如何學(xué)習(xí)ANSYS-WORKBENCH資料

如何學(xué)習(xí)ANSYSWORKBENCH?我想，首先需要對于ANSYSWORKBENCH有一個(gè)總體了解。知道一個(gè)軟件可以做什么事情，然后弄清楚我們自己到底想要做什么，然后再去尋找學(xué)習(xí)的道路，這就是所謂知己知彼。那么ANSYSWORKBENCH可以做什么呢？有些人說，它是一個(gè)有限元軟件平臺。這總體上正確，但并不完全正確。實(shí)際上，ANSYSWORKBENCH包含了一系列軟件，雖然絕大部分軟件使用有限元方法進(jìn)行編制的，但是也有部分軟件使用了有限體積法，也有軟件使用了無網(wǎng)格方法。所以，一概的說明它是有限元軟件是不大正確的。讓我們說得更高一點(diǎn)吧。萬事萬物，其間自有規(guī)律存在，所有的學(xué)科都致力于尋求該學(xué)科研究范圍內(nèi)部的各種規(guī)律。那么什么是規(guī)律？無非是事物內(nèi)部的各種關(guān)系而已。這些關(guān)系，在數(shù)學(xué)上，就表現(xiàn)為數(shù)量之間的關(guān)系。而數(shù)量之間的關(guān)系，可能是平級的，那么就是代數(shù)方程。如果是有原因和結(jié)果關(guān)系的，那么就表現(xiàn)為微分方程或者積分方程。在同一個(gè)事物內(nèi)部存在的關(guān)系未必只有一種，可能有多種，那么就會(huì)有多個(gè)方程出現(xiàn)，這就構(gòu)成了方程組。比如說，對于固體力學(xué)而言，就有3個(gè)靜力平衡方程，6個(gè)幾何方程，6個(gè)物理方程。這些方程有代數(shù)方程，也有微分方程。這就構(gòu)成了一個(gè)微分-代數(shù)方程組。不僅是固體力學(xué)，流體力學(xué)也是如此，傳熱學(xué)是如此，而電磁場也是如此。這樣，我們面對的是代數(shù)-微分方程組的求解問題。如何求解這些方程組？在數(shù)學(xué)上，這很困難，尤其是當(dāng)邊界并不那么規(guī)則時(shí)。解析法只能求解非常特定的問題，但是實(shí)際問題總是奇奇怪怪的，所以我們需要尋找另外的方法。于是有所謂的半解析法，無非是用冪函數(shù)或者三角函數(shù)的組合來確定問題的解析解，這種方法對于實(shí)際問題也很難湊效。于是出現(xiàn)了數(shù)值解法。數(shù)值解法多種多樣，如有限元法，有限體積法，邊界元法，有限差分法，無網(wǎng)格方法等。一般而言，對于結(jié)構(gòu)的計(jì)算，用有限元法比較合適；對于流體仿真，用有限體積法；而對于無限域聲場的分析，主要用邊界元法；有限差分法出現(xiàn)得很早，但是很少看到軟件去使用它。至于無網(wǎng)格方法，因?yàn)椴恍枰W(wǎng)格，主要用在那些用網(wǎng)格無法表達(dá)的場合，例如爆炸，碎片魂飛魄散，一旦分開后就杳無音信，此時(shí)網(wǎng)格方法無能為力，只好求助于無網(wǎng)格方法。各種各樣的分析軟件，都是用到上面的數(shù)值方法中的一種或者多種，然后用FORTRAN,C,C++編制了程序，這些程序的主體就是數(shù)值解法；而為了用戶使用方便，也會(huì)整出一堆花花綠綠，讓人爽心悅目的窗口界面，以吸引用戶的眼球，為用戶的數(shù)據(jù)輸入和輸出提供方便。ANSYS就是這樣一種數(shù)值分析軟件，它面對的是固體的力學(xué)分析，流體的力學(xué)分析，溫度場的分析，以及電磁場的分析。它主要使用了有限元法，同時(shí)也部分使用了有限體積法和無網(wǎng)格方法。針對不同的分析，給出了諸多分析系統(tǒng)。下面以ANSYS14簡要說明之。ANSYS14的功能主要體現(xiàn)在WORKBENCH的工具箱中。下面是它的工具箱。這四個(gè)項(xiàng)目，第一項(xiàng)是分析系統(tǒng)，最常用；第二項(xiàng)是組件系統(tǒng)，就是構(gòu)成分析系統(tǒng)的各個(gè)組成元素，我們可以搭積木一樣，任意拼接，從而組成自己所需要的分析系統(tǒng)；第三項(xiàng)實(shí)際上是耦合分析，這就是ANSYS鼓吹的自己多物理場耦合的特色。這里面給出了幾種常見的多物理場耦合的方式。第四項(xiàng)則是設(shè)計(jì)探索，其實(shí)就是優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)那一套。此時(shí)需要對某一種分析反復(fù)迭代，從而得到最優(yōu)解。先看第一項(xiàng)，分析系統(tǒng)。展開它。例如前兩個(gè)是流固體耦合分析，分別是從CFX,FLUENT到靜力學(xué)分析的耦合；然后是預(yù)應(yīng)力模態(tài)的分析，就是先做靜力學(xué)分析，得到應(yīng)力后，再做模態(tài)分析；接著是隨機(jī)振動(dòng)分析，就是先做模態(tài)分析，再做隨機(jī)振動(dòng)分析；接著是響應(yīng)譜分析，同樣是先做模態(tài)分析，再做響應(yīng)譜分析；最后是熱應(yīng)力問題，是先做熱分析，得到溫度后，把溫度導(dǎo)入到結(jié)構(gòu)場，再做應(yīng)力分析。最后是設(shè)計(jì)探索模塊。如下圖。第一個(gè)是全局優(yōu)化，就是優(yōu)化設(shè)計(jì)的內(nèi)容。無非就是確定優(yōu)化模型，然后選擇一個(gè)初始設(shè)計(jì)點(diǎn)，做一次仿真，然后依據(jù)某種規(guī)則，找到另外一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)，再做一次仿真。如此反復(fù)不已，直到最后，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)值已經(jīng)收斂，就不再仿真了，從而得到所謂的最優(yōu)解。第二個(gè)是參數(shù)關(guān)聯(lián)，用于建立參數(shù)之間的相互關(guān)系。第三個(gè)是響應(yīng)面，是根據(jù)前面的有限次仿真，找到設(shè)計(jì)變量和目標(biāo)變量之間的關(guān)系，從而用一個(gè)所謂的響應(yīng)面勾勒出來，實(shí)際上就是曲