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1、 1 基于有限元软件基于有限元软件 WorkbenchWorkbench 对轴的分析对轴的分析 第 1 章 模型建立 1 1 1 进入模拟平台 1 1 2 Workbench 设置静力系统 1 1 3 输入材料属性 2 1 4 创建几何模型 创建草图构造点 2 1 5 创建几何模型 尺寸标注 4 1 6 创建几何模型 Modeling 模式中创建线体 4 1 7 创建几何模型 线体赋予圆形截面 5 1 8 进入 Mechanical 环境 6 1 9 静力分析中分配材料及网格划分 7 1 10 施加约束 8 1 11 施加载荷 8 1 12 添加求解选项并求解 9 1 13 查看结果 10 第
2、 2 章 验证收敛性 13 2 1 Workbench 添加静力分析系统 13 2 2 创建 3D 几何模型 14 2 3 进入 Mechanical 程序 15 2 4 静力分析 C 中分配材料和网格划分 16 2 5 施加载荷及约束 17 2 6 添加求解项并求解查看结果 18 2 7 分析收敛性 19 第 3 章 模态率的分析 26 3 1 建立模态分析系统 26 3 2 创建 3D 几何模型 27 3 3 进入 Mechanical 程序 28 3 4 模态分析 D 中分配材料和网格划分 29 3 5 定义边界条件 30 3 6 分析选项设置及求解 31 3 7 查看求解结果 31 第
3、 4 章 小结 34 1 第第 1 1 章章 模型建立模型建立 1 1 进入模拟平台进入模拟平台 运行 ANSYS 15 0 Workbench15 0 进入到 Workbench 数值模拟平台 鼠标 左键点击 OK 关闭欢迎窗口 出现如图 1 的界面 1 2 Workbench 设置设置静力静力系统 系统 1 1 双击Static Structural或者直接拖动Static Structural到Project Schematic 1 2 然后将分析系统命名为 shaft 1 3 点击 Save 保存项目文件名称为 Shaft wbpj 如图 1 图 1 1 设置静力系统 2 1 3 输入
4、材料属性输入材料属性 1 1 分析系统 A 中鼠标左键双击 Engineering Data 进入工程数据窗口 1 2 输入新材料名称 shaft 1 3 左侧工具箱下方选择各项同性线弹性材料模型 双击 IsotropicElasticity 1 4 材料属性窗口输入弹性模量 2 1E 11Pa 与泊松比 0 28 1 5 工具栏鼠标点击 Project 返回工程流程图的 Workbench 界面 图 2 1 输入材料属性 1 4 创建几何模型 创建草图构造点创建几何模型 创建草图构造点 1 1 如图 3 Workbench 分析系统 A 中鼠标左键双击 Geometry 进入 DM 窗 口
5、3 图 1 3 1 2 导航树选择 XYPlane 工作平面 1 3 工具栏点击新草图按钮 创建新草图 Sketch1 1 4 选择 Sketching 标签选项 1 5 选择 Draw 下面的构造点命令 Construction Point 1 6 工具栏选择正视图按钮 则视图调整到正对 XY 平面 1 7 图形区点击鼠标左键 设置如图 4 的 6 个点 图 1 4 4 1 5 创建几何模型 尺寸标注创建几何模型 尺寸标注 1 1 选择尺寸标注 Dimensions 1 2 图形区分别点击相邻的两点拖放鼠标显示水平尺寸 显示 L1 同样的方 法标注另外 5 个尺寸 1 3 修改尺寸的显示单位
6、为 Millimeter 1 4 明细窗口中设置尺寸 L1 200 L2 100 L3 1000 L4 100 L5 200 1 5 Dimensions Display Value 图形区显示尺寸大小 图 1 5 1 6 创建几何模型 创建几何模型 Modeling 模式中创建线体模式中创建线体 1 1 选择 Modeling 标签 1 2 菜单栏中选择 Concept Line From Points 1 3 图形区中选取相邻两点 由左到右依次选取 1 4 Point Secments Apply Operation ADD Frozen 1 5 点击工具栏中的 Generate 5 1
7、6 导航栏中显示生成线体 Line1 同样生产线体 Line2 Line5 图 1 6 1 7 创建几何模型 线体赋予圆形截面创建几何模型 线体赋予圆形截面 1 1 给线体赋予圆形截面 菜单栏中选择 Concept Cross Section Circula 1 2 导航栏中会出现 Circular1 1 3 输入 Circular1 截面半径尺寸 75mm 1 4 同样生成 Circular2 图 1 8 6 1 5 分别对线体赋予截面 选择导航栏 5Part 5Body 下面两端的 2 个线体 1 6 明细窗口设置 Cross Section Circular1 1 7 菜单栏勾选 Cro
8、ss Section Solids 1 8 图形区的两端2个线体以横截面的实体方式显示 如图1 9中的1位置 1 9 同样选取 3 个线体的明细窗口设置 Cross Section Circular2 图形区的显 示如图 1 9 位置 3 1 10 线体组合成零件 导航树中选择 5Part 5Body 的 5 个线体 Line Body 鼠标右键点击 From New Part 1 11 导航下显示为 5 个线体组成 1 个零件 1Part 5Bodies Part 图 1 9 1 8 进入进入 Mechanical 环境环境 切换回 Workbench 羡慕流程窗口 双击 Setup 进入
