ANSYSWorkbench入门培训解析课件.pptx

一、力学知识点回顾二、ANSYS Workbench 入门培训第1页/共41页一、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第2页/共41页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第3页/共41页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。第4页/共41页a.应力(Stress)：单位面积所承受的作用力。=F/A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。=L/L0应变是无量纲量。第5页/共41页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，0.250.33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.xls第6页/共41页MPa 弹性模量 泊松比 强度极限b 屈服极限s 45钢 209000 0.269 600 35540Cr 211000 0.277 980 785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。第7页/共41页材料应力应变图第8页/共41页强度理论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1(Maximum Principal 最大应力)达到某个极限值(强度极限b)时，材料就会发生脆性断裂。1=b/n铸铁等脆性材料安全系数n取352.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max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(Von Mises stress)来判断r3=s/n钢等塑性材料安全系数n取1.52.2第9页/共41页模态 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。第10页/共41页ANSYS Workbench12.0 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Geometry Interfaces(几何模型接口)选择Pro/E第11页/共41页Pro/E4.0启动文件和完整安装路径（Pro/E2.0 无法连接）第12页/共41页与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安装好后再连接第13页/共41页第14页/共41页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几何建模模块第15页/共41页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、动力学第16页/共41页（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.点击正视面第17页/共41页进入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尺寸第18页/共41页进入尺寸标注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拉伸第19页/共41页步骤1.Imprint Faces步骤2.Generate生成区域面，次面无高度、无厚度，不影响结构第20页/共41页（2）选择分析模块以静力学分析为例把Analysis Systems(分析系统)中的Static Structural(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,Engineering Data，进入材料编辑第21页/共41页添加灰铸铁(系统中已存在的材料)步骤1.General Materials全体材料步骤2.Gray Cast Iron灰铸铁步骤3.Return Project回到工程项目管理窗口（3）添加材料属性第22页/共41页添加40Cr(系统中不存在的材料)步骤1.General Materials打勾(Edit library)编辑材料库步骤2.click here to add a new material输入：40Cr步骤3.填写材料属性Density密度Youngs Modulus弹性模量Poissons Ratio泊松比步骤4.Return Project回到工程项目管理窗口第23页/共41页双击B4，Model进入Static StructuralMechanical第24页/共41页在模型树中选中零件111分配材料Assignment选择Gray Cast Iron第25页/共41页（4）划分网格Mech(网格)，默认自动划分Sizing(网格尺寸)Relevance Center(相关度中心)，控制网格疏密，一般选Medium(中等)Element Size(单元长度)，可输入任何尺寸第26页/共41页（5）定义约束、载荷约束：选中Static Structural(B5)Supports(约束)Fixed Support(固定约束)，常用选中需要约束的面Apply(应用)第27页/共41页约束类型：Fixed Support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Frictionless Support无摩擦约束：约束面法向约束，切向自由Cylindrical Support圆柱面约束：控制圆柱面的径向、轴向、切向自由度Elastic Support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第28页/共41页载荷：选中Static Structural(B5)Loads(载荷)Force(力)选中需要加载的面，输入载荷值Apply(应用)第29页/共41页载荷类型：Force力载荷Bearing Load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Remote Force远端载荷：远端加载，可先定义局部坐标系Bolt Pretension螺栓预紧载荷：模拟螺栓连接第30页/共41页（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)第31页/共41页应力值：选中Solution(B6)解Stess(应力)Equivanlent(von-Mises)等效应力(第三强度理论)Solve(求解)第32页/共41页（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Print Preview报告预览Report Preview动画显示Animation第33页/共41页预应力模态分析把Analysis Systems(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第34页/共41页选中Modal(C5)Analysis Setting(分析设置)设置阶数Max Modes to Find:10第35页/共41页选中Solution(C6)Solve第36页/共41页在Graph(图表)区域右键-Select AllCreat Mode Shape Results第37页/共41页选中Solution(C6)Evaluate All Results(评估所有结果)第38页/共41页查看每一阶对应的振型零件设计时尽量远离这些频率第39页/共41页 第40页/共41页感谢您的观赏！感谢您的观赏！第41页/共41页