ANSYS Workbench 2D分析(二) |
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前面已经了解了2D分析的一些基本知识,本节做一个简单的例子,加深对2D分析的认识。实体模型分析 为了做一个简单的对比,先来对实体模型进行简单的分析。注意建模的一些步骤,其主要如下: DM建模 在XY平面建立草图,然后使用拉伸命令形成实体模型。注意剪力草图几个简单的技巧 首先草图建立在XY平面内,使用草图绘制下的椭圆形绘制草图,使用约束下的对称命令约束草图沿着坐标轴对称。对称约束是先选择对称轴,然后选择几何元素。单击鼠标右键切换新的对称轴,推荐先约束关系再标注几何尺寸,这样几何形状不会发生太大的变化。拉伸厚度为0.02in,得到如下几何体: 划分网格 材料自己定一个,或者使用ASNSYS自带的材料数据。对该几何进行简单设置,可以划分较规则的网格。单击Mesh右键插入Face Meshing,选择一个Z轴方向的底面或者顶面,确认。单击mesh从明细栏选择临近和曲率,设置如下:边界条件 内环面施加800psi均布压力,正数表示指向几何体,压缩。打开分析设置下的弱弹簧,得到如下结果: 分析结果 整体变形 ![]() ![]() 等效应力 ![]() ![]() ![]() 因为构造面是建立在XY平面内,所以查看的剪切应力选择XY平面,从上图可见正应力与剪切应力是接近0的,符合平面应力分析模型。 面模型分析由于我们的实体几何建立在XY平面内,因此可以借助实体几何直接产生面体模型,用于平面应力分析,无需重新建立。 DM建模直接从概念建模菜单下选择Surfaces From Faces,然后选择Z方面的一个大的椭圆形面。图示所指的面是不满足要求的,我们需要的是模型完全落在XY平面内,而不是平行于XY平面的几何模型。因此,这里要选择模型的底面。 ![]() 我们将几何实体抑制掉,注意一定是抑制,而不是隐藏。隐藏只是视觉上观察不到,模型依然参加运算。 2D分析设置 ![]() 按照图示设置分析类型为2D,如果没有出现右侧的属性窗口,就从视图菜单【View】下勾选【Properties】 ![]() 根据图示可以设置2D分析的类型,默认是平面应力。之前说到的平面应力、平面应变、广义平面应变、轴对称都是在这里设置。 分析结果 边界条件一样,只不过选择的几何为内椭圆的边线,压力载荷大小没有变化,并且打开分析下侧的弱弹簧。整体变形![]() 等效应力 ![]() 上面的变形和等效应力误差是极小的,不到5%,有兴趣可以自己统计数值。 观察正应力与剪切应力的数值,方法还是如上面一样,这里法向应力可以直接选择面,很方便。![]() ![]() 可以观察到在2D分析中,垂直于几何体的正向应力为0。由于几何体是对称的,边界条件也是对称的,根据之前的学习,我们曾说过,分析结果是包含对称的。观察上面的分析解结果,无论是应力还是形变,都是对称的。这一个现象以后可以用于检验分析的模型与边界是否有问题。 对称模型分析 由于边界与几何都是对称的,我们可以用模型的一部分分析代替整个模型,在这个2D分析的基础上,更进一步简化分析。在以后的学习中再解释对称与反对称的相关内容,这里仅仅做一个感性认识。建立对称边界首先我们基于平面模型建立对称边界,通过DM的工具菜单【Tools】下的对称命令【Symmetric】软件自动设置对称边界。 ![]() ![]() 选择XY坐标平面之外的任意一个平面,作为对称平面,建立第一个对称边界,得到如下模型: ![]() 建立第二个对称边界,选择XY平面之外的,且不同于第一次边界的坐标面作为对称面,这里选择YZ平面作为第二个对称面: ![]() 定义边界条件 因为模型已经被限定刚体位移(两个对称边界),所以不用增加其余边界,就连前面的弱弹簧也无需打开,直接给定载荷值即可:![]() 注意到树型栏里面多了一项对称(红色矩形框内容),这里是由前面几何模型对称切分而自动生成的。 分析结果 整体变形 ![]() 等效应力 ![]() 注:仅记录学习FEM的一个过程,表达的是个人观点与认识,欢迎一起讨论学习。有疑问可以私,本号没有留言功能,无法互动。本人小白一枚,正在努力的路上。 ![]() |
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