ANSYS Workbench入门培训

ANSYSWorkbench入门培训一、力学知识点回顾二、ANSYSWorkbench入门培训一、力学知识点回顾•强度、刚度•弹性变形、塑性变形•应力、应变•泊松比、弹性模量•强度理论•模态a.强度：物体在外力作用下抵抗破坏的能力。脆性材料，要求它们在外力作用下不发生断裂，否则即失效；塑性材料，要求它们不发生塑性变形，否则即失效；b.刚度：物体在外力作用下抵抗变形的能力。零件在载荷作用下产生的弹性变形量y≤机器工作性能所允许的极限值[y]a.弹性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，变形即可消失并能完全恢复原来形状。具有可逆性。b.塑性变形：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料不能恢复原状。a.应力(Stress)：单位面积所承受的作用力。σ=ΔF/ΔA应力单位Pa，1Pa=1N/m2工程中常用单位MPa，1MPa=106Pa=1N/mm2b.应变(Strain)：单位长度的材料变形量。表示物体变形程度的量，即变化率。ε=ΔL/L0应变是无量纲量。a.泊松比(PRXY)：材料横向应变与轴向应变的比值。大多数各向同性材料的泊松比μ，0.25μ0.33例：一圆钢棒长100，直径10，泊松比0.3，若施力拉长至110，则直径变为10-0.3×(10/100)×10=9.7b.弹性模量(EX)：又称杨氏模量，表示材料在弹性范围内抵抗变形的能力。常用单位Mpa附：常用材料的材料属性表有限元分析用的材料属性表.xls常用材料的弹性模量与泊松比.xlsMPa弹性模量泊松比强度极限σb屈服极限σs45钢2090000.26960035540Cr2110000.277980785从上述数据来看，合金钢只是比碳钢更不易被破坏，即合金钢的安全系数更高。但在同等拉力作用下，两种的变形量是差不多的，因为它们的弹性模量差不多。材料应力应变图强度理论1.最大拉应力理论(第一强度理论)(关于断裂的强度理论)最大拉应力是引起脆性材料断裂的主因，即不论材料处于什么应力状态下，只要最大拉应力σ1(MaximumPrincipal最大应力)达到某个极限值(强度极限σb)时，材料就会发生脆性断裂。σ1≤[σ]=σb/n铸铁等脆性材料安全系数n取3～52.最大切应力理论(第三强度理论)(关于屈服的强度理论)最大切应力是引起塑性材料屈服的主因，即不论材料处于什么应力状态下，只要最大切应力τmax达到某个极限值时，材料就会发生屈服破坏。工程中常用等效应力(VonMisesstress)来判断σr3≤[σ]=σs/n钢等塑性材料安全系数n取1.5～2.2模态模态：机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、振型。模态分析就是为了得到零件的固有频率，设计时能够远离这些频率，避免共振。由于是前几阶模态对系统的影响最大，所以一般取前10阶。在机械设计中至少应该避开前3阶。预应力模态分析：考虑预应力结构的固有频率和振型。结构中的应力可能会导致结构刚度的变化。以琴弦为例，琴弦张得越紧，声音越尖锐，即琴弦的刚度越大，自振频率越高。ANSYSWorkbench12.0入门培训1.软件安装ANSYS12.0安装说明.pdf安装时选择自己需要的功能模块，减少安装空间。只需选择Mechanical(机械力学)其他是流体力学GeometryInterfaces(几何模型接口)选择Pro/EPro/E4.0启动文件和完整安装路径（Pro/E2.0无法连接）与Pro/E另一种连接方法当前面连接方法失败或未连接，可在ANSYS安装好后再连接2.启动Workbench（两种方式）1）直接点击开始菜单-程序；2）进入Pro/E菜单栏启动（较常用）。Pro/E中先打开零件或组件（必须保证零件无螺纹线、无修饰线，否则无法在Workbench中打开），再启动Workbench即可导入模型。双击A2Geometry选择单位后，点击Generate，正式进入DesignModeler几何建模模块3.分许步骤Pro/E模型直接导入建模添加材料属性密度、弹性模量、泊松比划分网格控制网格密度，保证效率，保证精度定义约束、载荷获得准确的力学模型添加后处理结果变形量、应力、模态振型求解查看结果、打印报告、动画显示选择分析模块静力学、动力学（1）建模-印记面的创建便于约束定义时用作支撑面，载荷加载时用作受力面。