Workbench有限元静力学分析.ppt

– 80 –（5）其余不变，结果如图4-2-23所示。

图4-2-23 计算结果结果评估：① 前一个模型左右角几乎为90°，梁之间为焊接。

② 后一个模型左角约为90°，右角明显小于90°。

③ 对比Total Shear Force 、Total Bending Moment 、Total Displacement ，前者对称分布，最大量值均在中间；后者不对称，最大量值偏向左边，且Total Bending Moment 出现拐点。

4.2.4 Beam 单元实例运用螺栓是机载设备设计中常用的连接件之一，具有结构简单、拆装方便、调整容易等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车以及各种工程结构之中。

螺栓是否满足强度要求，关系到机载设备的稳定性和安全性。

针对螺栓的有限元分析，可以使用Beam188或实体单元进行计算，两者结果只存在细节差别。

对于实体单元由于实体完整，特别在15.0版本之后加入了螺纹接触，可以看到应力细节，缺点是加载预紧力后易出现应力集中现象，应力结果存在一些偏差；对于Beam188单元由于采用二维模型，忽略模型细节，可以得出整体的受力结果，对于大批量螺栓分析易于处理，缺点是忽略了螺栓实体本身的刚度，在螺母和螺栓头所在区域，应力是不真实的。

下面以法兰盘螺栓连接分析为例，分别以Beam188和实体建模，对比分析结果。

先以梁单元分析为例，简要说明计算流程。

（1）在DM里建模。

思路：首先建立一对法兰盘，然后基于小圆孔建立梁模型。

具体操作如下所示。

①在XYPlane建立Sketch1，建立一同心圆，实体拉伸（Extrude1）；再建立Sketch2，绘制一小孔，实体拉伸（Extrude2）；最后阵列（Pattern1）小孔。

具体设置及模型如图4-2-24所示。

图4-2-24 法兰盘建模②切分模型，将模型一分为二，如图4-2-25所示。

– 81 –。

Ansysworkbench结构线性静力学分析01基础知识•1.1 结构线性静力分析的主要对象包括：（1）平面问题（平面应力、平面应变、轴对称）（2）杆系与梁系问题（3）板壳问题（4）3D问题•1.2Ansys workbench中求解线性静力学分析是由Mechanical模块求解的。

在Mechanical模块中，关于结构静力分析的内容包括几何模型和单元、接触和装配类型、环境（包括在和及其约束）、求解类型、结果和后处理等方面。

02实例-受拉力作用的平板建立工程导入Geometry 和 Static Structural 模块。

确定分析类型。

设置类型和厚度双击moedel,进入Mechanical，设置分析类型和平板厚度。

划分网格结果如图插入载荷插入Equivalent Stress.计算结果聚仪网微信号：juyitest聚仪网依托国内多家顶尖高校和研究所资源，提供各类科研测试服务，网站仪器众多，测试种类齐全，价格透明。

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– 63 – 第4章 线性静力学分析静力学分析是结构有限元分析的基础。

静力学分析主要研究静止或者匀速状态下的结构响应，不考虑惯性和阻尼效应，以及与时间有关载荷的影响。

通过静力学分析，可以得到结构的刚度、强度、稳定性、约束反力等技术指标。

但是静力学分析并不是只能用于纯粹静力载荷条件，还可以加载惯性载荷为定值的载荷，同时，也可以计算作用时间较长的准静态问题，包括模拟诸如大变形、大应变、接触、塑性、超弹、蠕变等非线性行为。

本章主要讲述线性行为的静力学分析，基于胡克定律[F ]=[k ][X ]，其中[k ]包含了材料属性、模型尺寸和约束条件，可以简单认为，当一个物体受到10N 的载荷，变形为1mm ；如果受到20N 的载荷，变形即为2mm 。

4.1 有限元求解静力学基本原理有限元计算是将连续系统离散成为有限个分区或单元，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法组合成一个与原有系统近似的系统。

以有限元法求一等截面直杆在自重作用下的应力应变为例，如图4-1-1所示。

已知：一受自重作用的等截面直杆，杆的长度为L ，截面积为A ，弹性模量为E ，单位长度的重量为q ，杆的内力为N 。

试求：杆的位移分布，杆的应变和应力。

（1）将等截面直杆划分成3个等长的单元，每段长度为L /3。

每段之间假定为一个铰接点连接，故称这些铰接点为节点，分别为节点1、2、3、4；称每个线段为单元，分别为单元L 1、L 2、L 3。

（2）用单元节点位移表示单元内部位移，第i 个单元中的位移用所包含的节点位移来表示：1()()i i i i iu u u x u x x L +−=+− 其中，u i 为第i 节点的位移；x i 为第i 节点的坐标。

第i 个单元的应变、应力、内力分别为1d d i i i i u u u xL ε+−==图4-1-1 直杆问题及离散模型。

案例：有限元workbench扳手静力分析
班级：*****
姓名：****
学号：*******
1、转轴分析概述
问题描述
如下图所示，材料为结构钢，零件中间圆孔能绕着中间轴转动，图中面1被完全固定，在面2上受到一个与该面垂直的载荷力作用，已知力大小为200N，分析其应力、位移变形情况，假设零件工作时要求能够承受的最大应力为10Mpa，校核零件强度。

2、分析思路、流程及关键点
5.2选择毫米为单位，点击Generate生成
5.3创建坐标系
新的坐标系如图所示
6、有限元网格划分
6.1进入model
6.2在面1上施加fixed support
6.3划分网格
6.4调整网格
最终效果
选中模型，在load中为模型添加force设置如下
8、定义分析结果及后处理
8.1总的变形
8.2等效应力
结论：超过了题目所给的10MPa，该结构强度不够。