基于ANSYS Workbench的出风面板卡扣结构强度分析及应用
基于ANSYS Workbench的玻璃面板承载力分析
摘要：本文采用ANSYS Workbench有限元分析软件对玻璃面板的结构承载力进行了数值模拟，分别采用SHELL和SOLID等单元对给定模型进行计算，并将模拟结果和实际检测数据进行了对比分析。
本文还对适合玻璃承载力分析的几种常用单元进行了讨论。
关键字：有限元；玻璃；载力1 前言1.1 玻璃面板结构承载力设计玻璃面板是建筑幕墙的主要结构构件，一方面起到围护结构的作用，另一方面承担传递风荷载和其它荷载的作用。
近年来频繁反生玻璃坠落伤人事故，因此对其进行可靠的数值模拟计算至关重要。
我国现行规范[4]对玻璃的计算提出了数值计算方法，并通过折减系数修正小挠度理论与实际工程的偏差。
但弯曲应力和挠度采用相同的折减系数与客观实际存在误差，因此对于较大工程或重要工程需采用更为精确的方法进行计算，本文以四边简支矩形板为例，探讨ANSYS有限元方法对玻璃承载力的数值模拟技术。
关于任意三角形等异形玻璃面板的承载力计算，可参照文献[1,5]进行。
1.2 ANSYS软件进行有限元分析的方法计算机辅助工程技术（CAE）已经得到越来越广泛的使用，CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法（FEM）、边界元法（BEM）和有限差分法（FDM）等。
每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构静力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等领域。
目前常用的分析软件有ANSYS、SAP20 00、ETABS、STAAD、MIDAS和MIDAS等，国产软件主要有PKPM、3D3S和MTS等。
在ANSYS的高版本中，提供多种建模分析手段，比较常用的方法有：GUI可视化方法、APDL语言方法和通过Workbench的DesignModeler建模分析方法。
GUI可视化分析方法比较传统，有很多资料可供参考[2]，对有限元分析的控制比较细致，但学起来比较复杂，可视化效果也不够理想。
APDL语言分析方法是由类似于FORTRAN 77 的程序设计语言部分和1000多条ANS YS命令组成。
AnsysWorkbench在卡扣装配分析中的应用
网格单元的大小 ,也可以根据精度和速度的要求 ,自定
义网格的大小 。本文采用自由网格划分卡扣模型 。
215 模型分析模式类型和参数的设置
AnsysWorkbench有静态结构 、模态分析和随机振
动等多种分析模式 。一般根据模型施加的载荷类型
和分析结果选择合适的分析模式 。卡扣装配属于静
态大变形 ,选择允许大变形的静态结构模式 。其中 ,
配采用手动设定接触区域的方法 ,设定悬臂卡扣为面
接触关系中的接触体 ,定位件为目标体 ,接触面之间
的摩擦因数为 013。
214 卡扣模型网格的划分
模型网格划分是将几何形体离散成单元和节点
的过程 。在 Ansys Workbench中一般使用自由网格划
分 ,系统根据模型的体积 、曲率和复杂程度等自动设定
现代制造工程 2008年第 8期
CAD /CAE /CAPP /CAM
An sysW orkbench在卡扣装配分析中的应用
纪海慧 (上海理工大学机械学院 ,上海 200093)
摘要 :介绍基于 AnsysWorkbench的卡扣装配分析方法和步骤 。用 Ansys Workbench软件可以方便地计算卡扣中的应力 和应变 ,动态显示装配过程 ,生成计算结果曲线图 。与常用简化公式计算相比 , Ansys Workbench的计算结果更精确 。该 分析方法具备较大的扩展性 ,对同类应用的设计具有指导意义 。 关键词 : AnsysW orkbench;卡扣 ;应变分析 中图分类号 : TH16 文献标识码 : B 文章编号 : 1671—3133 (2008) 08—0048—03
基于ansys workbench的新型盘式制动器的强度分析和模态分析
机械 2020 年第 1 期 第 47 卷机械·23·基于 ANSYS Workbench 的新型盘式制动器 的强度分析和模态分析曾昱皓，谢松成，杨荣松（四川大学 机械工程学院，四川 成都 610065）摘要：为了研究新型盘式制动器在工作过程中受到制动力的应力应变状况以及力学性能，通过 SolidWorks构建了某种新型盘式制动器的三维模型，然后根据有限元原理，运用有限元分析软件 ANSYS Workbench对其进行静应力分析，得到制动器主要零部件应力、变形变化规律和应力、变形最大时刻云图以及其各部件的应力大小，并对产生应力集中的地方进行改进。
同时提出了改变过渡圆半径的方法，并对其进行分析验证，为该盘式制动器的优化设计及动力学分析提供了理论基础。
通过对装配体进行模态分析，得到其前 6 阶固有频率和振型。
通过计算分析得到结果验证了该制动器在制动过程中不会发生共振，结构安全可靠，能满足实际工况要求。
关键词：盘式制动器；ANSYS Workbench；静应力分析；模态分析中图分类号：O242.2文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1006-0316.2020.01.004文章编号：1006－0316 (2020) 01－0023－06Strength Analysis and Modal Analysis of a New Disc Brake Based on Ansys Workbench ZENG Yuhao，XIE Songcheng，YANG Rongsong( School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China ) Abstract：In order to study the stress-strain condition and mechanical properties of a new disc brake during braking, a three-dimensional model is constructed by SolidWorks and analyzed with ANSYS Workbench based on the finite element principle. Static stress