一文搞懂Ansys Workbench平面应力分析

文摘   2024-07-29 06:30   广东  
1 问题描述

平面应力问题适合于薄平板结构,受平行于平板方向的外力作用,如下图所示。我们可以做出假设Z轴方向无应力,即Z轴方向应力为0此时薄平板只受到XY轴方向的应力作用。

Ansys Workbench分析平面应力问题时,经常需要构建2D模型,并进行2D分析设置,必须激活2D分析类型。那么如何将分析类型由3D激活为2D?看完本文,你就彻底明白了。

2 几何建模

首先,采用Solidworks的曲面建模功能构建一个2D平面,如图1所示。点击前视基准面,绘制一个矩形草图—>插入—>曲面—>平面区域。 

Fig. 1 几何建模

特别需要注意的是,2D平面的草图必须选择前视基准面(即XY平面),如图2所示。

Fig. 2 前视基准面绘制草图

依次点击“文件”—>“另存为”,将2D平面保存为STP(推荐)或IGS格式,如图3所示。

Fig. 3 保存几何模型
3 模型导入
依次点击开始—>所有应用—>ANSYS—>Workbench,启动并进入Workbench界面,新建静力学分析(Static Structural),如图4所示。
Fig. 4 新建静力学分析
右击Geometry—>Import Geometry—>Browse—>选择构建的2D平面,将2D平面导入DM界面,如图5所示。

Fig. 5 导入几何模型

右击Geometry—>Edit Geometry in DesignModeler,进入DM界面,如图6所示。

Fig. 6 进入DM界面

设置Units为Millimeter。右击模型树中的Import1,选择Generate,生成2D平面,如图7所示。

Fig. 7 生成2D平面
4 激活2D
关闭DM界面,返回到Workbench界面,勾选菜单栏View中的Properties,右侧出现“Properties of Project Schematic”表格,如图8所示。

Fig. 8 打开“Properties of Project Schematic”

单击Geometry,右侧表格变为“Properties of Schematic:Geometry”,将表格最下方的Analysis Type由3D修改为2D,激活2D分析类型,如图9所示。

Fig. 9 激活2D分析类型
双击项目流程图Static Structural中的Model,进入Mechanical界面,如图10所示。

Fig. 10 进入Mechanical界面

单击模型树中的Geometry,在下方的2D Behavior中设置2D分析的问题类型,如图11所示。

Fig. 11 分析设置与求解
其余步骤与3D分析基本一致,本文不再一一操作,有兴趣可参考前期文章:ANSYS Workbench线性结构静力分析实例操作

Fig. 12 平面应力云图

5 注意事项

1)2D分析,需要在DM界面新建或打开一个面物体,或者从任意可以创建面物体的CAD软件中导入。

2)2D模型必须在XY平面内,2D平面物体可以使用,但是2D线状物体不可使用。

3)先激活2D分析类型,然后才能进入Mechanical,否则还是3D分析,并且不能再进行2D激活。一旦激活2D,则不可再把2D分析改成3D分析。

4)2D分析不能使用螺栓预紧载荷、线性压力、简单支撑、固定转动;压力只能施加在边界上;载荷和分析结果都是XY平面内的,没有Z方向上的分量。 

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