ANSYSWorkbench18.0实例分析：解析与应用

1.启动Workbench 18.0

在“开始”菜单中执行ANSYS 18.0→Workbench 18.0命令。

2.创建结构静力分析

（1）在工具箱【Toolbox】的【Analysis Systems】中双击或拖动结构静力分析【Static Structur-al】到项目分析流程图，如图1-2所示。

（2）在Workbench的工具栏中单击【Save】，保存项目实例名为Leaf spring.wbpj。工程实例文件保存在D：\AWB\Chapter01文件夹中。

3.创建材料参数

（1）编辑工程数据单元：右键单击【Engineering Data】→【Edit】。

（2）在工程数据属性中增加新材料：【Outline of Schematic A2：Engineering Data】→【Click here to add a new material】，输入新材料名称60CrMnBa。

（3）在左侧单击【Physical Properties】展开→双击【Density】→【Properties of Outline Row 4：60CrMnBa】→【Density】=7850kg/m³。

图1-2 创建结构静力分析

（4）在左侧单击【Linear Elastic】展开→双击【Isotropic Elasticity】→【Properties of Outline Row 4：60CRMNBA】→【Young’s Modulus】=2.05E+11Pa。

（5）【Properties of Outline Row 4：60CRMNBA】→【Poisson’s Ratio】=0.3。

（6）在左侧单击【Strength】展开→双击【Tensile Yield Strength】→【Properties of Outline Row 4：60CrMnBa】→【Tensile Yield Strength】=1.1E+09Pa。

（7）【Physical Properties】→双击【Tensile Ultimate Strength】→【Properties of Outline Row 4：60CrMnBa】→【Tensile Ultimate Strength】=1.25E+09Pa，如图1-3所示。

图1-3 创建60CrMnBa材料

（8）单击工具栏中的【A2：Engineering Data】关闭按钮，返回到Workbench主界面，新材料创建完毕。

4.导入几何模型

在结构静力分析上，右键单击【Geometry】→【Import Geometry】→【Browse】，找到模型文件Leaf spring.x_t，打开导入几何模型。模型文件在D：\AWB\Chapter01文件夹中。

5.进入Mechanical分析环境

（1）在结构静力分析上，右键单击【Model】→【Edit】，进入Mechanical分析环境。

（2）在Mechanical的主菜单【Units】中设置单位为Metric（mm，kg，N，s，mV，mA）。

6.为几何模型分配材料

在导航树里单击【Geometry】展开，然后选择所有几何实体，共8个体，接着单击【Multiple Selection】→【Details of“Multiple Selection”】→【Material】→【Assignment】=60CrMnBa，如图1-4所示。

图1-4 材料分配

7.定义局部坐标

（1）为主片钢板弹簧左端卷耳轴心创建局部坐标：在Mechanical标准工具栏中单击，选择Main.1左端卷耳轴心内表面；在导航树上右键单击【Coordinate Systems】，从弹出的快捷菜单中选择【Insert】→【Coordinate Systems】，其他默认，如图1-5所示。

（2）为主片钢板弹簧右端卷耳轴心创建局部坐标：在Mechanical标准工具栏中单击，选择Main.1右端卷耳轴心内表面；在导航树上右键单击【Coordinate Systems】，从弹出的快捷菜单中选择【Insert】→【Coordinate Systems】，接受自动命名Coordinate System 2，其他默认，如图1-6所示。

图1-5 左端卷耳轴心创建局部坐标

图1-6 右端卷耳轴心创建局部坐标

8.接触设置

（1）在导航树上右键单击【Connections】→【Rename Based On Definition】，重新命名目标面与接触面。

（2）选择所有接触对，单击【Details of“Multiple Selec-tion”】→【Definition】→【Behavior】=Symmetric，其他默认，如图1-7所示。

9.划分网格

（1）在导航树里单击【Mesh】→【Details of“Mesh”】→【Sizing】→【Size Function】=Proximity and Curvature，【Rele-vance Center】=Medium，【Min Size】=5.0mm，【Proximity Min Size】=5.0mm，【Max Face Size】=10.0mm，其他默认。

图1-7 接触行为设置(www.xing528.com)

