零件名是从

CAD 系统中得到的 同一个零件的不同部分是通过号码来区分的 多个零件可以同

时被选中，对数据一块修改 用 shift 和左键可以把所有的零件都选中 用 ctrl 和左

键可以对零件进行多选和反选 材料属性在 Outline Tree 下的“Engineering Data”分

支中列出 数值可以在属性窗口中修改Worksheet View Context 工具条允许用户添

加材料 从 Context 中选择“Material New Material” Outline Tree 中用右键点击材

料，可以导入 XML 文件，这样是使用别的分析用过的材料 添加材料以后，用户

可以通过下拉菜单中的选项定义材料 默认的材料属性设置在“Tools menu Control

Panel: Engineering Data”中修改 –默认的材料属性可以将结构钢改成其它的 –下拉

菜单中的各项也可以添加 –新材料可以从不同的位置添加1.3.3. 施加载荷和约束定

义材料属性后，选取 Stress Wizard 中的“Insert Loads”选项结构或热载荷通过

Context 工具条中的下拉菜单中施加载荷和约束都施加在几何实体上有两种施加载

荷的方式: 首先从图形窗口中选取实体，再从 Context 工具条中选取载荷施加 先从

Context 工具条中选取载荷，然后选中实体在到 Detail View 中点击 Apply 在几何

实体上施加载荷后，用户可以在 Detail View 中输入另外的数据 （对号） 注意，

在 Outline tree 中，施加载荷分支下的状态符号变为“完成” 对一些结构载荷通常需

要指定方向: Detail view 窗口中的载荷选项已经完成 如果选取了“Components”需

要输入 X，Y，Z 方向的分量 如果选择了“Vector”需要选取实体，并输入载荷的数

值 默认信息可以在“Tools Control Panel Miscellaneous LoadOrientation Type”中

修改 可以参考 World Coordinate 系统 在图形窗口中，方向以三坐标轴的形式给

出， World Coordinate 系统的方向和坐标原点与 CAD 系统的相同 在这种情况下，

用“Details view ”中的“Define By: Components”然后输入载荷在 X，Y，Z 方向的分

量 另一方面，也可以参考已有的实体: 在“Details” view 选“Define By: Vector”使用

已有的模型定义矢量的方向 三种类型的几何模型可以采用： –垂直于平面，或沿柱

面的轴线方向 –沿着直边，或垂直于柱面边缘 –两点定义矢量 点击“Direction”选择

定义矢量的方向和实体，如果矢量指向了相反的方向，用图形窗口中的箭头来调换，

调正好以后，点击“Apply” 在载荷的“Magnitude.”中输入数值 1.3.4 鼠标控制 熟悉

一下图形窗口中的鼠标控制方法，是很有用的: 左键用来选中实体，或对实体进行

显示操作 左键的功能由 Graphics 工具条进行控制， 用户可以选一项点、线、面、

体 或对视角进行控制转动、平动、放大或缩小 选取模式可以为框选或点选 –在单

选模式下，点中拖拉左键可以多选 –用 ctrl 键加左键可以在单选模式下多选或反选

–在框选模式下，从左到右拖拉，可选中框内实体 –在框选模式下，从右到左拖拉，

可选中框内实体，并同时选中与框搭接的实体 在选取模式下，中键转换视角 点击

中键拖拉鼠标，可以转动模型 Shift 加中键可以平移模型 中键滚轮可以对模型进行

缩放 这种情况下，用户不用总在图形窗口和模式转换工具条之间进行切换 在图形

窗口中点击右键一下，会出现常用菜单 点右键，同时拖动可以对关注的区域进行放

大 点击右键一次，选择“fit”可以使图形大小适合窗口显示 1.3.5. 施加载荷和约束

通过鼠标控制，在多个面上施加载荷或约束变的相对容易 在下面的例子中用户可以

用 ctrl 键和鼠标左键单个选取多个面变为绿色 使用鼠标中键很容易得转到模型

“背面”并选中确定的面 1.3.6. 插入结果 选取应力分支的模板，一些结果已经默认

被要求，然而，用户可以根据需要要求别的结果 选择“Insert Results”插图显示出怎

样进行添加 1.3.7.求解 定义了材料，施加载荷和约束，添加结果后，模型便做好了

求解的准备了 选择 Stress Wizard 中的“Solve”后，出现一个插图，告诉用户，那个

亮闪电的图标是用来开始求解的 对于常规 ANSYS 用户，会注意到求解是用的

batch 的模式 产生了 ANSYS 的输入文件，而且输出文件的详细内容也可以在

solution 分支下通过选择“worksheet”平台看到1.3.8. 看结果求解完成后，用户可看到

结果 –结果的种类取决于分析的类型 –云图、矢量图、动画都可以看到1.3.9.看报告

为了得到一个 HTML 报告，用户可以从 Standard Toolbar 中添加图片和注释 –先

选择一个分支，如：“Equivalent Stress” –然后选择相应的 Standard Toolbar 按钮添

加图片和注释后，选择“View Report” –可以输入一些初始的信息，如：作者名 –选

择“Generate Report”产生 HTML 报告HTML 的报告将会在 DS 中显示 –添加的注

释和图片将会在报告中出现为了防止被覆盖，用户需要对报告进行保存报告可以以

HTML 的形式通过多个渠道或内部的网络服务器“发表”，或者导