现代设计方法

6 第2章模型过程 1启动AnsysWorkbench 13.0并建立分析项目 （1）在“开始”菜单中执行ANSYS 13.0Workbench 13.0命令。 （2）在ANSYSWorkbench主界面中选择Units（单位）Metric（kg,mm,°C,mA,N，mV）命令，设置模型单位,如图2.1.1所示：

图2.1.1设置单位 （3）在ANSYS Workbench的工具栏中单击Save按钮，保存项目工程名为lianjieban。 （4）双击主界面Toolbox（工具箱）中的Component Systems Geometry（几何体）选项，即可在项目管理区创建分析项目A，如图2.1.2所示。

图2.1.2 创建分析项目A 图2.1.3 创建分析项目 7

（5）在工具箱中的Analysis Systems Static Structural上按住鼠标左键拖到项目管理区中，当项目A的Geometry呈红色高亮显示时，放开鼠标创建项目B，此时相关联的数据可共享，如图2.1.3所示。 2导入几何模型 （1）在A2栏的Gemetry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry Browse命令，如图2.2.1所示，此时会弹出“打开”对话框。

图2.2.1 导入几何体 （2）在弹出的“打开”对话框中选择文件路径，导入lianjieban几何体文件，如图2.2.2所示，此时A2栏Geometry后的？变√，表明实体模型已经存在。 图2.2.2完成导入几何体 8

（3）双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入到MD界面，零件显示在图形窗口中，如图2.2.3所示。 图2.2.3 DM界面 （4）单击设计树中XYPLANE下的SKETCH1在出现的参数设置列表中单击参数R4前的小正方形，此时变为D，如图2.3.4所示，弹出命令对话框，在该对话框中输入Cutout.R4，如图2.3.5所示。

图2.2.3 定义尺寸参数 图2.2.4 输入名称 （5）单击DM界面上角的X（关闭）按钮，退出DM，返回到workbench主界面。 3 添加材料库 (1)双机项目B中的B2栏Engineering Data项，进入如图2.3.1所示的材料设置参数界面，在该界面即可进行材料参数设置。 9

（2）在界面的空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Engineering Data Sources（工程数据源）命令，此时的界面会变为如图2.3.2所示的界面。原界面窗口中的Outline of Schematic B2;Engineering Data消失，取代以

Engineering Data Sources及Outline of Favorites。 图2.3.1材料参数设置界面 图2.3.2 材料参数设置界面 （3）在Engineering Data Sources表中选择A3栏General Materials，然后单击Outline of General Materials表中B8栏+(添加)按钮，此时在C11栏中会显示标识，如图2.3.3所示，表示材料添加成功。 （4）同步骤（2），在界面的空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Engineering Data Sources命令，返回到初始界面中。 （5）根据实际工程材料的特性，在本例采用的是默认值。 （6）单击工具栏中的Return to Project按钮，返回Workbench主界面，材料库添加完毕。 10

图2.3.3添加材料 4添加模型材料属性 （1）双击项目管理区项目B中的B4栏Model项，进入Mechanical界面，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果观察等操作，如图2.4.1所示。

图2.4.1Mechanical界面 （2）在Mechanical界面中选择Units（单位） Metric（mm，kg，N，s，Mv,mA）命令，设置分析单位，如图2.4.2所示。 （3）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中Geometry选择下的Solid，在参数设置列表中给模型添加材料Stainless Stress，如图2.4.3所示，此时分析树Geometry前的？变为√，如图2.4.4所示，表示参数已经设置完成。

图2.4.3 设置单位图2.4.4 添加材料后的分析树 11

（4）在参数列表中的Properties中单击Mass前的小正方形，将其选中变为P，如图2.4.5所示，表示将模型质量作为输出的优化参数。

图2.4.5参数设置列表 5 划分网格 （1）选中分析树中的Mesh项，单击Mech工具栏中Mesh Control（网格控制） Sizing（尺寸）命令，为网格划分添加尺寸控制，如图2.5.1所示，此时会在分析树中出现如图2.5.2所示的Sizing项。 （2）单击图形工具栏中选择模式下的Single Select（点选），如图2.5.3所示，然后再单击（选择面）按钮。 12

