ANSYS Workbench 10 Training manual(中文练习手册)--DS WORKSHOP.pdf

ANSYS Workbench - DS 介绍介绍 Workshop 附录附录 February 13, 2004 Inventory #002022 WS-TOC-2 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement ANSYS Workbench DS介绍介绍 目录表目录表 1.No Workshop 2.DS基础基础W2-1 3.网格控制网格控制W3-1 4.线性结构分析线性结构分析W4-1 5.模态分析模态分析W5-1 6.热分析热分析W6-1 7.线性屈曲线性屈曲W7-1 8.结构优化结构优化W8-1 9.高级求解过程高级求解过程W9-1 10.参数管理器参数管理器W10-1 *所有模型联系都在所有模型联系都在ANSYS10.0进行进行 Design Simulation 基础基础 作业作业 2 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-2 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 注意注意 由于在第一个由于在第一个workshop中，已经针对中，已经针对DS的基本操作做出了详细 的讲解，而本教程目的在于使用户能够对 的基本操作做出了详细 的讲解，而本教程目的在于使用户能够对DS的基本功能更加熟悉的基本功能更加熟悉 (如菜单位置等如菜单位置等) ，因此接下来的，因此接下来的 workshops 将再不介绍过多的 细节问题。 将再不介绍过多的 细节问题。 整个整个workshops 的菜单路径可以如下表述的菜单路径可以如下表述: “First pick Second pick etc.”. Workshops首先介绍目标部分，接着是假设部分。首先介绍目标部分，接着是假设部分。 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-3 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 目的目的 使用应力向导使用应力向导(Stress Wizard), 建立 并求解结构模型的应力、变形和安全 系数 建立 并求解结构模型的应力、变形和安全 系数. 问题描述问题描述: 模型由一个表示控制盒的外壳的模型由一个表示控制盒的外壳的 Parasolid 文件组成文件组成(见图见图). 外壳受外 压作用 外壳受外 压作用(1 Mpa/145 psi). 外壳由铝合金制造外壳由铝合金制造. 我们的目的是验证该部件在特定的环 境下性能状况 我们的目的是验证该部件在特定的环 境下性能状况. July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-4 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 假设假设 在沉孔施加约束在沉孔施加约束,底部面设定为接触面底部面设定为接触面,内 表面使用无摩擦支撑约束 内 表面使用无摩擦支撑约束. 无摩擦支撑约束是一种施加在整个面的 法线方向上的约束 无摩擦支撑约束是一种施加在整个面的 法线方向上的约束.除了支撑面的正、负 法线方向 除了支撑面的正、负 法线方向, 这样的约束允许其余各方向的 平移 这样的约束允许其余各方向的 平移. 这是一种保守的方法这是一种保守的方法. July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-5 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 开始开始 1. 选择选择“A link to a geometry file on my computer or network” 并浏览到文件并浏览到文件“cover.x_t”. 2. 调入调入project “Cover” ，并由指导老师指定其位置，并由指导老师指定其位置. 3. “Open a new simulation based on the selected geometry” 4. 当当DS 启动后，选择 在启动后，选择 在 “Structural Simulation”下 的 下 的“Stress Branch Ductile Material”. July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-6 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 环境环境 载荷载荷:施加施加1MPa压力载荷作用在外壳压力载荷作用在外壳cover的的17个外表面个外表面 . July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-7 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 环境环境 支撑支撑: 如前面所述如前面所述,无摩擦支撑施加在模型的无摩擦支撑施加在模型的3个不同的地方个不同的地方. 注意注意: 所有无摩擦面的使用将引发如下警告所有无摩擦面的使用将引发如下警告: DS自动地将弱弹簧自动地将弱弹簧(weak springs )施加到结构模型中可能存在刚体 移动的位置 施加到结构模型中可能存在刚体 移动的位置. 对该模型进行边界条件检查时对该模型进行边界条件检查时, 应确认刚体移动已经获 得有效地限制 应确认刚体移动已经获 得有效地限制. 这样这样, 弱弹簧弱弹簧 (weak springs ) 就不会对结果产生影 响 就不会对结果产生影 响. 这个信息警告要求检查模型这个信息警告要求检查模型,并不指示求解无效并不指示求解无效. 这个弱弹簧这个弱弹簧(weak spring)功能可以由用户自己设定为功能可以由用户自己设定为 on或或off. July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-8 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 过程过程 设置单位系统设置单位系统: 1. 从主菜单找到从主菜单找到“Units Metric (mm, Kg, MPa, °°C, s). July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-9 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 过程过程 2. 从从Simulation Wizard选择选择 “Verify Material”. 