ansysworkbench培训课件八实例操作.docx

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ansysworkbench培训课件八实例操作

8

例1螺栓连接件分析

如图所示为一螺栓连接的法兰连接件简图，法兰一端及内侧面固定约束。

载荷1为螺栓预应力1000N

载荷2为螺栓预应力1500N

载荷3为螺栓预应力2000N

根据实际情况，自己设定接触类型，其中摩擦类型接触对时，摩擦系数为0.1

为方便设置，材料均取钢材，求其变形及应力。

边界条件

螺栓连接件分析

1导入几何模型，进入DS模块

2材料设置

选择默认的材料：

StructuralSteel

3设置接触

螺栓与螺母的接触类型为Bonded

螺栓杆与法兰的接触类型为Frictional，摩擦系数为0.1

螺栓杆与垫片内壁的接触类型为Frictional，摩擦系数为0.1

其余接触类型为NoSeparation

4网格划分

5选择分析类型

·在“NewAnalysis”中选择结构静力学分析“StaticStructural”；

6施加约束与载荷

1）施加固定约束

·点击“StaticStructural”，在“Supports”中选择固定约束“FixedSupport”

·选择法兰一端及内侧面固定约束；

2）施加载荷

·选择载荷1处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“BoltPretension”大小为1000N

·选择载荷2处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“BoltPretension”大小为1500N

·选择载荷3处螺栓杆表面，添加螺栓预应力“BoltPretension”大小为2000N

5设定求解类型

1）求解变形

·点击“solution”，点击“Deformation”选择“Total”，求解变形

·点击“Stress”，选择“Equivalent（Von-Mises）”，求解等效应力

6单击“Solve”求解

7观察求解结果

·点击“TotalDeformation”查看变形

·点击“EquivalentStress”查看应力分布

例2卡紧散热片的不锈钢扣件受力分析

扣紧件是一个不锈钢的卡子，因为散热片同功率部件之间的接触力同最终的散热有很大关系，因此研究力的大小是很有意义的。

1.导入几何模型，进入DS模块

2.设置材料：

选用的不锈钢材料。

3.划分网格

使用六面体划分

添加了一个Size，大小为0.4mm

4.添加静力分析

5.添加约束

将下部两个很窄的面设置为Fixed。

6.添加载荷

将扣件接触面设置为位移载荷。

位移大小为0.25毫米。

7.设置求解类型

在Solution里添加一个ForceReaction（insert-probe-forcereaction）

在ForceReaction的设置里，

LocationMethod设置为BoundaryCondition

设置为Displacement

只研究Y向

设置为SingleTimePoint

8.进行求解

例3芯片组热分析

如图为一芯片装配体：

黄铜散热片，陶瓷芯片，黄铜终端连接器。

陶瓷芯片产热，陶瓷芯片外表面及黄铜散热片一对流方式向环境散热。

黄铜散热片的对流系数为250W/m2·k，温度为27℃，陶瓷芯片的对流系数为100W/m2·k，温度为27℃。

当芯片产热为25W时20s后产生的温度变化。

边界条件

1导入几何模型，进入DS模块

2材料设置

散热片和终端连接器选黄铜

芯片编辑材料为杨氏模量=1.124e11pa

泊松比=0.25

密度2.33e-6kg/mm3

热膨胀系数1.2e-6

比热200J/kg0c

热导率=0.124

3设置接触

接触类型为Bonded

4网格划分

5选择分析类型

·在“NewAnalysis”中选择稳态热分析

6施加约束

·点击“convection”，选择芯片，设置对流系数为2.5e-4W/mm2·℃，温度为27℃

·点击“convection”，选择连接器，设置对流系数为1e-4W/mm2·℃，温度为27℃

·点击“heat”，选择“internalheatgeneration”，设置芯片magnitude为25/1417

5设定求解类型

1）求解变形

·点击“temperature”，求解温度场

·点击“totalheatflux”，求解热流

6单击“Solve”求解

7观察求解结果

例4壳分析

•问题描述:

–模型由一个表示控制盒的外壳的Parasolid文件组成（见图）。

外壳受外压作用（1Mpa），即施加1MPa压力载荷作用在外壳cover的17个外表面在沉孔施加约束，壳的底部面，内表面使用无摩擦支撑约束。

材料为铝合金。

图1-1

•分析步骤:

1.1进入DS模块，设置单位:

从主菜单找到“Units>Metric（mm,Kg,MPa,°C,s）

1.2材料设置

选择“Material”，然后选择“AluminumAlloy”

