毕业设计（论文） 5.3 ANSYS Workbench软件简介
ANSYS Workbench是一种广泛的工程分析软件，所谓工程分析软件，只要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。ANSYS Workbench软件由于在工程上应用相当广泛，所以颇受好评。
1.ANSYS Workbench软件的主要功能
ANSYS Workbench软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于各行各业的科学研究。该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计分析、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS Workbench参数设计语言扩展宏命令功能。
2.ANSYS Workbench软件的主要特点 (1)唯一能实现多场及多场耦合分析的软件；
(2)唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件； (3)唯一具有多物理场优化功能的FEA软件； (4)唯一具有中文界面的大型通用有限元软件； (5)强大的非线性分析功能；
(6)多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置
(7)支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容；
(8)强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行； (9)多种自动网格划分技术,良好的用户开发环境。 5.4综框动态特性分析
将SolidWorks软件中创建好的综框几何模型先另存副本，格式为IGES图文版本的实体模型；然后在ANSYS Workbench软件中创建导入，进行仿真模拟
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毕业设计（论文） 计算；综框的材料以及材料参数见表5.1：
表5.1 综框材料主要参数
材料 质量密度 /kg·m
?3弹性模量
/GPa 69
屈服强度 /MPa 125
泊松比
铝合金 1.综框网格化
2 705 0.33
在ANSYS Workbench软件创建好模型之后，运用该软件的Simulation仿真
指令进行网格划分，然后点击Mesh划分网格，最后点击Solve执行指令，得出以下190cm、230cm、280cm三种幅宽综框的网格划分图4.4所示：
（a）190cm幅宽综框网格图
（b）230cm幅宽综框网格图
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毕业设计（论文）
（c）280cm幅宽综框网格图 图5.1 三种幅宽综框的网格图
至此，综框的几何模型已建立完成，接下来就可以在ANSYS Workbench中对已完成的有限元模型进行求解分析。本项研究先对190cm幅宽织机的综框进行分析，然后通过参数化技术手段改变综框的几何模型，分别对230cm 和280cm幅宽织机的综框进行有限分析,ANSYS Workbench对这三种不同筘幅综框的分析数据如表5.2所示：
表5.2 三种综框有限元分析数据
综框 节点 单元 自由度 190cm 46769 19744 140307 230cm 38522 15229 115566 280cm 39433 15570 118299
由表2数据可知，以190cm筘幅综框为例，整个综框被划分为19744个单元，共46769个节点，每个节点有X、Y、Z方向3个自由度，则最多可获得140307阶固有频率及相应振型。建立综框振动方程为：
?M??X???K??X???0?
此系统振动方程是一组二阶常系数齐次线性微分方程组，其中质量矩阵[M]为单位阵，刚度矩阵[K]为对称阵，且[M]和[K]均为140307阶方阵[2]。此振动方程可通过线性变换解耦合来求其解，采用的是ANSYS Workbenchn求解器，即快速有限元法，一种可以保证结果收敛的快速迭代法。其它两种综框振动方程的建立方法与此相同，但是由于有限元模型自由度的增多，振动方程组的维数也随之增大。
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毕业设计（论文） 2.结果分析
图c 第7阶振型（频率4.86569Hz） 图d 第8阶振型（频率6.67055Hz）
图e 第9阶振型（频率6.74090Hz） 图f 第10阶振型（频率7.13292Hz）
图g 第11阶振型（频率11.1002Hz） 图h 第12阶振型（频率11.2736Hz）
图5.2 190cm综框振型图
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毕业设计（论文） 上图为190cm幅宽综框的第7阶到第12阶振型图，见图5.2。 230cm幅宽综框的第7阶到第12阶振型图，如图5.3：
（a）第7阶振型（频率4.65912Hz） （b）第8阶振型（频率4.68027Hz）
（c）第9阶振型（频率5.41635Hz） （d）第10阶振型（频率7.02702Hz）
（e）第11阶振型（频率7.66059Hz） （f）第12阶振型（频率7.6862Hz）
图5.3 230cm综框振型图
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