analysis is carried out to obtain the stress and deformation law of the main components of the brake and the maximum moment of stress and deformation. With the stress of each component obtained, improvement is made where the stress concentration occurs. At the same time, the method of changing the radius of the transition circle is proposed. With analysis and verification of the method, it provides a theoretical basis for the optimal design and dynamic analysis of the disc brake. Through the modal analysis of the assembly, the first six natural frequencies and modes are obtained. The results of calculation and analysis prove that the brake does not resonate during the braking process, and the structure is safe and reliable, which can meet the requirements of actual working conditions. Key words：disc brake；ANSYS Workbench；static stress analysis；modal analysis本文研究的是中大型盘形林谢制动器。
基于ANSYS Workbench的风力机流固耦合分析
基于ANSYS Workbench的风力机流固耦合分析周海栋;张艳伟;王博超;庞伟【摘要】利用ANSYS Workbench软件对2 kW的风力机进行流固耦合分析,得到风场风速、叶片所受风压、叶片变形、应力应变等有限元分析结果.同时对叶片本身、叶片在风场中静止及旋转情况下进行模态分析,并进行比较.ANSYS已将流体软件CFX整合到Workbench中,利用Workbench对风机进行流固耦合分析可在软件内部完成多物理场数据传递,方便实用.得到的风场信息、叶片应力云图及叶片的模态分析为叶片的优化设计及研发工作提供直接数据,从而减少产品开发周期,降低开发成本.%Fluid-solid coupling analysis of wind turbine is carried out by ANSYS Workbench.The wind speed,pressure,the blade's deformation,stress and strain are obtained.Modal analysis of the blade itself and the blade in wind field with or without rotation are carried out and compared.With the CFX integrated into Workbench,it is convenient for internal data transmission between multi-physics fields.The information about the wind site,the equivalent stress of the blade and the modal analysis provide reference for the optimization design and further research of the blade.The development cycle is shortened and the cost of development is cut down.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2013(030)005【总页数】5页(P314-318)【关键词】风机叶片;有限元;流固耦合分析;模态分析【作者】周海栋;张艳伟;王博超;庞伟【作者单位】河北工程大学装备制造学院,河北邯郸056038;河北工程大学机电工程学院,河北邯郸056038;中国石油天然气股份有限公司河北沧州销售分公司,河北沧州 062450;西山煤电集团官地矿,山西太原030022【正文语种】中文【中图分类】TK83叶片是风力发电机组的关键部件之一，它的设计直接影响到风能的利用效率。
基于ANSYS的风力发电机塔架门框的强度分析及优化
基于ANSYS的风力发电机塔架门框的强度分析及优化汪亚洲，黎旋（河海大学，南京210098）摘要：塔架支撑机组传递动力及载荷，是风力发电机组的重要零件，塔架的可靠性直接影响着整机的可靠性、可利用率及发电量。
由于塔架门框处受载情况复杂，工程中采用有限元法对塔架门框进行强度分析。
在ANSYS软件平台下建立了塔架门框的有限元分析模型，计算了塔架门框处的静强度，根据计算结果对塔架门框的尺寸进行了优化，优化后塔架门框的安全裕度有了显著提高。