指定指定 “Material” 并选择并选择 “browse”然后选择然后选择 “Aluminum Alloy”. 注意注意: 在结构树中部件的分支 条上，材料选项已自动设定也 所选中的材料型号 在结构树中部件的分支 条上，材料选项已自动设定也 所选中的材料型号 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-10 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 过程过程 加载加载:选择选择17个外表面个外表面, 为了简化选择操作为了简化选择操作 3. 任选一个面任选一个面. 4. 点击点击 “adjacent”按扭直到其它按扭直到其它16个面也被选到该集合个面也被选到该集合.继续继续 3 4 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-11 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 过程过程 加载加载(续续): 5.从从 Simulation Wizard选择选择“Insert Loads”. 6.Structural Pressure. 7.在随继打开的在随继打开的 Details of “pressure”中输入中输入1 Mpa. 5 6 7 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-12 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 过程过程 支撑支撑 (沉孔沉孔): 8. 选择选择4个沉孔表面个沉孔表面 (图中是一个图中是一个1). 9. 从从Simulation Wizard选择选择“Insert Supports”. 10.Structural Frictionless Support 8 9 10 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-13 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 过程过程 支撑支撑 (内边内边): 11.选择凹进去的底面的一个表面选择凹进去的底面的一个表面. 点击点击 adjacent图标图标,把其它把其它7个面也添加到该选择 集合中 个面也添加到该选择 集合中. 12.从从 Simulation Wizard选择选择 “Insert Supports”. 13.Structural Frictionless Support 12 13 11 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-14 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 过程过程 支撑支撑 (底部底部): 14.选择凹陷部分的底面选择凹陷部分的底面. 15.从从SimWiz选择选择“Insert Supports”. 16.Structural Frictionless Support 14 15 16 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-15 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 求解求解 17.从从 SimWiz选择选择“Solve”. 如下图所示，我们可以通过点击视图界面上部 的 如下图所示，我们可以通过点击视图界面上部 的solve图标，直接进行求解图标，直接进行求解.另外另外,也可以点 击右边的树形菜单 也可以点 击右边的树形菜单(如右图所示如右图所示) 中任意一分 支条，并选择 中任意一分 支条，并选择“solve”. 17 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-16 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 作业作业2 结果结果 18.从从 SimWiz 选择选择 “View Results”. 然后所出现的提示将指导用户 达到求解分支条 然后所出现的提示将指导用户 达到求解分支条. 选择不同的结果分支，将能显示出结果情况选择不同的结果分支，将能显示出结果情况(见 下页 见 下页). 18 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-17 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 结果结果 绘出模型的变形，常常可以给结果分析提供一种检查的方式绘出模型的变形，常常可以给结果分析提供一种检查的方式. 确 认变形的大致特性 确 认变形的大致特性(方向和大小方向和大小)有利于避免模型建立中的明显错 误 有利于避免模型建立中的明显错 误,常常也使用动画常常也使用动画. July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-18 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 2 - Design Simulation 基础基础 . . .作业作业2 结果结果 查看了应力结果后查看了应力结果后,详述详述safety tools、 plot safety factors和和 margins . 注意注意,两个失效理论预测最小安全系数两个失效理论预测最小安全系数safety factor Refinemnet”. 9 10 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 3 网格控制网格控制 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-16 . . .作业作业3 网格细化网格细化 细化网格是一个能设定积分点由细化网格是一个能设定积分点由1至至3的划分工具的划分工具,其值取为其值取为1时最 少的细化网格 时最 少的细化网格(也是粗糙也是粗糙),而值为而值为3时为最多的细化网格时为最多的细化网格(也是最细 化 也是最细 化),将网格细化值置为将网格细化值置为1,并再次并再次”Preview Mesh”. ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 3 网格控制网格控制 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-17 作业作业3 Mapped Faces 最后我们在模型的一表面上施加最后我们在模型的一表面上施加”Mapped face meshing”操作操作. “Mapped face meshing”通常用开接触分析中通常用开接触分析中,以确保在接触面 上有 以确保在接触面 上有”规则规则”的网格的网格.