ANSYS Workbench 的一个简单的结构分析实例

这个实例的主要目的是让不太熟悉ANSYS Workbench的人了解利用ANSYS Workbench分析的一个大概流程。我用的软件版本是ANSYS Workbench11.0，如果你用的不是这个版本，其中的菜单和命令可能会有所不同。

        下面所使用的实例是Ansys 帮助文档中一个非常经典的例子。在11.0版本中在Release 11.0 Documentation for ANSYS/ANSYS Tutorials/Structual Tutorial下面。这里我也不做翻译了直接拷贝过来。不过有一点需要注意的是，在Ansys Workbench中圆并不是用四条圆弧来表示的，因此这个例子中的载荷难以按照要求在Ansys Workbench中施加，不过在Ansys Workbench中提供了一个轴承载荷，与这个载荷相似，只不过这个载荷的两侧的压力均为0。因此会和Ansys所得到的结果在载荷施加处略有不同，但是对于这个问题并不影响，原因是危险区域不在这里。经过计算垂直方向的等效载荷为134.59lbf（精确值为20+360/pi，有兴趣的可以用微积分算一下）。

材料参数（单位均为英制）。杨氏模量：30e6 psi；泊松比：0.27；厚度：0.5 inch。

载荷：134.59lbf，方向向下。

Problem Description

This is a simple, single load step, structural static analysis of the corner angle bracket shown below. The upper left-hand pin hole is constrained (welded) around its entire circumference, and a tapered pressure load is applied to the bottom of the lower right-hand pin hole. The objective of the problem is to demonstrate the typical ANSYS analysis procedure. The US Customary system of units is used.

                              Now let's go!

1. 启动ANSYS Workbench。开始->程序->ANSYS11.0->ANSYS Workbench。启动后，界面如下。

                                                    ANSYS Workbench 启动界面

2. 进入几何建模模块。在ANSYS Workbench 启动界面中点击Geometry,进入几何建模模块，进入时，会弹出一个要求选择单位的对话框，这里我们选择inch,然后点OK按钮。此时界面如下：

3. 绘制草图。和其他CAD软件一样，平面图构造三维模型的基础。

       单击工具栏上的新建草绘按钮 ，新建一个草绘。将鼠标移动到右下角坐标系的Z轴上，此时会出现+Z的提示，直接单击鼠标左键便可定位到草绘平面。然后单击窗口左边的Skethcing标签，以便进行草绘。晚成后，界面如下：

草图的具体绘制步骤这里不详述，和许多CAD软件类似。建议先画出大概轮廓，然后施加约束，标注尺寸，再通过Modify修改尺寸的数值。最后的图形如下图所示：

绘制完草图以后，单击工具栏上方的Generate按钮，一个完整的草图便晚成了。

4. 生成实体。单击concept 菜单下的surfaces from sketches，然后再选择模型树的XYPlane的Sketch1,在属性栏里单击Apply按钮。如下图所示：

然后在属性窗口的Thickness栏中输入0.5。再单击工具栏上的Generate按钮，实体的建模便完成了。如下图所示：

5. 进入仿真环境。将窗口由Design Molder切换到Project。单击Anvanced Geometry Defaults，将Analysis Type由3-D改为2-D。如下图：

然后再单击上方红色的New simulation按钮。便进入了Simulation环境。

6. 仿真设置。先看一下你的simulation下的单位是什么，如果不是英制，再Units菜单下切换至英制的。接下来定义材料属性，在模型树窗口中选中我们刚才做的模型这里叫做surface body，在下面的属性窗口的Material栏中选择New material，然后在弹出的Engineering data窗口中输入杨氏模量和泊松比。如下图所示：

然后关闭该窗口。

单击工具栏上的New Analysis下的Static Structual。这是一个静态结构分析就被加近来了，显示在左边的模型树中。

施加约束，本例中只有一个约束，那就是左上方圆孔的位移全部被限制。方法是单击工具栏上的Supports下的Fixed Support,然后切换到边的选择模式（通过单击 ），选择左上方内圆孔的边，单击属性窗口中的Apply按钮。约束就施加好了。

施加载荷。选择Loads下的Bearing Load，选择右下方内圆孔的边，单击Apply。将属性窗口的Defined by栏属性改为Components，然后在Y Component栏中输入-134.59。

这里我们想得到的是应力分布和变形后的位移。

在模型树的Solution上单击右键，然后insert->stress->equivalent。再次在Solution上单击右键，insert->doformation->total。

最终图形如下：

然后单击工具栏上的Solve按钮，待求解完成后，便可以查看应力和位移的云图了。这里我将它们与Ansys做的结果进行了一下对比，如下图所示：

应力结果：

                                              ANSYS Workbench的应力结果

                             Ansys的应力结果

位移结果：