ANSYSWorkbench平台进行车辆结构静力学分析

ANSYS Workbench平台上进行静力学分析的操作步骤：①建立一个工程项目；②修改材料数据；③建立/导入几何模型；④建立有限元模型，包括划分网格、施加载荷；⑤进行求解；⑥查看分析结果。

1.建立一个静力学分析项目

首先启动ANSYS Workbench，将项目另存，保存为名为Static_example的工作项目。在工具箱将Static Structural（ANSYS）工具拖拉到项目规划区，如图5-2所示。

图5-2 建立项目名称为Static_example的工作项目

2.定义材料属性

双击A2—Engineering Data，输入材料数据名称为steel，如图5-3所示。

图5-3 定义材料名称

在工具栏单击Linear Elastic左侧的符号“+”，在展开项中单击选择Isotropic Elasticity，将其拖拉到新建立的材料名称steel上，在steel的属性栏输入材料弹性模量为2.068E11Pa和泊松比为0.3，如图5-4所示。

图5-4 输入材料的弹性模量和泊松比

单击工具栏上的按钮，返回ANSYS Workbench主界面，如图5-2所示。

3.建立几何模型

对于图5-1所示的悬臂梁，可以用一条直线代替它的几何模型，然后定义它的截面积。

用鼠标左键单击A3—Geometry，然后单击鼠标右键，在弹出菜单中选择Properties，勾选Line Bodies右侧的复选框，如图5-5所示，然后单击对话框右上角的，关闭对话框。定义了这一选项后，就可以在ANSYS Workbench中建立梁的概念模型。

用鼠标左键双击A3—Geometry，启动ANSYS Workbench Design Modeler，弹出单位设置对话框，如图5-6所示。

图5-5 定义几何模型属性

图5-6 设置几何模型建立的单位制

单击OK按钮，下面开始建立几何模型。

关于梁的概念模型在前面章节中已经有过详细介绍，在这里就不再进行赘述。梁的长度为1000mm，截面为正方形，边长为10mm，模型建立完成后如图5-7所示。

图5-7 建立几何模型

单击对话框右上角的，关闭ANYSY Workbench Design Modeler对话框。

4.建立有限元模型

（1）将材料属性赋值给梁

双击A4—Model，启动ANSYS Workbench Mechanical。用鼠标左键单击Geometry﹥Line Body，在细节栏进行如下设置：

单击Material﹥Assignment右侧的编辑框，选择梁的材料为steel，如图5-8所示。

（2）定义网格尺寸

用鼠标右键单击模型树中的Mesh，在弹出菜单选择Insert﹥Sizing，单击工具栏上的拾取工具按钮，选择几何图形区的直线，然后单击详细栏中的Apply按钮，并按照图5-9所示进行设置。将直线分为10份，Type设置为Number of Divisions，Number of Divisions设置为10。(www.xing528.com)

图5-8 将材料属性赋值给梁

图5-9 定义网格尺寸

（3）生成网格

用鼠标右键单击模型树中的Mesh，在弹出菜单选择Generate Mesh，最后生成的网格如图5-10所示，从图中可以看出，梁被划分为10个单元，与前面的设置相同。

（4）施加载荷/约束

用鼠标右键单击模型树中的Static Structural，在弹出菜单选择Insert﹥Fixed Support，单击工具栏上的拾取工具按钮，选择梁的左侧端点，单击细节窗口中的Apply按钮，如图5-11所示。

图5-10 生成网格

图5-11 定义约束

用鼠标右键单击模型树中的Static Structural，在弹出菜单选择Insert﹥Displacement，单击工具栏上的拾取工具按钮，选择梁，设置Z方向的位移为0，如图5-12所示。

用鼠标左键单击模型树Outline中的Static Structural，单击鼠标右键，在弹出菜单选择Force，用鼠标左键单击工具栏上的选择过滤工具，然后用鼠标左键单击选择悬臂梁右侧的端点，之后在细节窗口单击Geometry右侧的Apply按钮。接下来对力的方向进行定义。用鼠标左键单击选择细节窗口Definition下的Define by，单击右侧下拉菜单按钮，在弹出菜单中选择Components，定义Y Component为100，然后点回车键确认。载荷设置完毕，如图5-13所示。

图5-12 定义Z方向的位移为0

图5-13 载荷定义细节窗口设置

（5）定义静力学求解参数

这里采用默认求解参数，无需进一步定义。

（6）定义分析结果

用鼠标右键单击模型树中的Solution，在弹出菜单选择Insert﹥Deformation﹥Total。在细节窗口对输出结果进行定义，定义输出变形方向为Y，如图5-14所示。

（7）求解

用鼠标右键单击模型树中的Solution，在弹出菜单选择Solve，进行求解。

（8）查看分析结果

图5-14 定义分析结果

用鼠标左键单击模型树中的Directional Deformation，几何图形区显示的梁的变形结果如图5-15所示。

图5-15 静力学分析结果

从图5-15可以看出，在100N载荷作用下，梁的最大变形量为0.18m。