ANSYS_Workbench线性结构静力分析实例

一：问题描述

某食品加工厂用于食品加工工艺的不锈钢罐筒如图示，罐筒壁厚3mm，工作时底部固定于下面的不锈钢工作台上，从罐输入的流体压力为0.1MPa，现求不锈钢的强度。


二：CAD建模步骤

这里我们用ANSYS Workbench提供的DesignModeler模块建模，也可以用其他CAD软件建模后导入Workbench。

1.打开Workbench程序，在Component Systems下选择Geometry，双击或者移动至右边的Project Schematic窗口，此时会出现一个几何块A，即（Geometry）。双击A2项打开DesignModeler模块，在弹出的窗口选择Millimeter，单击OK。使用草图标签切换到草图模式，注意用Look At图标（或鼠标右键操作）来确定图形的法向方向。选定平面后，选择Sketching标签建立一个新的草图，保持Sketching模式。然后操作如下：

Sketching: Settings > Grid显示2D图形并隐藏网格

点击Major Grid Spacing 并将其设成30mm

点击Minor-Steps per Major 并将其设成10

2. 现在把主体剖面的轮廓画成一条封闭式的多段线

Sketching: > Draw > Polyline 左击草图依次定义各条线上的端点。返回到第一个点时右击，并在弹出菜单中选择Closed End。


Sketching: > Modify>Fillet 对草图进行倒圆角，半径为2mm，完成后如图示：

3.完成Sketch1，将其绕Y轴旋转360度建立混合器的主体。点击菜单栏中的 Revolve 键以弹出细节浏览窗口以进行旋转3D操作，窗口会切换至建模窗口，在细节浏览窗口，Axis box中应该有Apply 和Cancel 标签。若有这些标签，左击局部Y坐标轴，再左击Apply。如果在Axis box中显示为NotSelected，那就必须先左击调出

Apply/Cancel标签。把Angle设成360度，其它选项取默认值。单击Generate 键生成实体。

为了便于划分网格，这里我们就这个零件划分为两个部件。进行旋转时，在弹出的细节浏览窗口Operation项值由Add Material修改为Add Frozen，冻结实体。单击Generate生成实体。点击主菜单栏Create菜单，在下拉菜单中选择Slice(Create>Slice)进行切片，左击细节窗口中Base Plane，选择XYPlane，左击Apply，单击Generate。结果如下：

注意图中用线框标出的区域变为2Parts2bodies，原来显示为1Part1Body。输出实体文件，点击File菜单选择Export

（File>Export），将文件命名保存，这里我们命名为Gem(solid)，注意文件后缀为*agdb。至此建模完毕，退出Workbench。

三：载荷加载、网格划分

1.Workbench，单击Save As按钮，将文件另存为Fananl。


2.鼠标双击左边的Component Systems中的Geometry项，此时出现一个几何块A，然后从外部导入刚刚的Gem(solid).agdb文件。双击A2项打开几何体。


3.插入Static Structural模块。用鼠标直接拖住Toolbox中的

Static St

ructural（ANSYS）项至A2栏，即（Geometry）。 4.双击Model项，打开Static Structural。打开MechanicalApplication Wizard。设置单位，逐步单击Units-Metric（mm，kg，N，s，mV，mA）。


5.导入不锈钢材料。先从Mechanical Application Wizard选择Verify Material，此时详细栏提示默认材料是钢。回到ProjectSchematic窗口，双击B2栏（Engineering Data），准备导入不锈钢材料。在随后出现的对话框Outline Filter点亮Gneral Materials，再在随后出现的Outline Of General Materials对话框中选中Stainless Steel（不锈钢）旁的+，这样就导入了不锈钢材料。


6.回到Project，即单击Return to Project图标，注意此时B4栏（Model）显示需要更新，左键选择B4栏在右键弹出的菜单中学则Refresh。


7.确定不锈钢材料。用鼠标点亮树形窗口中Part，执行

Material-Assignment-Stainless Steel命令，即在详细栏窗口中确定不锈钢材料。


8.插入载荷。先从Mechanical Application Wizard选中插入结构载荷（Insert Structural Loads），随后程序自动提示用户单击工具栏上的Loads按钮，选中后即可插入压力载荷，然后在树形窗口内出现Pressure项，最后在Pressure的详细栏中，选择几何体内腔的12个表面加载0.1MPa的压力。

9.插入约束。执行Supports-Fixed Support命令，即插入固定端约束，最后用鼠标选中几何体大端的两个面。

10.网格划分。选择树形窗口中的Mesh项，右键菜单单击GenerateMesh。网格效果如图示：

四:后处理


插入Equivalent Stress项。鼠标选中树形窗口中的Solution项然后在右键弹出菜单中插入Equivalent（von-Mises），Solution-Insert-Stress-Equivalent(von-Mises)。求解。点击菜单栏Solve按钮。结果如下：