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手把手教你用ANSYSworkbench
本文的目的主要是帮助那些没有接触过ansysworkbench的人快速上手使用这个软件。
在本文里将展示ansysworkbench如何从一片空白起步,建立几何模型、划分网格、设置约束和边界条件、进行求解计算,以及在后处理中运行疲劳分析模块,得到估计寿命的全过程。
一、建立算例
打开ansysworkbench这时还是一片空白。
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首先我们要清楚自己要计算的算例的分析类型,一般对于结构力学领域,有
静态分析(StaticStructural)、动态分析(RigidDynamics)、模态分析(Modal)。
在Toolbox窗口中用鼠标点中算例的分析类型,将它拖出到右边白色的ProjectSchematic窗口中,就会出现一个算例框图。
比如本文选择进行静态分析,将Static
Structural条目拖出到右边,出现A框图
模态
静态
在算例框图中,有多个栏目,这些是计算一个静态结构分析算例需要完成的
步骤,完成的步骤在它右边会出现一个绿色的勾,没有完成的步骤,右边会出现
问号,修改过没有更新的步骤右边会出现循环箭头。
第二项EngineeringData已
经默认设置好了钢材料,如果需要修改材料的参数,直接双击点开它,会出现Properties窗口,一些主要用到的材料参数如下图所示:
杨氏模量泊松比5N曲线
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点中SN曲线,可在右侧或者下方的窗口中找到SN曲线的具体数据。
窗口
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出现的位置应该与个人设置的窗口布局有关。
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几何建模
现在进行到第三步,建立几何模型。
右键点击Grometry条目可以创建,或者在Toolbox窗口的ComponentSystems^面找到Geometry条目,将它拖出来,也可以创建,拖出来之后,出现一个新的框图,几何模型框图
Toolbox
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Throuflhflow(BladeGen)
Trwiert5tnxt Trans: ^ntStructiral(ABAQUS) Tfans'^ntStru£tural(Samcef) Transientrharmal Tr^ft$»ertThermal(AEAQUS) TransientThermal(SarnceF) TurtOm>: hneryFludFlow "jj? " ACP(Ptost)ACP(Pre)AutodynBlAdeCen CFX Enqineerr^gOat若 ExpliotDynanw: ? (LS-DYNAExport) ExternalData ExternalModd FiniteElementModeler Fluent □Fluent(withFluenitMe Geometry ProjectSchema^ A StaticStructual Geonhttry 示: 右键创建 IcepaK MecKanitfllAPCX_ MechanicalMattel M«h MicrosoftOfficeExcel ■■打 GeometryI 双击框图中的Geometry,会跳出一个新窗口,几何模型设计窗口,如下图所 点击XYPIane,再点击创建草图的按钮,表示在XY平面上创建草图,如下 图所示: 650R: Geometry-DesignModeler ■・ii^ZT XfPlane▼斗 Extrude^RevokeJNewSketch FileCreateConceptToolsUnitsViewHelp None 曰-"画> #4*YZPlane 孑与0P』rfs”0Bodies ■yGenerate Graphics I[hi 右键点击XYPIane,选择Lookat,可将右边图形窗口的视角旋转到XYPIane平面上: EE)B: Geometry-DesignModefer |-'“拿B: GeornetryaB 护未ZXShowDependencie& YZ型Refiome(F2) 0P.rt^0Eadie? skMingNodding Grdph 修改) 创建了草图之后点击XYPIane下面的Sketch(具体名字可按用户需再点击激活Sketching页面: EE)B;Geometry-DesigriModeler FileCreateConceptToolsUnitsVie*Help ]_®H副G|J°只皿打皿<1: 1 IXh XYPhne▼末SkstchS・Gener Extrudeo^Revok/eSweep$Skin/Loft 才创G: Geometry Grap Parts,CBodies 在Sketching页面可以创建几何体,从基本的轮廓线开始创建起,我们现在右边的图形窗口中随便画一条横线: 画出的横线长度是鼠标随便点出来的,并不是精确地等于用户想要的长度, 甚至可能与想要的长度相差好多个数量级。 这个时候我们打开Dimensions下拉 框,点击Genera,再选中刚才画的线,拉出一个标定数据H1,在DetailsView 窗口中可以设置H1的精确值,设置后,线段变成设定的长度,可适当缩放图形 调整到合适的比例尺。 可以画四条封闭的线段来表示一个四边形,但如果需要建立的图形是长方形, 只要在确定了它对角线上的两个顶点之后,就可以由Rectangle按钮直接创建 ■ME thaw Hi 定奸端占之后. 直拽建十春还旳囚”.i可,円战匸条钱 QffuiitWhim : Me內 Extrude按 画好一个封闭轮廓的二维草图之后,将这个草图作为底面,点击钮,拉伸出一个三维几何体。 