ANSYS Workbench——工程仿真技术集成平台

特色技术

产 品 概 述

ANSYS Workbench集成的分析系统

在ANSYS Workbench架构下集成

了如下ANSYS软件产品：

● 通用工具和功能

- ANSYS CAD接口

- ANSYS DesignModeler- ANSYS Meshing- ANSYS ICEM CFD- ANSYS DesignXplorer- FE Modeler

● 计算流体力学分析

- ANSYS CFX- ANSYS FLUENT

● ANSYS Multiphysics● 结构力学分析

- ANSYS Mechanical- ANSYS Structural- ANSYS Professional

● 显式动力学分析

- ANSYS Explicit STR- ANSYS AUTODYN- ANSYS LS-DYNA(创建网格模型

并生成.k文件)● 电磁场分析

- ANSYS Emag● Trubo System

- ANSYS BladeModeler- ANSYS TurboGrid- ANSYS Vista TF

Workbench工具栏

工具栏（Toolbox）中是用于构建

仿真流程的仿真系统和工具。可以自定

义为只包含客户常用工具和自己加的客

户化系统。

自1997年开始，经过5年的潜心开发，2002年ANSYS在7.0版本发布的时候

正式推出了ANSYS Workbench Environment （AWE）“ANSYS下一代前后处理

和软件集成环境”。一直到2007年的ANSYS 11.0版本，这十年时间使“第一代

ANSYS Workbench”大大提升了ANSYS软件的易用性和集成性、客户化定制开

发的方便性，深获客户喜爱。

作为业界最领先的工程仿真技术集成平台，Workbench在2009年发布的

ANSYS 12.0版本中，在继承“第一代Workbench”的各种优势特征的基础上发生

了革命性的变化，可视为“第二代Workbench”（Workbench 2.0），其最大变化

是提供了全新的“项目视图（Project Schematic View）”功能，将整个仿真流程

更加紧密的组合在一起，通过简单的拖拽操作即可完成复杂的多物理场分析流程。

Workbench所提供的CAD双向参数链接互动、项目数据自动更新机制、全面的参

数管理、无缝集成的优化设计工具等，使ANSYS在“仿真驱动产品设计（SDPD-Simulation Driven Product Development）”方面达到了前所未有的高度。

ANSYS Workbench 2.0

在ANSYS 12.0版本中，ANSYS对Workbench架构进行了重新设计，全新

的“项目视图（Project Schematic View）”功能改变了用户使用Workbench仿真环境（Simulat ion）的方式。在一个类似“流程图”的图表中，仿真项目