2.5.1 添加尺寸控制

2.5.2 分析树2.5.3选择面 （3）在图形窗口中选择如图2.5.3所示的面，在参数设置列表中单击Geometry后的Apply按钮，完成边的选择，设置Element Size为4mm，如图2.5.4所示。

图2.5.4 参数设置列表 13

（4）在Outline（分析树）中的Mesh选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Generate Mesh命令，此时会弹出如图2.5.5所示的进度显示条，表示网格正在划分，当网格划分完成后，进度条自动消失，最后的网格效果如图2.5.6所示。

图2.5.5网格划分图2.5.6 网格划分效果 6 施加约束与载荷 （1）选中分析树中的Static Structural（B5）项，单击Enviroment工具栏中supports（约束） Fixed Support（固定约束）命令，为模型添加约束，如图2.6.1所示。

图2.6.1添加约束 （2）单击图形工具栏中选择模式下的Single Select（点选），如图2.6.2所示，然后再单击（选择面）按钮。 14

（3）在图形窗口中选择图2.6.3所示的面，在参数设置列表中单击Geometry后的Apply按钮，完成面的选择。 （4）单击Environment工具栏中Loads（载荷） Bearing Load（轴承载荷）命令，为模型施加轴承载荷，如图2.6.4所示。

图2.6.3选择面图2.6.4施加压力 （5）单击图形工具栏中选择模式下的Single Select（点选），如图2.6.5所示，然后再单击（选择面）按钮。

图2.6.5选择面 图2.6.5施加载荷后的面 （6）在参数设置列表中单击Geometry后的Apply按钮，完成面的选择，设置Coordinate System为Global Coordinate System，并设置X Component为11N，同时将其选择作为输入优化参数，如图2.6.6所示，此时选择的面如图2.6.7所示。

图2.6.7施加载荷后的效果图 15

7结果后处理（设置求解项） （1）选择Mechanical界面左侧Outline（分析树）中的Solution(B6)选项，此时会出现如图2.7.1所示的Solution工具栏。

2.7.1 Solution工具栏 （2）求解等效应力，选择Solution工具栏中的Stress（应力） Equivalent（vov-Mises）命令，如图2.7.2所示，此时在分析树中会出现Equivalent Stress（等效应力）选项。

图2.7.2添加应力求解项 图2.7.3 设置优化参数 16

（3）在出现的参数设置列表中选中Results后的Maximum项作为优化参数，如图2.7.3所示。 （4）选择Solution工具栏中的Deformation（变形） Total（总变形）命令，如图2.7.4所示，此时在分析树中会出现Total Deformation选项。 （5）在出现的参数设置列表中选中Results后的Maximum项作为优化参数，如图2.7.5所示。

图2.7.4添加应变求解项 图2.7.5添加应变求解项 8 求解并显示求解结果 （1）在Outline（分析树）中的Static Structual（B5）选项上单击鼠标右键，在弹出的快捷惨淡中选择Solve命令，此时会弹出进度显示条，表示正在求解，当求解完成后进度条自动消失，如图2.8.1所示。

图2.8.1求解 17

（2）应力分析云图，选择Outline（分析树）中Solution（B6）下的Equivalent Stress选项，此时在图形窗口中会出现如图2.8.2所示的应力分析云图。

图2.8.2应力分析云图 （3）总变形分析云图，选择Outline（分析树）中Solution（B6）下的Total Deformation选项，此时在图形窗口中会出现如图2.8.3所示的总变形分析云图。

图2.8.3 总变形分析云图 （4）单击Mechanical界面右角上的X(关闭)按钮退出Mechanical，返回到Workbench主界面，此时项目管理区中显示的分析项目均已完成，如图2.8.4所示。

图2.8.4项目管理区中的分析项目