步骤1.选择草绘面-零件表面步骤2.点击Sketching草绘步骤3.点击正视面进入Draw草绘步骤1.点击Rectangle矩形步骤2.在零件表面绘制矩形步骤3.点击Dimensions尺寸进入尺寸标注Dimensions步骤1.点击General标注线段长度H1、V2Horizontal标注水平间距H3Vertical标注竖直间距V5步骤2.标注尺寸步骤3.点击Extrude拉伸步骤1.ImprintFaces步骤2.Generate生成区域面，次面无高度、无厚度，不影响结构（2）选择分析模块以静力学分析为例把AnalysisSystems(分析系统)中的StaticStructural(静力学分析模块)拖放置A2，即建立工程分析流程图标，实现数据传递。双击B2,EngineeringData，进入材料编辑添加灰铸铁(系统中已存在的材料)步骤1.GeneralMaterials全体材料步骤2.GrayCastIron灰铸铁步骤3.ReturnProject回到工程项目管理窗口（3）添加材料属性添加40Cr(系统中不存在的材料)步骤1.GeneralMaterials打勾(Editlibrary)编辑材料库步骤2.clickheretoaddanewmaterial输入：40Cr步骤3.填写材料属性Density密度Young’sModulus弹性模量Poisson’sRatio泊松比步骤4.ReturnProject回到工程项目管理窗口双击B4，Model进入StaticStructural—Mechanical在模型树中选中零件111分配材料Assignment选择GrayCastIron（4）划分网格Mech(网格)，默认自动划分Sizing(网格尺寸)RelevanceCenter(相关度中心)，控制网格疏密，一般选Medium(中等)ElementSize(单元长度)，可输入任何尺寸（5）定义约束、载荷约束：选中StaticStructural(B5)Supports(约束)FixedSupport(固定约束)，常用选中需要约束的面Apply(应用)约束类型：FixedSupport固定约束：限制所有自由度Displacement位移约束：某轴输入“0”表示此轴被约束，不输值表示自由FrictionlessSupport无摩擦约束：约束面法向约束，切向自由CylindricalSupport圆柱面约束：控制圆柱面的径向、轴向、切向自由度ElasticSupport弹性支撑：该约束允许在面、边上模拟类似弹簧的行为，定义基础刚度—使基础产生单位法向偏移所需的压力，输入值单位N/m3载荷：选中StaticStructural(B5)Loads(载荷)Force(力)选中需要加载的面，输入载荷值Apply(应用)载荷类型：Force力载荷BearingLoad轴承载荷：载荷作用于圆柱形表面，轴承力沿径向分布Moment力矩载荷RemoteForce远端载荷：远端加载，可先定义局部坐标系BoltPretension螺栓预紧载荷：模拟螺栓连接（6）添加后处理结果变形量：选中Solution(B6)解Deformation(变形)Total(总变形量)Directional(各轴变形量)Solve(求解)应力值：选中Solution(B6)解Stess(应力)Equivanlent(von-Mises)等效应力(第三强度理论)Solve(求解)（7）求解查看结果查看变形量、应力值最值点Max、Min任一点值Probe打印预览PrintPreview报告预览ReportPreview动画显示Animation预应力模态分析把AnalysisSystems(分析系统)中的Modal(模态分析模块)拖放置B6，即建立工程分析流程图标，实现数据传递双击B4选中Modal(C5)AnalysisSetting(分析设置)设置阶数MaxModestoFind:10选中Solution(C6)Solve在Graph(图表)区域右键-SelectAllCreatModeShapeResults选中Solution(C6)EvaluateAllResults(评估所有结果)查看每一阶对应的振型零件设计时尽量远离这些频率