9、Mechanical 环境 图 1 10 7 1 9 静力分析中分配材料及网格划分静力分析中分配材料及网格划分 1 1 分配材料 导航树中选择 Model Geometry Part 1 2 明细窗口中指定前面定义过的材料 Assignment shaft 图 1 11 1 3 导航树中选择 Mesh 右击鼠标 选择 Generate Mesh 生成默认网格 1 4 图形区显示轴单元网格 图 1 12 8 1 10 施加约束施加约束 1 1 工具栏选点选按钮 1 2 图形区选择左侧第三个点 1 3 导航树中选择 Static sttuctural A5 工具栏中选 Simply Support
10、ed 将 限制 x y z 方向的移动 1 4 图形区选择左侧第三个点及右侧第三个点 1 5 插入固定转动 Fixed Rotation 明细窗口中 Definition Rotation X Fixed Rotation Y Fixed Rotation Z Free 1 6 图形区选择右侧第三个点 1 7 插入位移 Displacement 明细窗口中 Definition Rotation X Free Rotation Y 0 Rotation Z 0 1 8 导航栏显示施加的三个约束条件 图 1 13 1 11 施加载荷施加载荷 1 1 工具栏中选点选按钮 图形区选择左侧第一点 1
11、2 施加集中力 导航树 Static Structural A5 工具栏中选 Loads Force 1 3 编辑 Force 属性 Define By Components 1 4 Y Component 300000N 1 5 同样的方法选择右边的第一点 生成 Force2 9 图 1 14 1 12 添加求解选项并求解添加求解选项并求解 1 1 工具栏中点击选线按钮 1 2 在快捷菜单中右击鼠标点击选择所有命令 Select All 1 3 点击导航栏中 Solution A6 1 4 选择 Deformation 下拉菜单里的 Total 图 1 15 10 1 5 右击 Soluti
12、on A6 下拉菜单选择 Beam Tool 添加轴工具 1 6 插入轴分析结果 Beam Results Bending Moment Shear Force 1 7 BeamTool 下面全部显示勾绿 图 1 16 1 13 查看结果查看结果 图 1 17 总变形图 最大变形在轴两端 为 1 6448mm 11 图 1 18 最大组合应力 由于没有轴向应力 组合拉应力也就是最大弯曲应力 为 181 46Mpa 在轴截面突变处 图 1 19 总弯矩图 最大总弯矩在中间为 9e7N mm 图 1 20 总剪切力图 最大在小轴上 两端约束处为 3e5N 12 图 1 21 剪切力变化图 图 1
13、22 弯矩变化图 图 1 23 总变形变化图 13 第第 2 2 章章 验证收敛性验证收敛性 2 1 Workbench 添加静力分析系统添加静力分析系统 1 1 工具箱中用鼠标左键将Static Structural拖入到A分析系统的Engineering Data 单元格上 放开鼠标 创建分析系统 B 同样的方法可以建立多个系统 共 用分析系统 A 的 Engineering Data 数据 这样就不用再次重新输入材料参数 本 章使用的是 C 分析系统 1 2 C 分析系统最底边双击 键入名称 1 3 点击工具栏 Save 进行保存 图 2 1 添加静力分析系统 14 2 2 创建创建 3
14、D 几何模型几何模型 1 1 Workbench 中鼠标双击几何 Geometry 单元格 进入 DM 程序 建模单位 是 mm 选择菜单中的 Units Millimeter 1 2 菜单中选择 Create Primitives Cylinder 创建圆柱体 1 3 明细窗口中点击 Details of Cylinser1 Operation ADD Frozen FD8 Axis Z Component 200mm FD10 Radius 75mm 1 4 点击工具栏中 Generate 生成圆柱 Cylinder1 1 5 创建新平面 工具栏点击面选按钮 图形区选择圆柱顶面 1 6 工
15、具栏点击新平面按钮 1 7 工具栏点击生成按钮 Generate 导航中显示生成新平面 Plane4 1 8 创建圆柱体 2 菜单栏中选择 Create Primitives Cylinder 1 9 明细窗口中点击 Details of Cylinder2 Base Plane4 Operation ADD Frozen FD8 Axis Z Component 100mm FD10 Radius 90mm 1 10 同样创建另外 3 个圆柱体 Cylinder3 Cylinder5 及新平面 Plane5 Plane7 其中 Details of Cylinder3 Base Plane5
16、 Operation ADD Frozen FD8 Axis Z Component 1000mm FD10 Radius 90mm Details of Cylinder4 Base Plane6 Operation ADD Frozen FD8 Axis Z Component 100mm FD10 Radius 90mm Details of Cylinder5 Base Plane7 Operation ADD Frozen FD8 Axis Z Component 200mm FD10 Radius 75mm 1 11 将 5 个实体组合成一个零件 导航树中选择 5Parts 5Bodies 下面的 5 个实体 Solid 鼠标右键点击 From New Part 合并为一个 Part 15 图 2 2 创建 3D 几何模型 2 3 进入进入 Mechanical 程序程序 切换回 Workbench 羡慕流程窗口 双击 Setup 进入 Mechanical 环境 图 2 3 进入 Mechanical 程序 16 2 4 静力分析静力分析 C 中分配材料和网格划分中分配材