（2）生成网格：选择【Mesh】→【Generate Mesh】，图形区域显示程序生成的六面体网格模型，如图1-8所示。

（3）网格质量检查：在导航树里单击【Mesh】→【Details of“Mesh”】→【Quality】→【Mesh Metric】=Skewness，显示Skewness规则下网格质量详细信息，平均值处在好水平范围内，展开【Statistics】显示网格和节点数量。

10.接触初始状态检测

（1）在导航树上，右键单击【Connections】→【Insert】→【Contact Tool】。

（2）右键单击【Contact Tool】，从弹出的快捷菜单中选择【Generate Initial Contact Re-sults】，经过初始运算，得到初始接触信息，如图1-9所示。注意图示接触状态值是按照网格设置后的状态，也可先不设置网格，查看接触初始状态。

图1-8 划分网格

图1-9 接触初始状态检测

11.施加边界条件

（1）在导航树上单击【Structural（A5）】。

（2）为主片钢板弹簧左端卷耳轴心面施加远端位移约束：在Mechanical标准工具栏中单击，选择Main.1左侧内表面，然后在环境工具栏中单击【Supports】→【Remote Displace-ment】，【Remote Displacement】→【Details of“Remote Displacement”】→【Scope】→【Coordinate System】=Coordinate System，【X Coordinate】=0mm，【Y Coordinate】=0mm，【Z Coordinate】=0mm；【Definition】→【X Component】=Free，【Y Component】=0mm，【Z Component】=0mm，Rotation X=0°，Rotation Y=Free，Ro-tation Z=0°，其他默认，如图1-10所示。

图1-10 左端卷耳轴心面远端位移约束

（3）为主片钢板弹簧右端卷耳轴心面施加远端位移约束：在Mechanical标准工具栏中单击，选择Main.1右侧内表面，然后在环境工具栏中单击【Supports】→【Remote Displace-ment】，【Remote Displacement】→【Details of“Re-mote Displacement”】→【Scope】→【Coordinate Sys-tem】=Coordinate System2，【X Coordinate】=0mm，【Y Coordinate】=0mm，【Z Coordinate】=0mm；【Definition】→【X Component】=Free，【Y Component】=0mm，【Z Component】=0mm，Rotation X=0°，Rotation Y=Free，Rotation Z=0°，其他默认，如图1-11所示。

图1-11 右端卷耳轴心面远端位移约束

（4）施加位移：在标准工具栏中单击，然后选择Auxiliary底面，接着在环境工具栏中单击【Supports】→【Displacement】→【Details of“Displacement”】→【Definition】→【Define By】=Components，【X Component】=0，【Y Component】=0mm，【Z Component】=-5mm，如图1-12所示。

图1-12 施加位移

（5）单击【Analysis Settings】→【Details of“Analysis Settings”】→【Solver Controls】→【Sol-ver Type】=Direct。

12.设置需要的结果

（1）在导航树上单击【Solution（A6）】。

（2）在求解工具栏中单击【Deformation】→【Total】。

（3）在求解工具栏中单击【Stress】→【Equivalent（von-Mises）】。

（4）在求解工具栏中单击【Tools】→【StressTool】→【Details of“Stress Tool”】→【Defini-tion】→【Stress Limit Type】=Tensile Ultimate Per Material。

13.求解与结果显示

（1）在Mechanical标准工具栏中单击进行求解运算。

（2）运算结束后，单击【Solution（A6）】→【Total Deformation】，图形区域显示分析得到的钢板弹簧总变形分布云图，如图1-13所示；单击【Solution（A6）】→【Equivalent Stress】，显示钢板弹簧等效应力分布云图，如图1-14所示；单击【Stress Tool】→【Safety Factor】，显示钢板弹簧安全因子分布云图，如图1-15所示。

图1-13 钢板弹簧总变形分布云图

图1-14 钢板弹簧等效应力分布云图

图1-15 钢板弹簧安全因子分布云图

14.保存与退出

（1）退出Mechanical分析环境：单击Mechanical主界面的菜单【File】→【Close Mechani-cal】退出环境，返回到Workbench主界面，此时主界面的分析流程图中显示的分析已完成。

（2）单击Workbench主界面上的【Save】按钮，保存所有分析结果文件。

（3）退出Workbench环境：单击Workbench主界面的菜单【File】→【Exit】退出主界面，完成分析。