基于ANSYS Workbench的出风面板卡扣结构强度分析及应用

摘要：本文采用ANSYS Workbench有限元分析软件对玻璃面板的结构承载力进行了数值模拟，分别采用SHELL和SOLID等单元对给定模型进行计算，并将模拟结果和实际检测数据进行了对比分析。

本文还对适合玻璃承载力分析的几种常用单元进行了讨论。

关键字：有限元；玻璃；载力1 前言1.1 玻璃面板结构承载力设计玻璃面板是建筑幕墙的主要结构构件，一方面起到围护结构的作用，另一方面承担传递风荷载和其它荷载的作用。

近年来频繁反生玻璃坠落伤人事故，因此对其进行可靠的数值模拟计算至关重要。

我国现行规范[4]对玻璃的计算提出了数值计算方法，并通过折减系数修正小挠度理论与实际工程的偏差。

但弯曲应力和挠度采用相同的折减系数与客观实际存在误差，因此对于较大工程或重要工程需采用更为精确的方法进行计算，本文以四边简支矩形板为例，探讨ANSYS有限元方法对玻璃承载力的数值模拟技术。

关于任意三角形等异形玻璃面板的承载力计算，可参照文献[1,5]进行。

1.2 ANSYS软件进行有限元分析的方法计算机辅助工程技术（CAE）已经得到越来越广泛的使用，CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法（FEM）、边界元法（BEM）和有限差分法（FDM）等。

每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构静力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等领域。

目前常用的分析软件有ANSYS、SAP20 00、ETABS、STAAD、MIDAS和MIDAS等，国产软件主要有PKPM、3D3S和MTS等。

在ANSYS的高版本中，提供多种建模分析手段，比较常用的方法有：GUI可视化方法、APDL语言方法和通过Workbench的DesignModeler建模分析方法。

GUI可视化分析方法比较传统，有很多资料可供参考[2]，对有限元分析的控制比较细致，但学起来比较复杂，可视化效果也不够理想。

APDL语言分析方法是由类似于FORTRAN 77 的程序设计语言部分和1000多条ANS YS命令组成。

机械 2020 年第 1 期 第 47 卷机械·23·基于 ANSYS Workbench 的新型盘式制动器 的强度分析和模态分析曾昱皓，谢松成，杨荣松（四川大学 机械工程学院，四川 成都 610065）摘要：为了研究新型盘式制动器在工作过程中受到制动力的应力应变状况以及力学性能，通过 SolidWorks构建了某种新型盘式制动器的三维模型，然后根据有限元原理，运用有限元分析软件 ANSYS Workbench对其进行静应力分析，得到制动器主要零部件应力、变形变化规律和应力、变形最大时刻云图以及其各部件的应力大小，并对产生应力集中的地方进行改进。

同时提出了改变过渡圆半径的方法，并对其进行分析验证，为该盘式制动器的优化设计及动力学分析提供了理论基础。

通过对装配体进行模态分析，得到其前 6 阶固有频率和振型。

通过计算分析得到结果验证了该制动器在制动过程中不会发生共振，结构安全可靠，能满足实际工况要求。

关键词：盘式制动器；ANSYS Workbench；静应力分析；模态分析中图分类号：O242.2文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1006-0316.2020.01.004文章编号：1006－0316 (2020) 01－0023－06Strength Analysis and Modal Analysis of a New Disc Brake Based on Ansys Workbench ZENG Yuhao，XIE Songcheng，YANG Rongsong( School of Mechanical Engineering, Sichuan University, Chengdu 610065, China ) Abstract：In order to study the stress-strain condition and mechanical properties of a new disc brake during braking, a three-dimensional model is constructed by SolidWorks and analyzed with ANSYS Workbench based on the finite element principle. Static stress analysis is carried out to obtain the stress and deformation law of the main components of the brake and the maximum moment of stress and deformation. With the stress of each component obtained, improvement is made where the stress concentration occurs. At the same time, the method of changing the radius of the transition circle is proposed. With analysis and verification of the method, it provides a theoretical basis for the optimal design and dynamic analysis of the disc brake. Through the modal analysis of the assembly, the first six natural frequencies and modes are obtained. The results of calculation and analysis prove that the brake does not resonate during the braking process, and the structure is safe and reliable, which can meet the requirements of actual working conditions. Key words：disc brake；ANSYS Workbench；static stress analysis；modal analysis本文研究的是中大型盘形林谢制动器。

