ANSYSWorkbench18.0实例分析

1.启动Workbench

在“开始”菜单中执行ANSYS 18.0→Workbench 18.0命令。

2.创建预应力模态分析

（1）在工具箱【Toolbox】的【Analysis Systems】中双击或拖动结构静力分析【Static Structural】到项目分析流程图，然后右键单击结构静力的【Solution】单元，从弹出的菜单中选择【Transfer Data To New】→【Modal】，即创建模态分析，此时相关联的数据共享，如图4-17所示。

图4-17 创建预应力模态分析

（2）在Workbench的工具栏中单击【Save】，保存项目实例名为Prestressed struts.wbpj。工程实例文件保存在D：\AWB\Chapter04文件夹中。

3.创建材料参数

（1）编辑工程数据单元：右键单击【Engineering Data】→【Edit】。

（2）在工程数据属性中增加新材料：【Outline of Schematic A2：Engineering Data】→【Click here to add a new material】，输入新材料名称GH4169。

（3）在左侧单击【Physical Properties】展开→双击【Density】→【Properties of Outline Row 4：Gh4169】→【Table of Properties Row 2：Density】→【Density】=8240kg/m³。

（4）在左侧单击【Linear Elastic】展开→双击【Isotropic Elasticity】→【Properties of Outline Row 4：GH4169】→【Young’sModulus】=1.999E+11Pa。

（5）【Properties of Out line Row 4：GH4169】→【Poisson’s Ratio】=0.3，如图4-18所示。

图4-18 创建新材料

（6）单击工具栏中的【A2：Engineering Data】关闭按钮，返回到Workbench主界面，新材料创建完毕。

4.导入几何模型

在结构静力分析上，右键单击【Geometry】→【Import Geometry】→【Browse】→找到模型文件Turbine struts.agdb，打开导入几何模型。模型文件在D：\AWB\Chapter04文件夹中。

5.进入Mechanical分析环境

（1）在结构静力分析上，右键单击【Model】→【Edit】进入Mechanical分析环境。

（2）在Mechanical的主菜单【Units】中设置单位为Metric（mm，kg，N，s，mV，mA）。

6.为几何模型分配材料

在导航树里单击【Geometry】展开→【Turbine struts】→【Details of“Turbine struts”】→【Ma-terial】→【Assignment】=GH4169。

7.划分网格

（1）在导航树里单击【Mesh】→【Details of“Mesh”】→【Defaults】→【Relevance】=80，【Sizing】→【Size Function】=Adaptive，【Relevance Center】=Medium，【Element Size】=50mm，其他默认。

（2）在标准工具栏中单击选择体图标，选择机座模型，然后在导航树上右键单击【Mesh】，从弹出的菜单中选择【Insert】→【Method】→【Details of“Automatic Mesh”】→【Defini-tion】→【Method】→【Hex Dominant】，其他默认。

（3）在标准工具栏中单击选择面图标，选择缸体外表面，然后右键单击【Mesh】→【Insert】→【Method】→【Face Meshing】，其他默认，如图4-19所示。

（4）生成网格：右键单击【Mesh】→【Generate Mesh】，图形区域显示程序生成的网格模型，如图4-20所示。

图4-19 选择缸体外表面

图4-20 划分网格

（5）网格质量检查：在导航树里单击【Mesh】→【Details of“Mesh”】→【Quality】→【Mesh Metric】=Skewness，显示Skewness规则下网格质量详细信息，平均值处在好水平范围内，展开【Statistics】显示网格和节点数量。

8.施加边界条件

（1）在导航树上单击【Structural（A5）】。(www.xing528.com)

（2）施加轴承力：在标准工具栏中单击选择面图标，然后选择轴承座内表面，接着在环境工具栏中单击【Loads】→【Bearing Load】→【Details of“Bearing Load”】→【Definition】→【Define By】=Components，【Y Component】=350000N，如图4-21所示。

图4-21 施加轴承载荷

（3）施加扭矩：在标准工具栏中单击选择面图标，然后选择轴承座内表面，接着在环境工具栏中单击【Loads】→【Moment】→【Details of“Moment”】→【Definition】→【Define By】=Components，【Z Com-ponent】=150000N·mm，如图4-22所示。

（4）施加约束：机座外缸两端面分别施加固定约束与位移约束，单击选择面图标，选择机座前端面，然后在环境工具栏中单击【Supports】→【Fixed Support】，如图4-23所示；接着选择机座后端面，在环境工具栏中单击【Supports】→【Displace-ment】→【Details of“Displacement”】→【Definition】，【X Component】=0，【Y Component】=0，【ZCom-ponent】=Free，如图4-24所示。

图4-22 施加扭矩载荷

图4-23 施加固定约束

图4-24 施加位移约束

（5）非线性设置：单击【Analysis Settings】→【Details of“Analysis Settings”】→【Solver Controls】→【Large Deflection】=On，其他默认。

9.模态边界条件

（1）在导航树上单击【Modal（B5）】。

（2）在导航树里单击【Analysis Settings】→【Details of“Analysis Settings”】→【Options】→【Max Modes to Find】=4，其他默认，如图4-25所示。

图4-25 模态阶数设置

10.求解与结果显示

（1）在Mechanical标准工具栏中单击进行求解运算。

（2）运算结束后，单击【Solution（B6）】可以查看图形区域显示模态分析得到的机座变形分布云图。在图形区域显示下方的【Graph】的频率图空白处单击右键，从弹出的菜单中选择【Select All】，再次单击右键，然后选择【Create Mode Shape Re-sults】创建其他模态阶数的变形云图，如图4-26所示；接着在导航树上选择创建的变形结果，右键选择，最后可以查看所有模态阶数的机座变形云图，如图4-27～图4-30所示。也可激活动画显示机座的振动过程。振动过程有助于理解结构的振动，但变形值并不代表真实的位移。

图4-26 创建模态结果

图4-27 1阶模态变形结果

图4-28 2阶模态变形结果

图4-29 3阶模态变形结果

图4-30 4阶模态变形结果

11.保存与退出

（1）退出Mechanical分析环境：单击Mechanical主界面的菜单【File】→【Close Mechani-cal】退出环境，返回到Workbench主界面，此时主界面的分析流程图中显示的分析均已完成。

（2）单击Workbench主界面上的【Save】按钮，保存所有分析结果文件。

（3）退出Workbench环境：单击Workbench主界面的菜单【File】→【Exit】退出主界面，完成分析。