工程数据与几何模型分析

静力结构分析的求解步骤如下：

1.工程数据

在线性结构静力学分析中，材料属性必须输入弹性模量和泊松比。如果施加了惯性载荷，必须输入材料的密度，如果施加了温度载荷，还必须输入材料的线膨胀系数。双击分析项目中的【Engineering Data】选项，进入如图5-2所示的材料参数设置界面，可输入或者从材料库中选择材料。

图5-2 双击【Engineering Data】选项

2.几何模型

在ANSYS Workbench的静力结构分析中支持的几何模型类型包括实体、面体、线体和点质量4种。

✧ 实体：实体中程序默认的单位为10节点的四面体单元及20节点的六面体单元。

✧ 面体：面体首先需要确定其厚度，然后采用4节点的四边形单元划分网格。

✧ 线体：首先在DM里定义线体的截面和方向，线体实际采用的是2节点单元划分网格，该单元支持截面定义及其偏置。

✧ 点质量：点质量只能与面体一起使用，并假设它们之间没有刚度。点质量是指在模型中添加一个质量点来模拟结构中没有明确建模的重量体。用户可在自定义的坐标系中指定（x、y、z）坐标值或通过选择顶点/边/面指定质量点的位置。

（1）体属性 选择几何模型下的体，可在【体】详细设置窗口中指定属性，如图5-3所示。

图5-3 【体】详细设置窗口(www.xing528.com)

✧ Graphics Properties（图形属性）：可视化（Visible）、透明度（Transparency）、颜色（Color）等。

✧ Definition（定义）：是否抑制体（Suppressed）、刚性行为（Stiffness Behavior）、坐标系（Coordinate System）、参考温度（Reference Temperature）。

注意：刚性行为为Rigid，静力分析中仅考虑惯性载荷，可通过关节载荷施加到刚体上，刚体输出结果为零件的全部运动和传递力。如果为Flexible，包括非线性行为，如大变形或超弹等，计算时间将显著增加，因此如果可能可采用简化模型将三维结构转变为二维平面应力、平面应变或轴对称模型进行分析。

✧ Material（材料）：对不同的体分配在工程数据中定义的材料（Assignment），指定是否包含非线性效应（Nonlinear Effects）及热应变效应（Thermal Strain Effects）。

✧ Bounding Box（边界盒）：指定模型的空间范围，给出X、Y、Z的长度。

✧ Properties（属性）：统计几何属性，包括体积、质量、质心、惯性矩等。

✧ Statistics（统计）：显示该对象网格模型的统计结果，包括节点数、单元数和网格质量。

（2）点质量 点质量用于模拟没有确切几何模型的质量。

在【Outline（分析树）】中选择【Geometry】节点，单击【Geometry】工具栏上的【Point Mass】按钮，在【Detail of“Point Mass”】列表中的【Geometry】表示点质量与实体模型的连接位置，在【X Coordinate】和【Y Coordinate】文本框中定义点质量模型的质心位置，在【Mass】中输入点质量大小，如图5-4所示。

图5-4 点质量

提示：点质量只受加速度、重力加速度和角加速度的影响，本身不存在转动特性。点质量的材料属性只需定义杨氏模量以及泊松比。