基于ANSYS Workbench的风力机流固耦合分析周海栋;张艳伟;王博超;庞伟【摘要】利用ANSYS Workbench软件对2 kW的风力机进行流固耦合分析,得到风场风速、叶片所受风压、叶片变形、应力应变等有限元分析结果.同时对叶片本身、叶片在风场中静止及旋转情况下进行模态分析,并进行比较.ANSYS已将流体软件CFX整合到Workbench中,利用Workbench对风机进行流固耦合分析可在软件内部完成多物理场数据传递,方便实用.得到的风场信息、叶片应力云图及叶片的模态分析为叶片的优化设计及研发工作提供直接数据,从而减少产品开发周期,降低开发成本.%Fluid-solid coupling analysis of wind turbine is carried out by ANSYS Workbench.The wind speed,pressure,the blade's deformation,stress and strain are obtained.Modal analysis of the blade itself and the blade in wind field with or without rotation are carried out and compared.With the CFX integrated into Workbench,it is convenient for internal data transmission between multi-physics fields.The information about the wind site,the equivalent stress of the blade and the modal analysis provide reference for the optimization design and further research of the blade.The development cycle is shortened and the cost of development is cut down.【期刊名称】《河北工业科技》【年(卷),期】2013(030)005【总页数】5页(P314-318)【关键词】风机叶片;有限元;流固耦合分析;模态分析【作者】周海栋;张艳伟;王博超;庞伟【作者单位】河北工程大学装备制造学院,河北邯郸056038;河北工程大学机电工程学院,河北邯郸056038;中国石油天然气股份有限公司河北沧州销售分公司,河北沧州 062450;西山煤电集团官地矿,山西太原030022【正文语种】中文【中图分类】TK83叶片是风力发电机组的关键部件之一，它的设计直接影响到风能的利用效率。

基于ANSYS的风力发电机塔架门框的强度分析及优化汪亚洲，黎旋（河海大学，南京210098）摘要：塔架支撑机组传递动力及载荷，是风力发电机组的重要零件，塔架的可靠性直接影响着整机的可靠性、可利用率及发电量。

由于塔架门框处受载情况复杂，工程中采用有限元法对塔架门框进行强度分析。

在ANSYS软件平台下建立了塔架门框的有限元分析模型，计算了塔架门框处的静强度，根据计算结果对塔架门框的尺寸进行了优化，优化后塔架门框的安全裕度有了显著提高。

关键词：风力发电；塔架门框；有限元；强度；优化中图分类号:TK83文献标志码:A文章编号：1002-2333（2019）09-0060-03 Strength Analysis and Optimization of Wind Turbine Tower-door Based on ANSYSWANG Yazhou,LI Xuan(Hohai University,Nanjing210098,China)Abstract:The tower support unit transmits power and load,which is an important part of the wind turbine.The reliability of the tower directly affects the reliability,availability and power generation of the whole machine.Due to the complicated loading situation at the frame of the tower frame,the finite element method is used in the project to analyze the strength of the tower door frame.The finite element analysis model of the tower door frame is established under the ANSYS software platform.The static strength of the tower door frame is calculated.The size of the tower door frame is optimized according to the calculation results.The safety margin of the optimized tower frame has been significantly improved. Keywords:wind power generation;tower frame;finite element;strength;optimization0引言塔架支撑机组用于传递载荷，是风力发电机组中的重要组成部件[1]，为了方便人员进出，在塔底需要开门框进行补强，由于此处为塔架最薄弱点，所以需要对塔架门框的强度进行校核。

学会使用AnsysWorkbench进行有限元分析和结构优化Chapter 1: Introduction to Ansys WorkbenchAnsys Workbench是一款广泛应用于工程领域的有限元分析和结构优化软件。

它的功能强大，能够帮助工程师在设计过程中进行力学性能预测、应力分析以及结构优化等工作。

本章节将介绍Ansys Workbench的基本概念和工作流程。

1.1 Ansys Workbench的概述Ansys Workbench是由Ansys公司开发的一套工程分析软件，主要用于有限元分析和结构优化。

它集成了各种各样的工具和模块，使得用户可以在一个平台上进行多种分析任务，如结构分析、热分析、电磁分析等。

1.2 Ansys Workbench的工作流程Ansys Workbench的工作流程通常包括几个基本步骤：（1）几何建模：通过Ansys的几何建模功能，用户可以创建出需要分析的结构的几何模型。

（2）加载和边界条件：在这一步骤中，用户需要为结构定义外部加载和边界条件，如施加的力、约束和材料特性等。

（3）网格生成：网格生成是有限元分析的一个关键步骤。

在这一步骤中，Ansys Workbench会将几何模型离散化为有限元网格，以便进行分析计算。

（4）材料属性和模型：用户需要为分析定义合适的材料属性，如弹性模量、泊松比等。

此外，用户还可以选择适合的分析模型，如静力学、动力学等。

（5）求解器设置：在这一步骤中，用户需要选择适当的求解器和设置求解参数，以便进行分析计算。

（6）结果后处理：在完成分析计算后，用户可以对计算结果进行后处理，如产生应力、位移和变形等结果图表。

Chapter 2: Finite Element Analysis with Ansys Workbench本章将介绍如何使用Ansys Workbench进行有限元分析。

我们将通过一个简单的示例，演示有限元分析的基本步骤和方法。

基于ANSYS Workbench的焊缝强度计算分析及实验研究杨天玲;陈义东
【期刊名称】《机电技术》
【年(卷),期】2022()1
【摘要】文章建立了两种桁架端部焊接结构的仿真模拟模型,利用Workbench的接触处理方法,设置合理的接触类型,将两种模型的仿真模拟值与试验值进行对比,两者吻合度较高。

研究结果表明:两种建模方式均具有可行性,该模拟计算方法契合实际焊接结构,可靠性较高,可为下一步对此类结构进行优化奠定基础,也为焊缝的计算提供了一种可行的模拟方法。