風B: Ceometry-DesignWadeler FileCreateConceptTools UnitsViewHelp 占/口血£>Undo ]Select: Ak 丨■・x*八X*- ▼4^|▼J3■/Gejierat ^Revolve^Swtep^Skiin/Loft 制B;Ge^rrictry £#斗XYPkr* /凸Sketch? ZXPIan^ 丫客YZPhre —"呂订辰6亦d屁 点击Extrude按钮后,TreeOutline中出现一个名为Extrude2的模型(名字可更改)。 在DetailsView窗口中点中Geometry,激活这一栏,点中草图Sketch2,再在DetailsView窗口中点Apply,草图的图形就成了Extrude2的底面了。 设置Depth的数值,表示要拉伸出多长,设置好之后,右键点击Extrude2,在菜单中选择Generate创建这个三维几何体。 单未 聖几 Extrudt? DPaits,0fodiet Sketchiiqvi DvtdilfVitw Extrude Opeution Extrudci C2Np血 Cjticei Dirpaiqn' Oiredion ExtenET^pe- FPLDepthgAtThn.乩和“了 AddIwf None阿 Narmjl Fixed Mtiye7u|_olay^? Yc GeometrySelectbn: 1 遛到老申形式的按钮,说明需魏从几何伍中 卜点或线或面或名―^中Apply就会将选中的几何休设置在这个属性中 选屯二r Sketch 日予®|8;Geometry白^^XYPlane i. *痒I£keteh2y4-ZXPlane-V未YZPlane”E Extn —D呛 pm XDelete吵Generate(F5)那Rename(F2) 重复上面的方法,创建多个草图,可以拉伸出多个不同深度的几何体 三|.刮E: GccrritVy RTsUXVPljne .冰ZXPlTne 駆B;Geometry-OesignModeler Hie匚re^te-ConceptTookUnit? ViewH«! p ]OHBA|]£>Undo(^Redc|]Selects Gene XYPlane▼乐sketchs TreeOutline ISExtruceSfoRevolve%£询总聲刊$Jt: irk/l_Qft •XYPI^re etch2Sketch j木Z> 幷VZPLne®Extruded住jG1Part1Body 可以创建多个草图’这样就可以创建多个不同深度的几何体 如果在后面的计算中需要点中一个点(例如设置一个集中力,需要选择这个力的作用点),并且这个点具有确定的位置,在几何建模阶段必须将这个点创建出来。 点击create菜单中的Point,TreeOutline中出现一个点的模型。 ®'lB: Geometry-DesignModeler 叱 Create}on«ptTookUnitsView卜 ■J NewPl^ne d Ee Tre«! < A-J 曉E>trude朿R«volv« .SLin/laftQThin/Surface * Skinj f ■FixedRadiusBlend ■VaHdbtcRadiuhB^nd WVertayBhr^d ■Chamfer E E < OPattern金CodyOp世VtioH '_,■ 8odjfTrAndormation卜 ■Ecoleon ■Slice Delete1 Pnmilivesk 创建点的方式是: 首先在几何体中选择一个面作为参考面BaseFaces在右侧图形中选中参考面,点击Apply,一般选择点所在平面为参考面。 丄1±M,'jd4>j 4.吐•卜“|.“内 Fpl9*j>Qn i*k.■4 FK3|»帀4b^Sn 其次在参考面上选择一条线为基准线。 通过设置点与基准线的关系FD1、FD2,指示出点在参考面上的位置。 注意如果点在参考面内,这里确定的点就是需要建立的点,如果点不在参考面内,这里确定的点是需要建立的点在参考面上的投影,设置FD3告诉ANSYS点到参考面的距离,即可创建出不在参考面上的点。 平行于基准线方向, 到基准线端点的距离 ? 516m FC2^0geOffwt(>=0)OSm Point? SpatWeld ID 025m AllBodies Oeiaihofft>ird2 Point Typft Definition BjseFice Sequencebyh 垂直于基進线方向,到基准线的距罔 FC6,Range>=5) 垂直于基准面方毎到基准面旳距 hrfatcTirg Type栏如果选择spotweld,在划分网格的时候,这个点上不会形成一个节点, 选择pointload,在划分网格的时候,这个点就会成为一个节点 LVJ 最后右键点击TreeOutline中的点名,点击Generate创建这个点 几何模型创建好之后,就可以关闭这个窗口了。 回到workbench主窗口,这时B框图内的Geometry已经完成了,将它拖到A框图的Geometry栏中,就将创建的几何模型引入到算例中了。 现在双击A框图的第四栏,Model,打开模型设置窗口。 三、划分网格 ™StaticStriKhjfal EngineennaDa阳/亠 >Model &(Setup 诸/Solution 0Results StaticSti G&twieby 2al 将Geometry框中的 GeometryJ6到5怡tic Structural框中 Geometry/* EnglrwerInflDM占Z Wodel GeorrMr 5 Setup脅j 6 Solutiori左鼻 7 何bJU旨£ Structural 在模型设置窗口中,首先划分网格。 