ANSYS 13.0 是一款功能强大的有限元分析软件，虽然版本相对较老，但其核心功能和操作逻辑与新版（如 ANSYS Workbench 2025 R1）基本一致,非常适合初学者理解有限元分析的基本流程。

本教程将分为以下几个部分：

1. 入门准备：软件获取、安装与界面熟悉。
2. 核心工作流程：一个完整的静力学分析实例（以经典界面为例）。
3. Workbench 平台入门：现代 ANSYS 的标准工作流程。
4. 学习资源：官方文档、视频和书籍推荐。
5. 重要提示：关于版本和学习路径的建议。

第一部分：入门准备

软件获取与安装

• 获取途径：由于 ANSYS 13.0 是商业软件，正版需要购买授权，对于学习和研究，可以尝试联系 ANSYS 官方申请教育版或寻找一些学术资源。
• 安装注意：
  • 操作系统兼容性：ANSYS 13.0 是为 32位/64位 Windows 系统设计的，建议在 Windows 7 或更早的 32位系统上安装，以获得最佳兼容性，在 Windows 10/11 上可能需要使用兼容模式或虚拟机（如 VirtualBox/VMware 安装 Windows XP/7）。
  • 硬件要求：确保您的电脑配置满足最低要求，尤其是内存，进行复杂分析时,内存至关重要。
  • 安装序列号：安装时需要序列号和许可证文件,请确保您有合法的授权。

熟悉 ANSYS 13.0 界面

ANSYS 13.0 主要有两种操作界面：

• 经典界面：传统的命令流和图形界面混合模式，功能强大但学习曲线较陡峭,初学者可能会被大量的命令和选项吓到。
• Workbench 平台：项目导向的图形化界面，通过拖拽组件来建立分析流程，更现代、更易于上手。强烈初学者从 Workbench 开始。

经典界面主要组成部分：

• 图形窗口：显示模型、网格和分析结果。
• 输出窗口：显示 ANSYS 执行的命令和反馈信息,对排查错误非常重要。
• 菜单栏：包含文件、选择、列表、绘图、 plot、参数等所有操作。
• 工具栏：常用命令的快捷方式。
• 命令输入窗口：可以直接输入 ANSYS 命令,相当于编程。
• 状态栏：显示当前操作状态和提示信息。

第二部分：核心工作流程（经典界面实例）

这里我们以一个最经典的例子——悬臂梁的静力学分析,来展示在经典界面中如何完成一个完整的分析流程。

问题：一个一端固定的钢制悬臂梁，另一端施加一个向下的力,求其最大变形和应力。

步骤：

步骤 1：启动与设置

1. 启动 ANSYS 13.0。
2. 在 File > Change Directory 中，选择一个您的工作目录,所有文件都会保存在这里。
3. 在 File > Change Jobname 中，将作业名改为 cantilever_beam。
4. 在 File > Resume from 中,确保没有加载旧模型。
5. 在 Preferences 中，选择 Structural,这样菜单会只显示结构分析相关的选项。

步骤 2：创建几何模型

1. 创建关键点：
   • 进入 Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS。
   • 依次输入关键点坐标：
     • KP1: (0, 0, 0)
     • KP2: (1000, 0, 0) // 假设梁长 1000mm
2. 创建线：
   • 进入 Preprocessor > Modeling > Create > Lines > Lines > Straight Line。
   • 依次选择 KP1 和 KP2,创建一条线。
3. 定义截面属性：
   • 进入 Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections。
   • 选择 Type = Beam，Section = Rectangle。
   • 输入宽度 B = 20，高度 H = 40。
   • 点击 OK。
4. 赋予截面属性：
   • 进入 Preprocessor > Sections > Beam > Plot Beam Sections,可以预览梁的截面。
   • 进入 Preprocessor > Sections > Beam > Assign Section。
   • 选择之前创建的线，点击 OK。

步骤 3：划分网格

1. 设置单元类型：
   • 进入 Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete。
   • 点击 Add，选择 Beam > 2 node 188 (BEAM188)，这是一种适合梁单元的高级单元，点击 OK。
2. 设置材料属性：
   • 进入 Preprocessor > Material Props > Material Models。
   • 在 Material Models Available 窗口中，依次双击 Structural > Linear > Elastic > Isotropic。
   • 输入弹性模量 EX = 2.1e5 (MPa)，泊松比 PRXY = 0.3，点击 OK。
3. 划分网格：
   • 进入 Preprocessor > Meshing > MeshTool。
   • 在 Size Controls 中，点击 Lines 旁边的 Set，选择梁线，输入单元数量 NDIV = 50，点击 OK。
   • 在 MeshTool 窗口中，选择 Mesh 区域，点击 Mesh 按钮，选择梁线，点击 OK 完成网格划分。

步骤 4：施加载荷与约束

1. 施加约束：
   • 进入 Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Keypoints。
   • 选择 KP1（固定端），在 DOFs to be constrained 中，选择 ALL DOF（所有自由度），点击 OK。
2. 施加载荷：
   • 进入 Solution > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Keypoints。
   • 选择 KP2（自由端），在 Direction of force/moment 中选择 FY，在 Force value 中输入 -1000 (N)，负号表示向下，点击 OK。

