《ANSYS Workbench 14有限元分析自学手册》——1.7 一个简单的分析实例-阿里云开发者社区

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《ANSYS Workbench 14有限元分析自学手册》——1.7 一个简单的分析实例

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本节书摘来自异步社区《ANSYS Workbench 14有限元分析自学手册》一书中的第1章,第1.7节,作者: 吕建国 , 康士廷 更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

1.7 一个简单的分析实例

ANSYS Workbench 14有限元分析自学手册
下面将介绍一个简单的分析实例,通过此实例可以了解使用Mechanical应用进行ANSYS 分析的基本过程。模型截面为正方形的悬臂梁,如图1-30所示。


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1.7.1 问题描述
本例中要进行分析的模型是一个弯头(如图1-30所示)。悬臂梁假设是在一个力P作用下使用(5 Mpa)。悬臂梁是由铝合金制成的,梁的长度L为2m,梁的高度H为0.25m。要得到的结果是检验确定这个部件可以在假设的环境下使用。

1.7.2 项目概图
1打开Workbench程序,展开左边工具箱中的Analysis Systems栏,将工具箱里的Static Structural选项直接拖动到项目管理界面中或直接在项目上双击载入,建立一个含有Static Structural的项目单元格,结果如图1-31所示。


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2导入模型。右键单击A3栏图片 1,在弹出的快捷菜单中选择“Import Geometry”→“Browse”,然后打开“打开”对话框,打开光盘源文件中的“cantilever.x_t”。

3双击A4栏图片 1,启动Mechanical应用程序,如图1-32所示。


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1.7.3 前处理
1设置单位系统,在主菜单中选择“Units”→“Metric(mm、kg、N、s、mV、mA)”,设置单位为公制毫米单位。

2为部件选择一个合适的材料,返回到Project schematic窗口并双击“A2栏 Engineering Data”得到它的材料特性。

3在打开的材料特性应用中,单击工具栏中的Engineering Data Sources ,如图1-33所示。打开左上角的Engineering Data Sources窗口。单击其中的General Materials使之点亮。

4在General Materials点亮的同时单击Outline of General Materials窗格中的“Aluminum Allow”旁边的“+”将这个材料添加到当前项目。

5单击工具栏中的image返回到Project(项目)中。这时Model单元格指出需要进行一次刷新。

6在model栏单击鼠标右键选择“Refresh”,刷新Model 栏,如图1-34所示。然后返回到Mechanical 窗口。

7返回到Mechanical窗格,在树形目录中选择Geometry下的Solid并选择“Material”→“Assignment”栏来改变铝合金的材料特性,如图1-35所示。


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8插入载荷,在树形目录中单击Static Structural(A5)分支,此时“Context”工具条显示为Environment工具条。

9单击其中的Loads按钮,在弹出的下拉列表中选择“Pressure”(压力载荷)。插入一个“Pressure”(压力载荷)。在树形目录中将出现一个Pressure选项。

10施加载荷到几何模型上,选择部件上表面。然后单击属性窗格中的“Apply”按钮,然后在“Magnitude”栏中输入5MPa,如图1-36所示。


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11给部件施加约束,单击其中的Supports按钮,在弹出的下拉列表中选择“Fixed Support”。将其施加到一端的表面,结果如图1-37所示。


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12添加结构结果,在树形目录中单击Solution Information(A6)分支,此时“Context”工具条显示为Solution工具条。

13单击其中的Deformation按钮,在弹出的下拉列表中选择“Total”(全部变形)。在树形目录中的Solution(A6)栏内将出现一个Total Deformation选项。采用同样的方式,插入“Stress”→“Equivalent (von-Mises)”和“Tools”→“Stress Tool”两个结果,添加后的分支结果如图1-38所示。


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1.7.4 求解
求解模型,单击工具栏中Solve,进行求解,如图1-39所示。


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1.7.5 结果
1求解完成后,结果在树形目录的“Solution”分支中可用。

2绘制模型的变形图,通常在Structural Analysis(结构分析中)提供了真实变形结果显示。检查变形的一般特性(方向和大小)可以避免建模步骤中的明显错误,常常使用动态显示。图1-40所示为总变形,图1-41所示为应力。

3在查看了应力结果后,展开Safety Tool并绘制安全因子(Safety Factor)图。注意所选失效准则给出的最小安全因子约为0.3小于1,说明不符合设计要求,需要更改设计。


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1.7.6 报告
1创建一个HTML报告,首先选择需要放在报告中的绘图项,通过选择对应的分支和绘图方式实现。

2接着,从工具栏中插入一个“Figure”,它在工具栏中的位置如图1-43所示。


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3在绘图区域中单击“Report Preview”生成报告。


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