关键词：风力发电；塔架门框；有限元；强度；优化中图分类号:TK83文献标志码:A文章编号：1002-2333（2019）09-0060-03 Strength Analysis and Optimization of Wind Turbine Tower-door Based on ANSYSWANG Yazhou,LI Xuan(Hohai University,Nanjing210098,China)Abstract:The tower support unit transmits power and load,which is an important part of the wind turbine.The reliability of the tower directly affects the reliability,availability and power generation of the whole machine.Due to the complicated loading situation at the frame of the tower frame,the finite element method is used in the project to analyze the strength of the tower door frame.The finite element analysis model of the tower door frame is established under the ANSYS software platform.The static strength of the tower door frame is calculated.The size of the tower door frame is optimized according to the calculation results.The safety margin of the optimized tower frame has been significantly improved. Keywords:wind power generation;tower frame;finite element;strength;optimization0引言塔架支撑机组用于传递载荷，是风力发电机组中的重要组成部件[1]，为了方便人员进出，在塔底需要开门框进行补强，由于此处为塔架最薄弱点，所以需要对塔架门框的强度进行校核。
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化
学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。
它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。
本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。
1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。
它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。
1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。
（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。
（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。
在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。
（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。
此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。
（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。
（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。
Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。
我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。
基于ANSYS Workbench的焊缝强度计算分析及实验研究
基于ANSYS Workbench的焊缝强度计算分析及实验研究杨天玲;陈义东
【期刊名称】《机电技术》
【年(卷),期】2022()1
【摘要】文章建立了两种桁架端部焊接结构的仿真模拟模型,利用Workbench的接触处理方法,设置合理的接触类型,将两种模型的仿真模拟值与试验值进行对比,两者吻合度较高。
研究结果表明:两种建模方式均具有可行性,该模拟计算方法契合实际焊接结构,可靠性较高,可为下一步对此类结构进行优化奠定基础,也为焊缝的计算提供了一种可行的模拟方法。
【总页数】3页(P2-4)
【作者】杨天玲;陈义东
【作者单位】浙江机电职业技术学院智能制造学院;中国联合工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG407
【相关文献】
1.基于Ansys Workbench的卧辊磨辊轴强度计算
2.基于ANSYS Workbench的轴套表面裂纹应力强度系数有限元分析研究
3.基于ANSYS Workbench的六轴机械手焊缝打磨的有限元分析
4.基于Ansys Workbench激光焊接热固耦合数值计算与实验研究
5.基于ANSYS Workbench的高压开关断路器传动机构强度仿真计算
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ansys实验强度分析报告
ansys有限元强度分析一、实验目的1 熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；2 掌握有限元软件ANSYS的基本操作；3 对有限元分析结果进行正确评价。
二、实验原理利用ANSYS进行有限元静力学分析三、实验仪器设备1 安装windows XP的微机；2 ANSYS11.0软件。
四、实验内容与步骤1 熟悉ANSYS的界面和分析步骤；2 掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；3掌握ANSYS求解和后处理的一般方法；4 实际应用ANSYS软件对六方孔螺钉头用扳手进行有限元分析。
五、实验报告1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤；答：（1）选取单元类型为92号；（2）定义材料属性，弹性模量和泊松比；建立模型。
先生成一个边长为0.0058的六边形平面，再创建三条线，其中z向长度为0.19，x向长度0.075，中间一段0.01的圆弧，然后把面沿着三条线方向拉伸，生成三维实体1如题中所给形状，只是手柄短了0.01；把坐标系沿z轴方向平移0.01，再重复作六边形面，拉伸成沿z轴相反方向的长为0.01的实体2；利用布尔运算处理把实体1和2粘接成整体。