步骤 5：求解

1. 进入 Solution > Solve > Current LS。
2. 在弹出的窗口中，点击 OK 开始求解。/STATUS Command 窗口会显示求解过程。
3. 求解完成后，会弹出 "Solution is done!" 的提示，点击 Close。

步骤 6：后处理

1. 查看变形：
   • 进入 General Postproc > Plot Results > Deformed Shape。
   • 选择 Def + undeformed，点击 OK,可以看到梁的变形情况。
2. 查看应力：
   • 进入 General Postproc > Plot Results > Contour Plot > Nodal Solu。
   • 在 Item to be contoured 中，选择 Stress > von Mises stress，点击 OK,可以查看梁的应力分布云图。
3. 列表显示结果：
   • 进入 General Postproc > List Results > Reaction Solu,可以查看固定点的反力。
   • 进入 General Postproc > List Results > Nodal Solution,可以列表显示节点的位移或应力值。

第三部分：Workbench 平台入门

Workbench 将 ANSYS 的各个模块（如 Static Structural, Modal, Fluent 等）集成在一个项目流程图中,操作更直观。

以同样的悬臂梁为例，在 Workbench 中的流程：

1. 启动 ANSYS Workbench 13.0。
2. 创建项目：
   • 在左侧的 Toolbox 中，找到 Analysis Systems。
   • 将 Static Structural (静力学分析) 拖拽到右侧的 Project Schematic (项目流程图) 中。
3. 导入几何：
   • 双击流程图中的 Geometry 单元。
   • 这会启动 ANSYS DesignModeler (DM)，在 DM 中，可以直接绘制草图和三维体，或者从外部导入 CAD 模型（如 .x_t, .stp）。
   • 绘制一个 1000x20x40mm 的长方体，然后退出 DM，模型会自动传回 Workbench。
4. 设置模型：
   • 双击 Model 单元，进入 Mechanical 界面。
   • 材料：在 Geometry 上右键，选择 Assign Material，从材料库中选择 Steel 或自定义材料。
   • 网格：在 Mesh 上右键，选择 Generate Mesh，可以右键点击 Mesh 进行网格划分设置（如尺寸控制）。
   • 载荷：
     • 在 Static Structural 上右键，选择 Insert > Fixed Support (固定约束),然后选择梁的一端面。
     • 再次右键，选择 Insert > Force (力)，选择另一端面，在 Details 窗口中设置 Magnitude = 1000 N，方向为 Y Axis。
5. 求解与后处理：
   • 点击工具栏上的 Solve 按钮进行求解。
   • 求解完成后，在左侧的 Solution 中，右键插入 Total Deformation (总变形) 和 Equivalent Stress (等效应力)，然后右键点击 Solution 选择 Evaluate All Results,即可在图形窗口中看到结果云图。

对比：可以看出，Workbench 流程更加清晰、模块化，无需记忆复杂的命令,适合绝大多数用户。

第四部分：学习资源

1. 官方资源：
   • ANSYS Help：安装 ANSYS 后自带的帮助文档，最权威、最全面，在 Help 菜单中可以找到，包含所有单元、命令和理论的详细说明。
   • ANSYS Training Manuals：官方培训手册，在网上可以搜索到一些旧版的 PDF,非常系统。
2. 视频教程：
   • YouTube：搜索 "ANSYS 13.0 tutorial" 或 "ANSYS Workbench tutorial",有大量免费的入门视频。
   • Bilibili (B站)：国内有很多优秀的 ANSYS 教程 UP主，虽然可能不是 13.0 版本，但 Workbench 的操作逻辑基本一致,非常有参考价值。
3. 书籍：
   • 《ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通》（或其他版本）：这类书籍通常以实例为主，讲解非常详细,适合边看书边操作。
   • 《有限元分析基础与ANSYS应用》：更侧重于理论,适合想深入理解有限元原理的读者。
4. 在线课程：
   • Udemy, Coursera, 网易云课堂 等平台上有许多付费的 ANSYS 系统课程，通常由行业专家授课,内容更专业。

第五部分：重要提示

1. 版本选择：虽然 ANSYS 13.0 可以用于学习，但强烈建议您尽快过渡到较新的版本（如 2025 R2 或更新版），新版本在性能、功能、用户界面和与 CAD 软件的兼容性上都有巨大提升,且是行业标准。
2. 理论与实践结合：不要只满足于软件操作，理解有限元的基本理论（如离散化、形函数、边界条件、收敛性等）至关重要，否则，你只是一个“按钮操作员”,无法判断结果的正确性。
3. 从简单开始：从简单的二维静力学问题开始，逐步挑战模态、热分析、流体分析等更复杂的问题。
4. 验证结果：对于任何分析结果，都要进行合理性验证，可以通过与理论解、实验数据或简化模型进行对比,确保你的模型和设置是正确的。

希望这份详细的指南能帮助您顺利开启 ANSYS 13.0 的学习之旅！祝您学习愉快！