ANSYS Workbench机械仿真：具体分析过程详解

时间：2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：2）选择|命令，设置分析单位，如图7-11所示。图7-12 创建分析项目A4）在中下的选项上按住鼠标左键，拖动到分析项目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7-13所示。2）在弹出的对话框中选择文件路径，导入随书光盘中的“\Chapter07\7.2\uncompleted\Basketball_rim.sldprt”几何体文件，此时，A2栏的项后面的变为，表明实体模型已经添加。

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7-11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7-12所示。

图7-11 设置分析单位

图7-12 创建分析项目A

4）在【Toolbox（工具箱）】中【Analysis Systems】下的【Static Structural】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7-13所示。

图7-13 创建分析项目B

2.导入几何体模型

1）在A2栏的【Geometry】上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Import Geometry】|【Browse】命令，如图7-14所示，弹出【打开】对话框。

2）在弹出的【打开】对话框中选择文件路径，导入随书光盘中的“\Chapter07\7.2\uncompleted\Basketball_rim.sldprt”几何体文件，此时，A2栏的【Geometry】项后面的变为，表明实体模型已经添加。

3）双击项目A中的A2栏的【Geometry】，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7-15所示。

图7-14 选择【Import Geometry】|【Browse】命令

图7-15 【ANSYS Workbench】对话框

4）进入DM后，设计树中【Import1】节点前面显示，表示需要生成，图形窗口没有图形显示。单击按钮，生成几何体，即可在窗口右侧显示出几何图形，如图7-16所示。

图7-16 生成几何图形后的DesignModeler界面

5）单击【Save】按钮，弹出【另存为】对话框，选择合适的文件路径和名称，然后单击【保存】按钮保存项目。

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

3.添加材料库

1）双击【Project Schematic（项目管理区）】中项目B的B2栏的【Engineering Data】项，进入Engineering Data界面。

2）在【Outline of Schematic B2：Engineering Data（工程数据）】窗口中单击【Click here to add a new material】选项，在空白处输入材料名称usersteel，如图7-17所示。

图7-17 输入用户材料名称

3）在【Outline of Schematic B2：Engineering Data（工程数据）】窗口中选中新建的材料usersteel，在【Toolbox（工具箱）】中【Linear Elastic】下的【Isotropic Elasticity】选项上按住鼠标左键，拖动到【Properties of Outline Row 4：usersteel】窗口中的A1栏的【Property】选项上，释放鼠标创建弹性属性并输入属性值，如图7-18所示。

图7-18 创建弹性属性

4）同理，在【Toolbox（工具箱）】中【Strength】下的【Tensile Ultimate Strength】选项上按住鼠标左键，拖动到A1栏的【Property】选项上，释放鼠标创建抗拉强度属性并输入属性值，如图7-19所示。

5）同理，在【Toolbox（工具箱）】中【Life】下的【Alternating Stress R-Ratio】选项上按住鼠标左键，拖动到A1栏的【Property】选项上，放开鼠标创建S-N属性，如图7-20所示。

6）在【Table Properties Row 8:Alternating Stress R-Ratio】窗口输入应力寿命参数，并在【Chart of Properties Row 8:Alternating Stress R-Ratio】窗口中显示该曲线，如图7-21所示。

图7-19 添加抗拉强度属性

图7-20 添加S-N属性

图7-21 输入应力应变曲线

7）单击【Return to Project】按钮，返回到项目管理区。

4.添加模型材料属性

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7-22所示。

2）选择【Units】|【Metric（mm，kg，N，s，mV，mA）】命令，设置分析单位，如图7-23所示。

图7-22 Mechanical用户界面

图7-23 设置分析单位

3）在窗口左侧【Outline（分析树）】中单击【Geometry】节点下的【Basketball rim】，此时在【Details of“Basketball_rim”（参数列表）】显示模型参数。单击【Material】节点下的【Assignment】选项，然后单击按钮，选择【usersteel】，如图7-24所示。

图7-24 设置篮圈材料

5.划分网格

1）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，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Box Select（框选）】按钮，然后再单击【Body（选择体）】按钮，在【Details of“Body Sizing”Sizing】列表中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，框选所有实体，单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，在【Element Size】文本框中输入15mm，如图7-25所示。

图7-25 选择实体并设置网格尺寸

2）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7-26所示。

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图7-26 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，出现【Environment】工具栏。

2）单击【Environment】工具栏上的【Supports】|【Fixed Support】命令，单击【图形】工具栏上的选择模式下的【Single Select（单选）】按钮，然后再单击【Face（选择面）】按钮，在【Details of“Fixed Support”】列表中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，选择端面，单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，如图7-27所示。

图7-27 施加固定约束

3）单击【Environment】工具栏上的【Load】|【Force】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【Face（选择面）】按钮，在【Details of“Force”】列表中单击【Scope】选项下的【Scoping Method】项，选择如图7-28所示表面，单击【Geometry】项中的【Apply】按钮，在【Y Component】文本框中输入−1000，如图7-28所示。

图7-28 施加力

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7-29所示。

图7-29 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7-30所示。

图7-30 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7-31所示。

图7-31 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7-32所示。

图7-32 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 Stress】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7-33所示。

图7-33 应力云图

9.设置疲劳工具

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

2）插入疲劳工具。单击【Solution】工具栏上的【Tools】|【Fatigue Tool】命令，在详细设置窗口中设置【Type】为Zero-Based，【Mean Stress Theory】为Goodman，【Stress Component】为Signed Von Mises，如图7-34所示。