第1章 ANSYS Workbench 14.0概述
本章从总体上对ANSYS Workbench 14.0自带软件包括结构力学模块、流体力学模块等进行概述，同时对ANSYS Workbench 14.0最新整合的其他模块进行简单介绍，其中包括低频电磁场分析模块Ansoft Maxwell、多领域机电系统设计与仿真分析模块Ansoft Simplorer、疲劳分析模块nCode及复合材料建模与后处理模块ACP等。同时，本章还以SolidWorks软件为例，介绍Workbench 14.0与常见的CAD软件进行集成的步骤及方法。
学习目标：
（1）了解ANSYS Workbench软件各模块的功能；
（2）掌握ANSYS Workbench软件与SolidWorks软件的集成设置；
（3）掌握ANSYS Workbench平台的常规设置，包括单位设置、外观颜色设置等。
1.1 ANSYS软件简介 ANSYS提供广泛的工程仿真解决方案，这些方案可以对设计过程要求的任何场进行工程虚拟仿真。全球的诸多组织都相信ANSYS为它们的工程仿真软件投资带来最好的价值。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一、美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换。
软件主要包括3个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
（1）前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型。
（2）分析计算模块包括结构分析（线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。
（3）后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
ANSYS的特色功能如下。 （1）前后处理。
2 第1章 ANSYS Workbench 14.0概述
① 双向参数互动的CAD接口； ② 智能网格生成器； ③ 各种结果的数据处理；
④ 各种结果的图形及动画显示； ⑤ 全自动生成计算报告。
（2）结构静力分析（线性/非线性）。
（3）迭层复合材料（非线性迭层壳单元、高阶迭层实体单元、Tsai—Wu失效准则、图形化）。
① 非线性分析能力；
② 几何非线性（大变形、大应变、应力强化、旋转软化、压力载荷强化）；
③ 材料非线性（近70种非线性材料本构模型，含弹塑性、蠕变、黏塑性、黏弹性、超弹性、非线性弹性、岩土和混凝土、膨胀材料、垫片材料、铸铁材料等）；
④ 单元（或称边界/状态）非线性；
⑤ 高级接触单元（点对点接触、点对面接触、刚对柔面面接触、柔对柔面面接触、线性接触（MPC）等，支持大滑移和多种摩擦模型，支持多场耦合接触）。
（4）其他非线性单元（旋转铰接单元、弹簧－阻尼器单元、膜壳单元等）。 （5）动力学分析能力。
① 模态分析（自然模态分析、预应力模态分析、循环对称模态、阻尼复模态、模态综合分析）；
② 谐响应分析；
③ 瞬态分析（线性/非线性、多种算法）；
④ 响应谱和随机振动分析（单点谱、多点谱、功率谱）； ⑤ 转子动力学分析。
（6）屈曲分析（线性屈曲、非线性屈曲、循环对称屈曲分析）。
（7）高级对称分析（循环对称模态分析、循环对称结构静力分析、轴对称、平面对称和反对称）。
（8）断裂力学分析（应力强度因子、J积分、裂纹尖端能量释放率）。 （9）通用疲劳分析。
（10）结构热分析部分（Professional）。
① 稳态温度场（热传导、热对流、热辐射）；
② 瞬态温度场（热传导、热对流、热辐射、相变）； ③ 管流热耦合；
④ 支持复杂热载荷和边界条件；
⑤ 非线性特性（接触传热、非线性材料）。 （11）耦合场分析部分及其他功能。 ① 静流体分析（流固耦合静动力分析）。
② 声学分析（声波在各种声学介质中的传播、声波的反射和吸收（远场））。 ③ 耦合场分析。
（12）设计优化：多种优化算法、多种辅助工具。
1.2 ANSYS Workbench 14.0平台及模块 3
（13）拓扑优化：拓扑形状优化、拓扑频率优化。 （14）概率设计系统（PDS）。 ① 10种概率输入参数； ② 参数的相关性；
③ 两种概率计算方法：蒙特卡罗法、响应面法； ④ 支持分布式并行计算； ⑤ 可视化概率设计结果。 （15）其他实用技术。
① P单元、子结构、子模型分析技术； ② 单元生死分析技术；
③ 专用单元（螺栓单元、真实截面梁单元、表面效应单元、轴对称谐波单元等）。 （16）二次开发特征。
① ANSYS参数化设计语言（APDL）； ② 用户可编程特性（UPF）； ③ 用户界面设计语言（UIDL）； ④ 专用界面开发工具（TCL/TK）； ⑤ 外部命令。
（17）求解器：直接求解器、多种迭代求解器、特征值求解器。 （18）并行求解器。
① 分布式ANSYS求解器：包括两个稀疏矩阵求解器（Sparse和Distributed Sparse（直接求解器））、一个PCG求解器和一个JCG求解器。
② 代数多重网格求解器AMG：支持多达8个CPU的共享式并行机（CPU每增加一倍，求解速度提高80%，对病态矩阵的处理性能优越）。
ANSYS 14.0包含大量全新的高级特性，为客户提供强化复杂工程仿真解决方案，并革新驱动高性能计算运作（HPC）。
（1）继续开发和提供世界一流的求解器技术；
（2）提供了针对复杂仿真的多物理场耦合解决方案；
（3）整合了ANSYS 的网格技术并产生统一的网格环境；
（4）通过对先进的软硬件平台的支持来实现对大规模问题的高效求解； （5）继续改进最好的CAE 集成环境——ANSYS Workbench； （6）继续融合先进的计算流体动力学技术。
1.2 ANSYS Workbench 14.0平台及模块 ANSYS Workbench 14.0软件平台的启动方法，如图1-1所示；经常使用ANSYS Workbench 14.0，程序会自动在开始菜单所有程序的上方出现Workbench 14.0的快速启动图标，如图1-2所示，此时可以单击按钮启动Workbench 14.0。