当需要获得较详细的接触结果时当需要获得较详细的接触结果时,常常要求高 质量的单元 常常要求高 质量的单元. 11.选择如图如示的圆柱表面选择如图如示的圆柱表面(另一圆柱面也可以另一圆柱面也可以) 11 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement Workshop 3 网格控制网格控制 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-18 . . .作业作业3 Mapped Faces 12.点击点击 “mesh” 分支条分支条,并点击鼠标右键并点击鼠标右键( RMB)并选择并选择 “Insert Mapped Face Meshing”. 再次点击再次点击“Preview Mesh”. Mapped Face MeshDefault Mesh 12 线性结构分析线性结构分析 作业作业4 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-2 作业作业4 目标目标 作业作业4 是一个由是一个由5个零部件组成的叶轮泵的装配体。我们主要的目 标是对此预带 个零部件组成的叶轮泵的装配体。我们主要的目 标是对此预带100N皮带轮载荷的装配体进行分析，并加以验证皮带轮载荷的装配体进行分析，并加以验证: 在加载后，叶轮变形不会超过在加载后，叶轮变形不会超过0.075mm. 环轴孔的塑料泵的外壳在使用中不会变形超出其材料的弹性极限环轴孔的塑料泵的外壳在使用中不会变形超出其材料的弹性极限. ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-3 作业作业4 假设假设 假设泵的外壳被紧紧地固定在泵体的尾端，因此可在固定面上施 加 假设泵的外壳被紧紧地固定在泵体的尾端，因此可在固定面上施 加“无摩擦支座约束无摩擦支座约束(Frictionless Support)”，来模拟其约束，来模拟其约束. 同样，可在相对轴孔的固定孔上施加同样，可在相对轴孔的固定孔上施加“无摩擦支座约束无摩擦支座约束 (Frictionless Support)”，用于模拟紧固螺栓的接触。（注：如 果需要获得在固定孔上的准确应力值，最好采用 ，用于模拟紧固螺栓的接触。（注：如 果需要获得在固定孔上的准确应力值，最好采用“Component only”支座。支座。 最后，在滑轮上施加螺栓载荷（最后，在滑轮上施加螺栓载荷（x=100N), 以模拟由皮带驱动的载 荷。螺栓载荷将为分布在与皮带接触的滑轮的表面（ 以模拟由皮带驱动的载 荷。螺栓载荷将为分布在与皮带接触的滑轮的表面（ Compression Only) ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-4 作业作业4 接触假设接触假设 对于此对于此Workshop，我们在，我们在DS中将有两种线性接触可被用，中将有两种线性接触可被用， “Bonded” 与与“No Separation”.在此分析中，重要的是明白与理 解包含与接触行为相关的所有假设。 在此分析中，重要的是明白与理 解包含与接触行为相关的所有假设。 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-5 作业作业4 起始界面起始界面 选取选取“A link to a geometry file on my computer or network” ，在资源管理器中选中文件，在资源管理器中选中文件 “Pump_assy3.x_t”. 调取调取 project “Pump_assy” ，其文件的路径由指 导教师指定 ，其文件的路径由指 导教师指定. 点击点击“Open a new simulation based on the selected geometry” 当当 DS启动后启动后, 点击窗口右上角的点击窗口右上角的”X”,以关闭模板菜 单 以关闭模板菜 单. 注注: 通过关闭菜单通过关闭菜单,我们将能在视图窗口中获得更大的空 间 我们将能在视图窗口中获得更大的空 间.并且并且,虽然我们能使用虽然我们能使用”SimWiz”来完成此来完成此 workshop,但仍须通过手工点击指令的方式来完成 操作 但仍须通过手工点击指令的方式来完成 操作. ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-6 作业作业4 前处理前处理 1. 设置工作系统单位制为公制毫米制设置工作系统单位制为公制毫米制. “Units Metric (mm, Kg, MPa, C, s)”. 2. 在目录树中点击泵外壳（在目录树中点击泵外壳（Part1). “Model Geometry Part 1”. 3. “Detail”浏览目录浏览目录 1 2 3 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-7 . . .作业作业4 前处理前处理 切换图示中前切换图示中前4个接触域为个接触域为”No Separation”. 4. 按住按住Shift键，同时点击前键，同时点击前4个接触命令条个接触命令条. 5. 从明细窗中将接触类型设为从明细窗中将接触类型设为 “no separation”. 将其余的接触域设置为将其余的接触域设置为“绑定（绑定（Bonded） ”. 4 5 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-8 作业作业4 环境环境 施加螺栓载荷施加螺栓载荷: 6. 点击点击“Environment”命令条命令条. 7. 点击如图所示的滑轮表面点击如图所示的滑轮表面. 8. 插入一个螺栓载荷插入一个螺栓载荷. “RMB Insert Bolt Load” 9. 在明细表中将在明细表中将 “Components” 设置为设置为“X = 100 N”. 7 6 8 9 ANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench - SimulationANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench ANSYS Workbench - - - - - Simulation Simulation SimulationSimulationSimulationSimulation Workshop Supplement 线性结构分析线性结构分析 July 3, 2006 Inventory #002022 WS2-9 . . .作业作业4 环境环境 10.点击泵外壳点击泵外壳 (part 1)上相对应的面上相对应的面. 11.插