ANSYSWorkbench入门培训解析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,一、力学知识点回顾,二、,ANSYS Workbench,入门培训,第1页/共41页,一、力学知识点回顾第1页/共41页,1,一、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,一、力学知识点回顾强度、刚度第2页/共41页,2,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.强度：物体在外力作用下抵抗破坏的能力。第3页/共41页,3,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.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,4,a.,应力,(Stress),：单位面积所承受的作用力。,=F/A,应力单位,Pa,，,1Pa=1N/m,2,工程中常用单位,MPa,，,1MPa=10,6,Pa=1N/mm,2,b.,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/L,0,应变是无量纲量。,第5页/共41页,a.应力(Stress)：单位面积所承受的作用力。第5页/共,5,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=9.7,b.,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,a.泊松比(PRXY)：材料横向应变与轴向应变的比值。第6页,6,MPa,弹性模量 泊松比 强度极限,b,屈服极限,s,45,钢,209000 0.269 600 355,40Cr 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,MPa 弹性模量 泊松比,7,材料应力应变图,第8页/共41页,材料应力应变图第8页/共41页,8,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,3,5,2.,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,1.5,2.2,第9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,9,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,模态 模态：机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定,10,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,ANSYS Workbench12.0 入门培训1.软件安装,11,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,Pro/E4.0启动文件和完整安装路径（Pro/E2.0,12,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,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A,13,第14页/共41页,第14页/共41页,14,2.,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,A2,Geometry,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,2.启动Workbench（两种方式）双击A2Geometr,15,3.,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,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,16,（,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,（1）建模-印记面的创建便于约束定义时用作支撑面，第17页/,17,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Draw草绘第18页/共41页,18,进入尺寸标注,Dimensions,步骤,1.,点击,General,标注线段长度,H1,、,V2,Horizontal,标注水平间距,H3,Vertical,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,进入尺寸标注Dimensions第19页/共41页,19,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,步骤1.Imprint Faces第20页/共41页,20,（,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,（2）选择分析模块以静力学分析为例第21页/共41页,21,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,添加灰铸铁(系统中已存在的材料)（3）添加材料属性第22页/,22,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,添加40Cr(系统中不存在的材料)第23页/共41页,23,双击,B4,，,Model,进入,Static StructuralMechanical,第24页/共41页,双击B4，Model第24页/共41页,24,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,在模型树中选中零件111第25页/共41页,25,（,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,（4）划分网格Mech(网格)，默认自动划分第26页/共41,26,（,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,（5）定义约束、载荷约束：第27页/共41页,27,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/m,3,第28页/共41页,约束类型：Fixed Support固定约束：限制所有自由度,28,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：第29页/共41页,29,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,载荷类型：Force力载荷第30页/共41页,30,（,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,（6）添加后处理结果变形量：第31页/共41页,31,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,应力值：第32页/共41页,32,（,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