点击Mesh,设置网格参数,主要是设置网格的尺度ElementSizeo 宜阿口Z曰戛*(対(阿 nGKHtiy DtLail Of'MBStl" EfCdv RrtchC»r PAchindepr-fidrMO^>tiam Stntrtirfll(U)公^r»5«bw,呂恥5奶內 *|5*AJticx>I^orifHtxwi ics-Pir-ferenraMecrhjrtiu^ *OrtrnWar列+st^idk. Detailsof"Mesh" 9 - DBplay 产 DisplayStyle S&dyColor - PhjrsicjPreference 火匚血3 Relevance 0 - Sizing UseAdvancedSizeFunction Off RelevanceCenter HementSizeC 0二> InibalSdcWeed ActrveAssembly Sonoathirg Medium fransticri fist 5pdnAngleCenter Coarse MmimumEdgeLerigth 1.0n * Irrf'^tion + PatchConformingOptinni 匡 PatchIndeperwleirri: Options + Adwancrd * De+eatuting ▼ 然后右键点击Mesh,点击Update,待程序运算后,网格就划分好了: SiProject /GenerateMesh Preview Shavy : /CrejtePinchControls 丿」ClearGeneratedDat』哑iRename(F2J St^rtRetarding 四、边界条件 在模型窗口右键点击StaticStructural->lnsert,可在其中设置负载和约束。 这里以节点力Force和固定约束Fixed-Support为例: Sher;Ndm** jg|PfOJKt Insert Model K丁雑GffWieCry *”.丄COOnVialteSysl^rtW aJSqV« Jtil*Acct«rdtbn ■ft]StandardE^rthGravity吐虬RotA^On^Vitl&eity .._”CIcjfGen^rjted加怙■IRegime _JGroupAllSimilarChildren JOpeniSalverHitsDirtdory 负载,面压力 droiisuiic: Prtfsure p负载,节克力 ter&r-Ee BedrugLoad Bek3rptfln>ign Mon-ent Line? resiuce Thermalto件心打口科 JoifltLoad AuidSolidInterface : Foret Detailscf^StaticStrUOU^dl(B51' -DrlirMton FhysittTypeSferuct^rji Ana^sisTypeStdticStructurdl SaMrTMg«tMedwicttAFDL -為pis伙 申minann肿tT«mperttur«ttX 固定釣礙 曇DRpS"仏nf 冬HemQteDisplacement ArirtiSn! |*4SS-Upp^rf电CompressionOnlySupport盟.Cylindric^Support熄,白■“£*毎UpfWRt 先点击Fixed-Support,在左侧project中出现Fixed-Support,点击选中它,在Details窗口中点中Geometry,再在右边选择一个点、线、面或体,点击Apply即将选中的点、线、面或体设置为了固定约束。 适择一个点、际/ 而石伟盯可 可;•丄设匱参卩约束知淀敦 在点击Force设置节点力,点中project中新出现的Force对象,在Details窗口中选中Geometry,在右侧模型中点中一个节点或者几何点,将力加在该点上 (截图暂缺),例如我们点中之前在几何建模的时候建好的那个几何点,将力加在这个点上。 Mesh StaticStructural(B5) Anal痢Settings Fi叔Support FiyedSupport2 Force Solution(BG) 屮T~|SolutionfnFormation Scope 定义向量的方法来定义力 Scoping(ViethodGeometiySection 1Vertex DefineBy GeometryDef[nHk? n Direction 力的大小― zJ iaiProject 白或Model(04) 0彳⑲Geometry CoordinateS^ternt “““ 自-启 i: 接下来需要设置力的大小和方向,在Details窗口中按下列两种方法设置皆可: 第一种方法: DefineBy设置为Vector,这种方法需要设置大小和方向,大小通过在Magnitude一栏输入数值来设置,方向的设置首先点中激活Direction一栏,再在右侧模型中选中一条和需要加载的力相同方向的棱边,这个棱边的方向即作 为力的方向。 SupprecsedNo 选中几何休中的一条棱边定义为力的方向 在这个地方可能workbench会停留在选择一个面的状态中,选择不到一个节 点或者一条棱边,要点击下图的按钮进行选择对象的切换: 9;StaticStructural-Mechanted(ANSYS i. I甲 H£hawV FileEditViewUnitsToolsHelp& i®c idGeometry£ht 11Ed^e Solution电心efomuliM▼理■ Outline Fik打: Mame▼ PlProiect§Model(84) 3Gecmetry ±屮v'匚o^rdift^teSystferfii ;_M&sh 2*=JStatu: structural(85)U、*如和痴$贰荷牺扌®,SL^part丁电,FixedSupportZ“角Force直-费MUttonQ»)y_j]SokitianInformation EquivalentStress 第二种方法,DefineBy设置为Components,这时只要设置力在XYZ三个方向上的分量大小即可 Detailso
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