【总页数】3页(P2-4)
【作者】杨天玲;陈义东
【作者单位】浙江机电职业技术学院智能制造学院;中国联合工程有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG407
【相关文献】
1.基于Ansys Workbench的卧辊磨辊轴强度计算
2.基于ANSYS Workbench的轴套表面裂纹应力强度系数有限元分析研究
3.基于ANSYS Workbench的六轴机械手焊缝打磨的有限元分析
4.基于Ansys Workbench激光焊接热固耦合数值计算与实验研究
5.基于ANSYS Workbench的高压开关断路器传动机构强度仿真计算
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ansys有限元强度分析一、实验目的1 熟悉有限元分析的基本原理和基本方法；2 掌握有限元软件ANSYS的基本操作；3 对有限元分析结果进行正确评价。

二、实验原理利用ANSYS进行有限元静力学分析三、实验仪器设备1 安装windows XP的微机；2 ANSYS11.0软件。

四、实验内容与步骤1 熟悉ANSYS的界面和分析步骤；2 掌握ANSYS前处理方法，包括三维建模、单元设置、网格划分和约束设置；3掌握ANSYS求解和后处理的一般方法；4 实际应用ANSYS软件对六方孔螺钉头用扳手进行有限元分析。

五、实验报告1）以扳手零件为例，叙述有限元的分析步骤；答：（1）选取单元类型为92号；（2）定义材料属性，弹性模量和泊松比；建立模型。

先生成一个边长为0.0058的六边形平面，再创建三条线，其中z向长度为0.19，x向长度0.075，中间一段0.01的圆弧，然后把面沿着三条线方向拉伸，生成三维实体1如题中所给形状，只是手柄短了0.01；把坐标系沿z轴方向平移0.01，再重复作六边形面，拉伸成沿z轴相反方向的长为0.01的实体2；利用布尔运算处理把实体1和2粘接成整体。

（4）划分网格。

利用智能网格划分工具划分网格，网格等级为4级。

（5）施加约束。

在扳手底部面上施加完全约束；（6）施加作用力。

在实体2的上部面上施加344828pa（20/（0.01*0.0058））的压强，在实体2的下部面的临面上施加1724138pa(100/0.01/0.0058)的压强；（7）求解，进入后处理器查看求解结果，显示应力图。

2）对扳手零件有限元分析结果进行评价；答：结果如图所示：正确的显示出了受力的最大位置及变形量，同时给出了各处受力的值，分析结果基本正确，具有一定的参考意义。

六、回答下列思考题1.什么是CAE技术？答：CAE是包括产品设计、工程分析、数据管理、试验、仿真和制造的一个综合过程，关键是在三维实体建模的基础上，从产品的设计阶段开始，按实际条件进行仿真和结构分析，按性能要求进行设计和综合评价，以便从多个方案中选择最佳方案，或者直接进行设计优化。

基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究随着现代工程需求的不断增长，对机械结构强度和可靠性的要求也越来越高。

为了满足这一需求，研究人员广泛使用ANSYS软件来进行机械结构的强度分析与优化研究。

本文将介绍基于ANSYS的机械结构强度分析与优化的研究方法和技巧。

一、研究背景和意义机械结构的强度分析是评估其工作状态下可承受的载荷和变形的能力，是确保机械结构安全可靠运行的基础。

而优化设计则是在满足安全性的前提下，设计出更加轻量化和高效的结构，以降低成本和提高性能。

因此，基于ANSYS的机械结构强度分析与优化研究对于工程领域具有重要的意义。

二、ANSYS软件介绍ANSYS是一款广泛应用于工程计算领域的有限元法软件。

它可以模拟和分析各种不同材料和结构类型的力学行为，并提供详细的应力、应变和变形等信息。

利用ANSYS软件，可以进行静力学分析、动力学分析、疲劳分析等多种工程分析。

三、机械结构强度分析流程1. 几何建模：使用ANSYS提供的建模工具，创建机械结构的几何模型。

可以通过绘图、导入CAD文件等方式完成。

2. 材料属性定义：根据实际情况，设置机械结构材料的机械性能参数，包括弹性模量、泊松比、屈服强度等。

3. 网格划分：将几何模型划分成有限元网格，需要注意网格密度和质量的合理选择，以提高计算结果的精度和准确性。

4. 载荷和边界条件定义：根据实际工况对机械结构施加载荷和边界条件。

可以设置静载荷、动载荷、温度载荷等。

5. 强度分析：运行ANSYS计算求解器，进行机械结构的强度分析。

可以获得应力、应变、变形等结果，以评估结构的强度和可靠性。

6. 结果后处理：通过ANSYS的后处理工具，对计算结果进行可视化和分析。

可以生成应力云图、应变曲线等，为结构优化提供依据。

四、机械结构优化方法1. 参数优化：通过改变机械结构的设计参数，如材料厚度、连接方式等，以满足给定的约束条件和性能要求。

2. 拓扑优化：在事先给定的设计空间中，通过修改结构的拓扑形状来实现结构的优化设计。