（4）划分网格。
利用智能网格划分工具划分网格，网格等级为4级。
（5）施加约束。
在扳手底部面上施加完全约束；（6）施加作用力。
在实体2的上部面上施加344828pa（20/（0.01*0.0058））的压强，在实体2的下部面的临面上施加1724138pa(100/0.01/0.0058)的压强；（7）求解，进入后处理器查看求解结果，显示应力图。
2）对扳手零件有限元分析结果进行评价；答：结果如图所示：正确的显示出了受力的最大位置及变形量，同时给出了各处受力的值，分析结果基本正确，具有一定的参考意义。
六、回答下列思考题1.什么是CAE技术？答：CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。
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基于ANSYS Workbench的出风面板卡扣结构强度分析及应用
发表时间：2017-10-19T15:50:41.847Z 来源：《防护工程》2017年第16期作者：陈珠秀王振勇陈诚陈荣华
[导读] 对比公司现有空调面板卡扣装配结构可以发现：结构除了在尺寸上各有所区别之外。
珠海格力电器股份有限公司广东珠海 519070
摘要:应用ANSYS Workbench软件对空调面板的卡扣装配进行强度分析，直接生成计算结果云图，直观显示其最大应力，通过比较不同结构卡扣受力优劣，检验其设计的合理性。
避免在包装跌落实验中因为卡扣强度不足，导致卡扣断裂，零件失效。
该方法对产品结构强度优化设计，提高产品质量有一定指导意义。
关键词: 卡扣；应力分析；ANSYS Workbench结构强度
引言
空调柜机在长途运输以及搬运过程中不可避免出现颠簸和磕碰，常发现出风面板卡扣断裂现象，经常有客户反馈出风面板与后板间隙大，拆机发现卡扣有断裂，出风面板没拉紧后板导致间隙增大，导致质量问题。
为避免该类问题，柜内机空调产品量产前进行一系列包装跌落等实验验证，在跌落和跳跃踩踏实验中，发现出风面板卡扣有断裂；由于出风面板的卡扣是产品关键性结构，卡扣的断裂不仅影响产品装配外观，还影响产品结构强度甚至产品性能；当柜内机产品进行顶部超高跌落，出风面板受冲击向下进行滑移运动，而侧板、后板、蒸发器等组件因为重力的惯性将向上进行滑移，在这种相对滑移的过程中，侧板的槽对卡扣的反冲击作用力，结果导致卡扣受力断裂[1]。
在出风面板卡扣断裂情况中，主要是由此类跌落问题造成，此次也将以此类受力结果作为主要分析依据；本文应用ANSYSWorkbench软件对空调面板卡扣装配进行强度分析，指导产品设计。
1 出风面板卡扣建模
对比公司现有空调面板卡扣装配结构可以发现：结构除了在尺寸上各有所区别之外，卡扣开口模具滑块的出模也有所不同，分别是前端出模、内侧出模和后侧出模，模具斜顶出模各异，所以卡扣的结构强度在理论上有所区别，此次我们采用ANSYSWorkbench软件对三种不同出模方向卡扣装配结构强度进行对比分析,同时参考企标《注塑件设计规范》对加强筋结构的设计要求，同时为尽量避免卡扣装配结构在注塑过程中出现缩水问题，在加强筋结构设计时，出模料孔深度与卡扣侧向高度相同，确保卡扣外壁厚度相同，从而在注塑过程中避免严重缩水的情况出现，卡扣结构设计料厚需满足模具设计要求[2]。
这里对表1几种结构形态进行有限元分析比较其优劣。
2 空调面板卡扣的ANSYS Workbench分析
2.1 空调面板卡扣三维模型建立
1) 利用ANSYS Workbench的DesignModeler模块包含的建模工具手动建立模型。
该建模方式与AutoCAD建模类似，对处理一些简单的模型还是比较方便，复杂的模型处理比较费时间，但不建议在该软件中建模[3]。
2) 这里先在Creo2.0中建立卡扣三维模型，再转化为常用三维模型零件格式STP；为了提高在ANSYS中的求解速度, 复杂模型在导入前应删除对分析结果影响可忽略的特征, 如倒角、圆角等特征. 因为在ANSYS划分网格时,对于细小特征消耗的时间最多, 分析中对于不需关心的局部也会耗时过多，这里只建模卡扣装配以及卡扣附件模型的局小部分[4]。
2.2 施加载荷
为模拟产品在顶部在超高跌落中侧板与出风面板卡扣的受力状态，我们提取公司3种卡扣装配结构进行对比分析：这里设置固定卡扣的边界位移不变，设定一定相同的载荷大小和方向[5]。
确定载荷与约束条件后，采用ANSYS软件对3种卡扣形态进行对比分析，通过分析我们得出以下分析结果,详见表2。
对比分析在相同载荷作用下3种方案发现：内侧出模的卡扣装配结构的最大应力值明显要比前端和后侧出模卡扣装配结构的最大应力值要小，即内侧出模时卡扣装配结构强度要比前端以及后侧出模的卡扣装配结构强度要强；故通过评估卡扣侧向受力响应应力结果尽量避免设计为前端出模和后侧出模。
总结两种受力过程结果，综合评估发现：出风面板卡扣模具滑块采用内侧出模时的整体结构强度要明显优于其他方向出模的结构强度。
3 总结
通过采用ANSYS软件对比分析空调面板卡扣装配3种方案，从以上分析结果我们总结了以下3个结论：1) 卡扣装配模具滑块采用内侧出模时的卡扣装配结构强度明显比其他方向出模时的卡扣装配结构强度要强，即在卡扣结构设计中应避免前端和后端出模；
2) 卡扣拐角过渡设计时，应该采用加筋结构设计，增强根部的整体强度，从而改善扣整体结构强度；在设计时应优先设计为加筋结构；
3) 综合3种卡扣装配结构在应力分析，设计卡扣装配时应避免采用后端出模，优先选用内侧出模，当内侧方向无法出模时可采用前侧出模；
综上所述：依据对比分析结果，当卡扣滑块采用内侧出模时比采用后侧出模和前端出模的卡扣最大应力都要小；加上对比内侧出模的两种拐角过渡结构对结构的影响，使用内侧出模时的整体结构方案强度较好，可以有效提高空调面板卡扣整体结构强度。
参考文献：
[1]保罗R博登伯，冯连勋，译.塑料卡扣连接技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[2]郝伟,张洪,郝永福.有限元法在接触问题中的应用[J].机械管理开发, 2005(2).
[3]凌桂龙.ANSYS Workbench[M].北京:清华大学出版社.
[4]刘国庆,杨庆东.ANSYS工程应用教程[M].北京:中国铁道出版.
[5]任重.ANSYS实用分析教程[M].北京：北京大学出版社，2003.。