這個實例的主要目的是讓不太熟悉ANSYS Workbench的人了解利用ANSYS Workbench分析的一個大概流程。我用的軟件版本是ANSYS Workbench11.0,如果你用的不是這個版本,其中的菜單和命令可能會有所不同。
下面所使用的實例是Ansys 幫助文檔中一個非常經典的例子。在11.0版本中在Release 11.0 Documentation for ANSYS/ANSYS Tutorials/Structual Tutorial下面。這里我也不做翻譯了直接拷貝過來。不過有一點需要注意的是,在Ansys Workbench中圓并不是用四條圓弧來表示的,因此這個例子中的載荷難以按照要求在Ansys Workbench中施加,不過在Ansys Workbench中提供了一個軸承載荷,與這個載荷相似,只不過這個載荷的兩側的壓力均為0。因此會和Ansys所得到的結果在載荷施加處略有不同,但是對于這個問題并不影響,原因是危險區域不在這里。經過計算垂直方向的等效載荷為134.59lbf(精確值為20+360/pi,有興趣的可以用微積分算一下)。
材料參數(單位均為英制)。楊氏模量:30e6 psi;泊松比:0.27;厚度:0.5 inch。
載荷:134.59lbf,方向向下。
Problem Description
This is a simple, single load step, structural static analysis of the corner angle bracket shown below. The upper left-hand pin hole is constrained (welded) around its entire circumference, and a tapered pressure load is applied to the bottom of the lower right-hand pin hole. The objective of the problem is to demonstrate the typical ANSYS analysis procedure. The US Customary system of units is used.
Now let's go!
1. 啟動ANSYS Workbench。開始->程序->ANSYS11.0->ANSYS Workbench。啟動后,界面如下。
ANSYS Workbench 啟動界面
2. 進入幾何建模模塊。在ANSYS Workbench 啟動界面中點擊Geometry,進入幾何建模模塊,進入時,會彈出一個要求選擇單位的對話框,這里我們選擇inch,然后點OK按鈕。此時界面如下:
3. 繪制草圖。和其他CAD軟件一樣,平面圖構造三維模型的基礎。
單擊工具欄上的新建草繪按鈕 ,新建一個草繪。將鼠標移動到右下角坐標系的Z軸上,此時會出現+Z的提示,直接單擊鼠標左鍵便可定位到草繪平面。然后單擊窗口左邊的Skethcing標簽,以便進行草繪。晚成后,界面如下:
草圖的具體繪制步驟這里不詳述,和許多CAD軟件類似。建議先畫出大概輪廓,然后施加約束,標注尺寸,再通過Modify修改尺寸的數值。最后的圖形如下圖所示:
繪制完草圖以后,單擊工具欄上方的Generate按鈕,一個完整的草圖便晚成了。
4. 生成實體。單擊concept 菜單下的surfaces from sketches,然后再選擇模型樹的XYPlane的Sketch1,在屬性欄里單擊Apply按鈕。如下圖所示:
然后在屬性窗口的Thickness欄中輸入0.5。再單擊工具欄上的Generate按鈕,實體的建模便完成了。如下圖所示:
5. 進入仿真環境。將窗口由Design Molder切換到Project。單擊Anvanced Geometry Defaults,將Analysis Type由3-D改為2-D。如下圖:
然后再單擊上方紅色的New simulation按鈕。便進入了Simulation環境。
6. 仿真設置。先看一下你的simulation下的單位是什么,如果不是英制,再Units菜單下切換至英制的。接下來定義材料屬性,在模型樹窗口中選中我們剛才做的模型這里叫做surface body,在下面的屬性窗口的Material欄中選擇New material,然后在彈出的Engineering data窗口中輸入楊氏模量和泊松比。如下圖所示:
然后關閉該窗口。
單擊工具欄上的New Analysis下的Static Structual。這是一個靜態結構分析就被加近來了,顯示在左邊的模型樹中。
施加約束,本例中只有一個約束,那就是左上方圓孔的位移全部被限制。方法是單擊工具欄上的Supports下的Fixed Support,然后切換到邊的選擇模式(通過單擊 ),選擇左上方內圓孔的邊,單擊屬性窗口中的Apply按鈕。約束就施加好了。
施加載荷。選擇Loads下的Bearing Load,選擇右下方內圓孔的邊,單擊Apply。將屬性窗口的Defined by欄屬性改為Components,然后在Y Component欄中輸入-134.59。
這里我們想得到的是應力分布和變形后的位移。
在模型樹的Solution上單擊右鍵,然后insert->stress->equivalent。再次在Solution上單擊右鍵,insert->doformation->total。
最終圖形如下:
然后單擊工具欄上的Solve按鈕,待求解完成后,便可以查看應力和位移的云圖了。這里我將它們與Ansys做的結果進行了一下對比,如下圖所示:
應力結果:
ANSYS Workbench的應力結果
Ansys的應力結果
位移結果:
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