1.1　Ansys Workbench概述

有限元法作为目前工程应用较为广泛的一种数值计算方法，以其独有的计算优势得到了广泛的发展和应用，并由此产生了一批非常成熟的通用和专业有限元商业软件。随着计算机技术的飞速发展，各种工程软件也得以广泛应用。提到有限元法不能不提的是Ansys软件，Ansys软件是美国Ansys公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，它是世界范围内增长最快的CAE软件，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等学科的研究，在核工业、航空航天、能源、交通、国防工业、生物医药等领域有着广泛的应用。Ansys的功能强大，操作简单方便，现在它已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用Ansys软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。

Ansys Workbench（以下简称Workbench）是Ansys公司开发的新一代协同仿真集成平台。

1997年，Ansys公司基于广大设计人员的分析应用需求，开发了分析软件Ansys DesignSpace（DS），其前后处理功能与经典的Ansys软件完全不同，该软件的易用性和与CAD接口能力很强。

2000年，Ansys DesignSpace的界面风格深受广大用户喜爱，Ansys公司决定进一步提升Ansys DesignSpace的界面风格，以增强Ansys软件的前后处理，因此形成了协同仿真环境——Ansys Workbench Environment（AWE）。它可以重现经典Ansys PP软件的前后处理功能，以及全新的风格界面。其后，在AWE上，开发了Ansys DesignModeler（DM）、Ansys DesignXplorer（DX）、Ansys DesignXplorer VT（DX VT）、Ansys Fatigue Module（FM）、Ansys CAE Template等。开发这些软件的目的是给用户提供先进的CAE技术。

Ansys公司允许以前只能在ACE上运行的MP、ME、ST等产品，也可在AWE上运行。用户在启动这些产品时，可以选择ACE，也可以选择AWE。AWE可作为Ansys软件的新一代前后处理，目前还未支持Ansys所有的功能，主要支持大部分的ME和Ansys Emag功能，而且与ACE的PP并存。

Ansys最新的Ansys 2022版本中的Workbench提供了中文版，它的易用性、通用性及兼容性有逐步淘汰传统APDL界面的趋势。

1.1.1　Workbench的特点

Workbench具有如下主要特点。

1．协同仿真、项目管理

集设计、仿真、优化、网格变形等功能于一体，对各种数据进行项目协同管理。

2．双向的参数传输功能

支持CAD-CAE间的双向参数传输功能。

3．高级的装配部件处理工具

具有复杂装配件接触关系的自动识别、接触建模功能。

4．先进的网格处理功能

可对复杂的几何模型进行高质量的网格处理。

5．分析功能

支持几乎所有Ansys的有限元分析功能。

6．内嵌可定制的材料库

自带可定制的工程材料数据库，方便操作者进行编辑、应用。

7．易学易用

Ansys公司所有软件单元格的共同运行、协同仿真与数据管理环境，使工程应用的整体性、流程性都大大增强。其完全的Windows友好界面、工程化应用，方便工程设计人员应用。

实际上，Workbench的有限元仿真分析采用的方法（单元类型、求解器、结果处理方式等）与Ansys经典界面是一样的，只不过Workbench采用了更加工程化的方式来适应操作者，使没有或缺少有限元分析经验的工程师也能快速学会通过Workbench进行有限元分析方法。

1.1.2　Workbench应用分类

Workbench是由各个应用单元格所组成的，它提供两种类型的应用。

1．本地应用

现有的本地应用（见图1-1）有“工程数据”“实验设计”等。本地应用在Workbench窗口中启动和运行。

2．数据整合应用

现有的数据整合应用（见图1-2）包括Fluent、CFX等。

在工业应用领域中，为了提高产品设计质量、缩短周期、节约成本，计算机辅助工程（CAE）技术的应用越来越广泛，设计人员参与CAE分析已经成为必然。这对CAE分析软件的灵活性、易学易用性提出了更高的要求。

1.1.3　Workbench系统要求和启动

1．操作系统要求

（1）Workbench可运行于Linux x64（linx64）、Windows x64（winx64）等计算机及操作系统中，其数据文件是兼容的，Workbench不再支持32位系统。

（2）确定计算机安装了网卡、TCP/IP协议，并将TCP/IP协议绑定到网卡上。

2．硬件最低要求

（1）内存：8 GB（推荐16 GB或32 GB）以上。

（2）硬盘：40 GB以上硬盘空间，用于安装Ansys软件及其配套使用软件。

（3）显示器：支持1024×768、1366×768或1280×800分辨率的显示器，一些应用会建议高分辨率，例如1920×1080或1920×1200分辨率。可显示24位以上颜色显卡。

（4）介质：可网络下载或USB储存安装。

3．启动与退出

Workbench提供以下两种启动方式。

（1）从Windows开始菜单启动，如图1-3所示。

（2）从其支持的CAD系统中启动，这些CAD系统包括AutoCAD、Autodesk Inventor、Creo Elements/Direct Modeling、Creo Parametric（之前的名称为Pro/ENGINEER）、UG NX、Parasolid、Solid Edge、SolidWORKS、SpaceClaim和Catia等。图1-4为从UG NX中启动Workbench。

1.1.4　Workbench的设计流程

在2022版本中，Ansys对Workbench构架进行了重新设计，全新的“项目原理图”窗格改变了用户使用Workbench仿真环境的方式。在一个类似“流程图”的图表中，仿真项目中的各种任务以相互连接的图形化方式清晰地呈现，如图1-5所示。这种方式使用户可以非常方便地理解项目的工程意图、数据关系、分析过程的状态等。