具体分析过程：探究5.2.3

1.启动Workbench并建立分析项目

1）双击桌面上的【Workbench14.5】图标，启动ANSYS 14.5 Workbench，进入用户操作界面。

2）选择【Units】|【Metric（kg，mm.s，℃，mA，N，mV）】命令，设置分析单位，如图5-35所示。

3）双击【Toolbox（工具箱）】中【Component Systems】下的【Geometry】选项，即可在【Project Schematic（项目管理区）】创建分析项目A，如图5-36所示。

图5-35 设置分析单位

图5-36 创建分析项目A

4）在【Toolbox（工具箱）】中【Analysis Systems】下的【Static Structure】选项上按住鼠标左键拖动到【Project Schematic（项目管理区）】分析项目A中的A2上，当A2呈红色高亮显示时，释放鼠标创建分析项目B，如图5-37所示。

图5-37 创建分析项目B

2.建立几何体模型

1）双击项目A中的A2栏的【Geometry】项，此时会进入到DesignModeler界面，并弹出【ANSYS Workbench】对话框，选择【Millimeter】单选按钮设置mm单位，如图5-38所示。

图5-38 【ANSYS Workbench】对话框

2）在【Tree Outline（特征树）】中选择XYPlane平面，然后单击【Sketching】选项卡进入草绘状态。单击【图形显示控制】工具栏上的【Look at Face/Plane/Sketch】按钮可立即改变视图方向，使草图平面与视线垂直。

3）单击【Draw】（草绘工具箱）中的【圆】、【直线】命令以及【Modify】（编辑工具箱）中的【修剪】命令，【Dimensions】（尺寸标注工具箱）中的【尺寸标注】命令，绘制如图5-39所示的草图。

图5-39 绘制草图

4）选择【Concept】|【Surfaces From Sketches】命令，选择上一步创建的草图，在详细设置窗口中单击【Base Objects】选项后的【Apply】按钮确定，然后单击【Generate】按钮，系统自动生成面体，如图5-40所示。

图5-40 从草图生成面体

5）回到DesignModeler界面，单击右上角的按钮，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面。

6）在A2栏的【Geometry】项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Properties】命令，弹出【Properties of Schematic A2：Geometry】窗口，在【Analysis Type】下拉列表中选择2D分析类型，如图5-41所示。

图5-41 设置2D分析类型

7）单击按钮，弹出【另存为】对话框，选择合适文件路径和名称后，单击【保存】按钮保存项目。

3.添加材料库

本例中为了简化分析过程，选择的材料为Structural Steel，该材料为ANSYS Workbench系统默认材料。

4.添加模型材料属性

本例中为了简化分析过程，选择的材料为Structural Steel，该材料为ANSYS Workbench系统默认材料，所以不用为模型实体添加材料。

5.划分网格

1）双击【Project Schematic（项目管理区）】中项目B的B4栏的【Model】项，进入Mechanical界面。在该界面下可进行网格划分、分析设置、结果观察等，如图5-42所示。

图5-42 Mechanical界面

2）在【Outline（分析树）】中单击【Geometry】节点，在【Details of“Geometry”】窗口中的【2D Behavior】下拉列表中选择Plane Stress，如图5-43所示。然后选择【Geometry】下的【Surface Body】节点，在详细设置窗口中设置【Thickness】为2mm（板厚为2mm），如图5-44所示。

图5-43 选择平面应力

图5-44 设置薄板厚度

3）在【Outline（分析树）】中选择【Mesh】节点，单击【Mesh】工具栏上的【Mesh Control（网格控制）】|【Sizing（尺寸）】命令，然后再单击【Face（选择面）】按钮，在图形区选择所创建的面，单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成。在【Element Size】文本框中输入2mm，如图5-45所示。

图5-45 设置网格尺寸

4）在【Outline（分析树）】中选择【Mesh】节点，单击【Mesh】工具栏上的【Mesh（网格）】|【Generate Mesh（生成网格）】命令，将弹出网格生成进度条，表明正在划分网格。当网格划分完成后，进度条自动消失，最终生成效果如图5-46所示。(www.xing528.com)

图5-46 生成网格

6.施加载荷与边界条件

1）在【Outline（分析树）】中选择【Static Structural（B5）】节点，单击【Environment】工具栏上的【Loads】|【Line Pressure】命令，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Single Select（单选）】按钮，然后再单击【Edge（选择边）】按钮，在【Details of“Pressure”】窗口中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，选择如图5-47所示边。单击【Geometry】项中的【Apply】按钮，在【X Component】文本框中输入50MPa，如图5-47所示。

图5-47 施加压力

2）单击【Environment】工具栏上的【Supports】|【Frictionless Support】命令，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Single Select（单选）】按钮，然后单击【Edge（选择边）】按钮，在【Details of“Frictionless Support”】窗口中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，选择如图5-48所示两条边。单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，如图5-48所示。

图5-48 施加无摩擦约束

7.设置求解项

1）在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，出现【Solution】工具栏。

2）求解变形。单击【Solution】工具栏上的【Deformation】|【Total】命令，此时在分析树中插入【Total Deformation】项，如图5-49所示。

图5-49 添加变形求解项

3）求解应力。单击【Solution】工具栏上的【Stress】|【Equivalent（von-Mises）】命令，此时在分析树中插入【Equivalent Stress】项，如图5-50所示。

图5-50 添加应力求解项

8.求解并显示分析结果

1）单击工具栏上的【Solve】按钮，启动求解，系统弹出进度条，表示正在求解。求解完成后进度条自动消失，如图5-51所示。

图5-51 求解进度条

2）变形云图。在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，单击其下的【Total Deformation】项，在图形窗口显示出变形云图。选择【Result】工具栏上的【1.0（True Scale）】项，可真实显示变形云图，如图5-52所示。

图5-52 变形云图

3）应力云图。在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，单击其下的【Equivalent Stressn】项，在图形窗口显示出应力云图。选择【Result】工具栏上的【1.0（True Scale）】项，可真实显示应力云图，如图5-53所示。

图5-53 应力云图

4）插入构造几何。在【Outline（分析树）】中选择【Model（B4）】节点，单击【Model】工具栏上的【Construction Geometry】按钮插入构造几何，如图5-54所示。

图5-54 插入构造几何

5）创建路径。在【Outline（分析树）】中选择【Model（B4）】节点，单击【Construction Geometry】工具栏上的【Path】按钮，单击【Point（选择点）】按钮，在详细设置窗口中单击【Start】选项下【Location】后的【Click to Change】项，在图形区选择一点作为起点，单击【End】选项下【Location】后的【Click to Change】项，在图形区选择一点作为终点，如图5-55所示。

图5-55 创建路径

6）映射路径。单击【Solution】工具栏上的【Stress】|【Equivalent（von-Mises）】命令，此时在分析树中插入【Equivalent Stress】项，修改名称为【Path Equivalent Stress】，在详细设置窗口中选择【Scoping Method】为Path，选择【Path】为Path，如图5-56所示。

图5-56 映射应力到路径

7）显示路径结果。在【Outline（分析树）】中选择【Path Equivalent Stress】节点，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Evaluate All Results】命令，在图形窗口显示路径上的应力分布，如图5-57所示。

图5-57 显示路径上的应力

9.保存和退出

1）单击Mechanical界面右上角的【关闭】按钮，退出Mechanical，返回ANSYS Workbench主界面。

2）单击工具栏上的【Save Project】按钮保存项目，然后单击右上角的【关闭】按钮，退出ANSYS Workbench。