1.3网格划分

·选择“Mesh”，单击右键，选择“GenerateMesh”自由划分网格（也可使用映射分网）

1.4选择分析类型

·在“NewAnalysis”中选择结构静力学分析“StaticStructural”（如图1-2所示）；

图1-2

1.4施加约束与载荷

1）施加约束

·选择“Supports”，点击“FrictionlessSupport”施加无摩擦支撑约束

·约束面为4个沉孔表面（如图1-3所示）

·相同方法为壳的内表面（图1-4），底部面（图1-5）施加无摩擦支撑约束（如图1-4所示）

图1-3图1-4

图1-5

2）施加载荷

·点击“Loads”，选择“Pressure”施加压力载荷

·加载面为外壳的17个外表面

·大小为1Mpa（如图1-6所示）；

图1-6

由于出现了非绑定接触的无摩擦支座约束，DS在求解过程中将会打开“WeakSprings”使用开关。

若没有完成此项设置，将会导致求解。

点击“AnalysisSeting”，在明细窗中选项“WeakSprings”的设置从“ProgramControlled”切换为“Off”。

图1-7

1.5设定求解类型

1）求解变形

·点击“solution”，点击“Deformation”选择“Total”,（如图1-8所示）；

2）求解等效应变

·点击“Strain”，选择“Equivalent（Von-Mises）”（如图1-9所示）；

3）求解等效应力

·点击“Stress”，选择“Equivalent（Von-Mises）”（如图1-10所示）；

图1-8

图1-9图1-10

1.6求解

单击“Solve”求解，如图1-11所示

如图1-11

1.7观察求解结果

·点击“TotalDeformation”查看变形；

·点击“EquivalentStrain”查看应变分布；

·点击“EquivalentStress”查看应力分布；

例5叶轮泵分析

•问题描述:

一个由5个零部件组成的叶轮泵的装配体。

我们主要的目标是对此预带100N皮带轮载荷的装配体进行分析，并加以验证：

–在加载后，叶轮变形不会超过0.075mm.

–环轴孔的塑料泵的外壳在使用中不会变形超出其材料的弹性极限.

假设：

泵外壳材料为Polyethylene；叶轮为Aluminumalloy；其余为StructuralSteel

•泵的外壳被紧紧地固定在泵体的尾端，因此可在固定面上施加“无摩擦支座约束（FrictionlessSupport）”，来模拟其约束；

•在相对轴孔的固定孔上施加“无摩擦支座约束（FrictionlessSupport）”，用于模拟紧固螺栓的接触；

•在滑轮上施加螺栓载荷（x=100N）,以模拟由皮带驱动的载荷。

螺栓载荷将为分布在与皮带接触的滑轮的表面（CompressionOnly）

图1-1图2-2

•分析步骤:

2.1进入DS模块，设置单位:

从主菜单找到“Units>Metric（mm,Kg,MPa,°C,s）

2.2材料设置

泵外壳材料为Polyethylene

叶轮为Aluminumalloy

其余为StructuralSteel

2.3接触设置

接触栏中选择前3个接触对，接触类型设置为”NoSeparation”

图2-3图2-4

•相同方法将其余的接触域设置为“Bonded”.

2.3网格划分

·选择“Mesh”，单击右键，选择“GenerateMesh”自由划分网格

2.4选择分析类型

·在“NewAnalysis”中选择结构静力学分析“StaticStructural”（如图2-5所示）；

图2-5

2.4施加约束与载荷

1）施加约束

·选择“Supports”，点击“FrictionlessSupport”施加无摩擦支撑约束

·约束面为泵外壳（part1）上相对应的面

图2-6

•相同方法在如图所示的8个安装孔上的沉孔部分施加”无磨擦约束（FrictionlessSupport）”

图2-7

2）施加轴承载荷

·点击“Loads”，选择“BearingLoad”施加螺栓载荷

·加载面为如图所示的滑轮表面

·在明细表中将“Components”设置为“X=100N”（如图2-9所示）；

图2-8图2-9

由于出现了非绑定接触的无摩擦支座约束，DS在求解过程中将会打开“WeakSprings”使用开关。

若没有完成此项设置，将会导致求解。

点击“AnalysisSeting”，在明细窗中选项“WeakSprings”的设置从“ProgramControlled”切换为“Off”。

图2-10

2.5设定求解类型

1）求解变形

·点击“solution”，点击“Deformation”选择“Total”,（如图2-11所示）；

2）求解等效应力

·点击“Stress”，选择“Equivalent（Von-Mises）”（如图2-12所示）；

图2-11图2-12

2.6求解

·单击“Solve”求解，如图2-13所示

图2-13

2.7观察求解结果

·点击“TotalDeformation”查看变形；

·点击“EquivalentStress”查看应力分布；

2.8单个零件分析

1）点选“求解”命令条，并将选择模式切换到“体（Body）”选择模式样，选择叶轮（part2）.

•插入等效应力equivalent（vonMises）

•插入“整体形变（TotalDeformation）

2）点选“求解”命令条，选择泵外壳（part1）

•插入等效应力equivalent（vonMises）

•插入“整体形变（TotalDeformation）

2.9再次求解.并查看结果

2.10敏感面分析

首先隐藏滑轮与叶轮部分

选择滑轮，然后“RMB>HideBody”

图2-14

•重复对叶轮的操作.

点击“Solution”命令条，将选择模式切换为“面（Face）”选择模式

选中如图2-15所示泵外壳的5个面（part2），插入等效应力

–“RMB>Insert>Stress>equivalent（vonMises）”

图2-15

•选择如图2-16所示的背面，插入等效应力

–“RMB>Insert>Stress>equivalent（vonMises）”

图2-16

2.11再次求解.并查看结果