具体分析过程：深度探析

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8-15所示。3）双击中下的选项，即可在创建分析项目A，如图8-16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“\Chapter08\8.2\uncompleted\clamp.sldasm”几何体文件。此时，A2栏中项后面的变为，表明实体模型已经添加。图8-20 生成几何体后的DesignModeler界面图8-20 生成几何体后的DesignModeler界面5）在DesignModeler界面，单击右上角的按钮，退出DesignModeler，返回到Workbench主界面。

具体分析过程：深度探析

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8-15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8-16所示。

图8-15 设置分析单位

图8-16 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8-17所示。

图8-17 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8-18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“\Chapter08\8.2\uncompleted\clamp.sldasm”几何体文件。此时，A2栏中【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8-19所示。

图8-18 选择【Import Geometry】|【Browse】命令

图8-19 【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8-20所示。

图8-20 生成几何体后的DesignModeler界面

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

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

3.添加材料库

1）双击项目B中的B2栏的【Engineering Data】项，进入如图8-21所示的材料参数设置界面。

图8-21 双击【Engineering Data】选项

2）在界面的空白处任意位置单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Engineering Data Sources（工程数据源）】命令，原界面窗口中的【Outline of Schematic B2：Engineering Data】窗口消失，取代以【Engineering Data Sources（工程数据源）】和【Outline of Favorite（优先列表）】窗口，如图8-22所示。

图8-22 材料参数设置界面

3）在【Engineering Data Sources（工程数据源）】窗口中选中A3栏中的【General Materials（通用材料）】项，出现【Outline of General Materials（通用材料列表）】窗口，如图8-23所示。

图8-23 选择General Materials材料

4）在【Outline of General Materials（通用材料列表）】窗口中单击B4栏的按钮，此时在C4栏上会出现（使用中的）标志，表明材料已经添加到分析项目之中，如图8-24所示。

图8-24 添加Aluminum Alloy

5）在窗口的任意空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【Engineering Data Sources（工程数据源）】命令，返回到初始材料设置窗口并显示添加的材料。

6）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8-25所示。

2）选择【Units】|【Metric（mm，kg，N，s，mV，mA）】命令，设置分析单位，如图8-26所示。

图8-25 Mechanical用户界面

图8-26 设置分析单位

3）单击窗口左侧【Outline（分析树）】中【Geometry】节点下的【clamp half-1】和【clamp half-2】，此时在【Details of“Multiple Selection”】显示模型参数。单击【Material】节点下的【Assignment】选项，然后单击按钮，选择【Aluminum Alloy】项，将材料设置为铝合金，如图8-27所示。

图8-27 设置工件材料

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，为网格划分添加尺寸控制。

2）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5mm，如图8-28所示。

图8-28 设置网格尺寸

3）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8-29所示。

图8-29 生成网格(www.xing528.com)

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【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，接着选择表面，最后单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，如图8-30所示。

2）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8-31所示表面。单击【Geometry】项中的【Apply】按钮，在【Magnitude】文本框中输入3000，如图8-31所示。

图8-30 施加固定约束

图8-31 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8-32所示。

图8-32 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 Sress】项，如图8-33所示。

图8-33 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。

2）应变云图。在【Outline（分析树）】中选择【Solution（B6）】节点，单击其下的【Total Deformation】项，在图形窗口显示出应变云图。选择【Result】工具栏上的【1.0（True Scale）】项，可真实显示应变云图，如图8-34所示。

图8-34 应变云图

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8-35所示。

图8-35 应力云图

提示：从变形图中可以看出，加载臂穿过了固定壁，很明显发生了大变形，分析结果会存在误差。

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

9.开启大变形求解分析

1）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B中的B4栏的【Setup】项上，当B4呈红色高亮显示时，释放鼠标创建分析项目C，如图8-36所示。

2）双击【Project Schematic（项目管理区）】中项目C的C5栏的【Setup】项，进入Mechanical界面。在【Outline（分析树）】中选择【Analysis Settings】节点，在窗口下方的详细设置窗口中设置【Large Deflection】为On，如图8-37所示。

图8-36 创建分析项目C

图8-37 Mechanical界面

3）在【Outline（分析树）】中选择【Static Structural（B5）】节点，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，选择如图8-38所示表面。单击【Geometry】项中的【Apply】按钮完成，如图8-38所示。

图8-38 施加固定约束

4）单击【Environment】工具栏上的【Loads】|【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8-39所示表面。单击【Geometry】项中的【Apply】按钮，在【Magnitude】文本框中输入3000，如图8-39所示。