3.仿真在可靠性设计中的作用

3.1 现有设计的预防控制

3.2 现有设计的探测控制

4.仿真所遵循的基本原则

5.仿真的分类

6.仿真过程

7.workbench静态应力仿真流程举例

因为作者会常用到静态应力的校核（设计特征强度是否过关），所以这里将流程介绍给大家。

Ansys Workbench操作界面友好，工作流设计巧妙。对于静态结构分析，只要一步一步按要求做下来，基本都会完成。

静态应力分析的流程如下：

1）仿真问题和目的分析;

2）导入模型;

//这一步可以在SolidWorks中安装插件，使workbench与SolidWorks同步。

3）分析类型选择;

//静态应力为Static Structural 。

4）材料定义；

//材料一般会在分析软件workbench中定义，是为防止软件对接出现bug。

5）网格划分；

6）施加约束和载荷；

7）计算；

8）后处理；

通过一个简单的分析案例，对ANSYS Workbench有一个初步的了解。

在学习时无需深入了解操作步骤的每一项内容（如果你不是靠仿真吃饭的话），了解ANSYS Workbench有限元分析的基本流程即可，即活学活用。

本例题可以采用V14.0求解，和V13.0结果相比，有一定的差异。

7.1 案例背景介绍

某如图1-24所示不锈钢钢板尺寸为320mmX50mmX20mm，其中一端为固定，另一端为自由状态，同时在一面上分布有均布载荷q=0.2MPa，请用ANSYS Workbench 求解出应力与应变的分布云图。

7.2 启动Workbench并建立分析项目

（1）在Windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS 14.0→Workbench命令，启动ANSYS Workbench 14.0，进入主界面。

（2）双击主界面 Toolbox（工具箱）中的 Component systems→Symmetry（几何体）选项，即可在项目管理区创建分析项目A，如图1-25所示

（3） 在工具箱中的Analysis System→Static Structural上按住鼠标左键拖曳到项目管理区中，当项目A的Symmetry红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的项数据可共享，如图1-26所示。

提示：本例是线性静态结构分析，创建项目时可直接创建项目B，而不创建项目A，几何体的导入可在项目B中的B3栏Geometry中导入创建。本例的创建方法在对同一模型进行不同的分析时会经常用到。

7.3 导入创建几何体

（1）在A2栏的Geometry上点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry→Browse命令，如图1-27所示，此时会弹出“打开”对话框。

（2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入char01-01几何体文件，如图1-28所示，此时A2栏Geometry后的？变为√，表示实体模型已经存在。

几何体 图1-28“打开”对话框
（ 3）双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入到DesignModeler界面，此时设计树种Import1前显示 ，表示需要生成，图形窗口中没有图形显示，如图1-29所示。
（ 4）单击 （生成）按钮，即可显示生成的几何体，如图1-30所示，此时可在几何体上进行其它的操作，本例无需进行操作。
（ 5）单击 DesignModeler界面右上角的（关闭）按钮，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面 。

7.4 添加材料库

（1）双击项目B中的B2栏Engineering Data项，进入如图1-31所示的材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。

（2）在界面的空白处单击鼠标右键，弹出快捷菜单中选择Engineering Data Sources（工程数据源），此时的界面会变为如图1-32所示的界面。原界面窗口中的Outline of Schematic B2: Engineering Data消失，取代以 Engineering Data Sources及Outline of Favorites。

（3）在Engineering Data Sources表中选择A3栏General Materials，然后单击Outline of Favorites表中A8栏Stainless Steel（不锈钢）后的B8栏的（添加），此时在C8栏中会显示（使用中的）标识，如图1-33所示，标识材料添加成功。

（ 4）同步骤（ 2），在界面的空白处单击鼠标右键，在弹出快捷菜单中选择Engineering Data Sources（工程数据源），返回到初始界面中。

（ 5）根据实际工程材料的特性，在Properties of Outline Row 3: Stainless Steel表中可以修改材料的特性，如图1-34所示，本实例采用的是默认值。

提示：用户也可以通过在 Engineering Data窗口中自行创建新材料添加到模型库中。

（6）单击工具栏中的按钮，返回到Workbench主界面，材料库添加完毕。

7.5 添加模型材料属性

（1）双击主界面项目管理区项目B中的B3栏Model项，进入如图1-35所示Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作。

提示：此时分析树 Geometry前显示的为问号，表示数据不完全，需要输入完整的数据。本例是因为没有为模型添加材料的缘故。

（ 2）选择Mechanical界面左侧Outlines（分析树）中Geometry选项下的Char01-01，此时即可在Detailsof “Char01-01”（参数列表）中给模型添加材料，如图1-36所示。

（ 3）单击参数列表中的 Material 下 Assignment黄色区域后的，此时会出现刚刚设置的材料StainlessSteel，选择即可将其添加到模型中去。此时分析树Geometry前的变为，如图1-37所示，表示材料已经添加成功。

7.6 划分网格

（1）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Mesh选项，此时可在Details of “Mesh”（参数列表）中修改网格参数，本例中在Sizing中的Relevance Center选项设置为Medum，其余采用默认设置。

（ 2）在 Outlines（分析树）中的Mesh选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Generate Mesh命令，此时会弹出如图 1-38所示的进度显示条，表示网格正在划分，当网格划分完成后，进度条自动消失，最终的网格效果如图1-39所示。

7.7 施加载荷与约束

（1）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Static Structural（B5）选项，此时会出现如图1-40所示的Environment工具栏。

（2）选择 Environment工具栏中的Supports（约束）→Fixed Support（固定约束）命令，此时在分析树种会出现Fixed Support选项，如图1-41所示

（3）选中Fixed Support，选择需要施加固定约束的面，单击Details of “Static Structural（B5）”（参数列表）中Geometry选项下的按钮，即可在选中面上施加固定约束，如图1-42所示。

（ 5）如同操作步骤（3）选中Pressure，选择需要施加压力的面，单击Details of “Static Structural（B5）”（参数列表）中Geometry选项下的按钮，同时在Magnitude选项下设置压力为0.2MPa的面载荷，如图1-44所示。

（5）在Outlines（分析树）中的Solution（B6）选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Equivalent All Results命令，如图 1-50所示，此时会弹出进度显示条，表示正在求解，当求解完成后进度条自动消失。 

（3）单击右上角的（关闭）按钮，退出Workbench主界面，完成项目分析。

8.结构工程师需要掌握的仿真技术

8.1 壁厚分析、底切分析、拔模分析

8.2 干涉检查、测量、质量属性

8.3 钣金展开

8.4 静态应力检测

8.5 进阶：散热分析等