（Projects）中的各项任务以相互连接的图形化方式清晰的表达出来，使用户可以

非常容易的理解项目的工程意图、数据关系、分析过程的状态等。

这一新的项目视图系统使用起来非常简单：直接从左边的工具栏

（Too lbox）中将所需的分析系统拖拽到右边的项目视图窗口中即可。工具栏

（Toolbox）中的“分析系统（Analysis System）”部分，包含了各种已预置好

的“分析类型”（如显式动力分析、FLUENT流体分析、结构模态分析、结构

随机振动分析等），每一分析类型都包含完成该分析所需的完整过程（如材料

定义、几何创建、网格生成、求解设置、求解、后处理等过程），按其顺序一

步步往下执行即可完成该特定分析任

务。也可从工具栏中的“Component S y s t e m s”里选取各个独立的程序

系统，自己“组装”成一个分析流

程。一旦选择或定制好分析流程后，

Workbench平台能自动管理流程中任何

步骤发生的变化（如几何尺寸变化、载

荷变化等），自动执行流程中所需的应

用程序以自动更新整个仿真项目，极大

减少更改设计所需的时间循环。

全新的“项目视图（Project Schematic View）”提供了对

整个仿真项目的图示化描述，仿真项目的工程意图、数据

关系和整个项目的状态都可“一眼”就看清楚，对于那些

复杂的多物理场分析项目也是如此

拖拽方式完成多物理场分析流程（Drag-and-Drop Multiphysics）

Workbench仿真流程具有良好的可定制性，只需要通过鼠标

拖拽操作，即可非常容易地创建复杂的、含多个物理场的耦合分析

流程，在各物理场之间所需的数据传输也自动定义好。

ANSYS Workbench平台在流体和结构分析之间自动创建数据

连接以共享几何模型，使数据保存更轻量化，并更容易分析几何改

变对流体和结构二者产生的影响。同时，从流体分析中将压力载荷

传递到结构分析中的过程也是完全自动的。

工具栏中预置的“分析系统（Analysis System）”使用起来

非常方便，因为它包含了所选分析类型所需的所有任务节点及相关

应用程序。Workbench项目视图的设计是非常柔性的，用户可以非

常方便地对分析流程进行自定义，把“Component Systems”中

的各工具当成“砖块”，按照任务需要进行“装配”：

工 程 仿 真 技 术 集 成 平 台ANSYS Workbench

拖拽方式创建多物理场分析流程：左边的项目视图显示了结构分析与流体分析之间的关系，

在不同物理场之间的数据传递功能自动将上游分析（流体计算）的计算结果作为载荷传到

下游分析（结构计算）模型上（如右边的结构计算目录树所示）

将所需的分析系统拖拽到项目

视图中后，自上而下执行各个

步骤即可完成整个分析，右边

的符号表示了该项的状态

在该自定义的仿真流程中，采用了相同的网格模型进行CFX和FLUENT流体分析，然后用ANSYS CFD-Post对两个计算结果进行对比分析

Workbench技术特色

● 与所有主流CAD系统之间的双向参数链接

● 利用无缝集成的、专门针对分析的DesignModeler(DM)

模块进行几何建模、修补、简化等

● 高度自动化的多物理场统一网格划分

● 自动接触探测

● 每个物理场的分析能力都极强（如结构、流体等）

● 范围宽广的仿真技术

● 完整的仿真向导系统

● 易用的、通过鼠标拖拽操作即可完成的复杂多物理

场分析

● 柔性的“组件装配”方式能很好地表达仿真分析的

工程意图

● 革命性的“项目视图“功能让用户“一眼“就能清

楚了解工程意图、数据关系、项目状态等多种信息

● 复杂的项目流程可保存起来以供今后重复使用

● 宽泛的、跨所有物理场的项目级参数管理

● 通过集成的设计点分析能力自动完成What-if研究

● API和脚本语言支持的自适应架构可以非常快速的集

成各种新的应用程序和第三方软件系统

DesignXplorer参数分析

DesignXplorer（DX）模块是对ANSYS Workbench参数分析功能的极大拓展。利用其DOE和响应面功能可获得产品性能与设计参数之间的关系，

DOE和响应面提供了SDPD仿真驱动设计所需的所有

信息，

DX还提供了多种优化算法来对产品进行优化设

计，并提供多种图形工具以便于优化设计研究，包括

敏度图、相关矩阵、曲线、响应面、Trade-off图、

Pareto Front显示、蛛状图等。

DX的功能对集成在Workbench下的所有应用程

序和各种物理场都适用，包括多个物理场之间的复杂

耦合分析。DX同时还提供概率分析（随机有限元）技

术，以研究输入参数的不确定性对输出参数的影响，

并以六西格玛分析的方式向用户提供多种有用的设计

信息。

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项目级仿真参数管理

ANSYS Workbench环境中的应用程序都是支持参数变

量的，包括CAD几何尺寸参数、材料特性参数、边界条件参

数、以及计算结果参数等。在仿真流程各环节中定义的参数

都是直接在项目窗口中进行管理，因而非常容易研究多个参

数变量的变化。在项目窗口中，可以很方便地通过参数匹配

形成一系列“设计点”，然后一次性的就自动进行多个设计

点的计算分析以完成“What-If”研究。

利用ANSYS DesignXplorer模块（简称DX），可以更加全面地拓展Workbench参数分析能力的优势。DX提供了试

验设计（DOE）、目标驱动优化设计（Goal- Driven Optimization）、最小/最大搜索（Min/Max Search）、以及六西格

玛分析（Six Sigma Analysis）等能力，所有这些参数分析能力都适用于集成在Workbench中的所有应用程序、所有物理

场、所有求解器，包括ANSYS参数化设计语言（APDL）。

ANSYS Workbench平台对仿真项目中所有应用程序中的参数进行集中管

理，并在项目窗口中用一个非常方便的表格进行显示。本图中的仿真流程是在研

究4个几何尺寸参数的变化对热特性和电特性的影响。完全集成在Workbench中的

DesignXplorer模块能自动生成响应面结果，清晰而直观的描述这种几何变化的影

响。通过简单的拖拽操作，还可很方便的使用DX的试验设计（DOE）、目标驱动优

化设计、六西格玛设计以及其它设计探索算法等。

在本流程中，先用结构静力分析计算结构在特定载荷作用下的变形，然后用ANSYS参数化设计语言（APDL）将变形后的网格模型输出到FE Modeler中，FE Modeler基于

变形后的网格模型重新生成几何模型，随后用于模态分析中以考虑结构变形的影响

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