对称约束 ansys workbench 模态

ansys workbench中的边界条件约束详解

ANSYS Workbench中的边界条件约束详解

ANSYS Workbench是一种通用的有限元分析软件，广泛应用于工程设计、仿真和优化。在进行仿真分析时，正确地设置边界条件是非常关键的一步。边界条件定义了模型的外部环境，并对物体施加约束或加载，以模拟实际工作条件。本文将详细讨论ANSYS Workbench中的边界条件约束，一步一步地回答以下问题。

1. 什么是边界条件约束？

在ANSYS Workbench中，边界条件约束是指对模拟模型中的物体施加的限制条件或加载。这些约束可以是外力、固定支撑点、固定边界或其他类型的条件，用于模拟现实世界中物体所受的外部情况。

2. 如何在ANSYS Workbench中设置边界条件约束？

在ANSYS Workbench中设置边界条件约束有以下几个步骤：

a. 创建几何模型：首先，根据实际需要创建几何模型，并进行相关的几何操作，比如创建零件、装配等。

b. 定义材料特性：为模型中的各个物体定义相应的材料特性，例如弹性模量、密度、热传导系数等。

c. 网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为适当的网格单元，用于数学求解。

d. 设置约束：在边界条件编辑器中，通过选择适当的图形工具和选项，设置所需的边界条件约束。这些约束可以是外力、固定支撑点、固定边界或其他类型的条件。

e. 网格连接：对于多个物体组成的装配模型，还需要将相邻网格之间的连接设置得当，以确保模拟的连续性。

3. 外力约束是如何设置的？

外力约束是指施加在模拟模型上的外部载荷或力。在ANSYS Workbench中，可以通过以下步骤设置外力约束：

a. 在边界条件编辑器中选择适当的图形工具，如力矢量或单点力工具。

b. 在模拟模型上选择力作用点，可以是单个点或一组点，也可以是物体的表面等。

c. 输入或定义所需的外力大小和方向。

ANSYSWorkbench梁壳结构谱分析（二）模态分析

ANSYS Workbench梁壳结构谱分析（二）模态分析

1 概述

模态分析是动力学分析基础，如响应谱分析、随机振动分析、谐响应分析等都需要在模态分析基础上进行。模态分析简而言之就是分析模型的固有特性，包括频率、振型等。

模态分析求解出来的频率为结构的固有频率，与外界的激励没有任何关系，不管有无外界激励，结构的固有频率都是客观存在的，它只与刚度和质量有关，质量增大，固有频率降低，刚度增大，固有频率增大。一般情况，当外界的激励频率等于固有频率时，结构抵抗变形能力小，变形很大（产生共振原因）；当外界激励频率大于固有频率时，动刚度（动载荷力与位移之比）大，不容易变形；当外界激励频率小于固有频率时，动刚度主要表现为结构刚度；当外界激励频率为零时，动刚度等于静刚度。

2 模态分析

该模型框架采用Beam188单元模拟，外表面采用Shell181单元模拟。该结构的总重量为800kg，分析时将其他附件的质量均布在框架上。边界条件为约束机柜与地面基础连接螺栓处的6个自由度（Remote Displacement）。具体建模过程详见《ANSYS

Workbench梁壳结构谱分析（一）梁壳建模》或点击下方阅读原文获取。模态分析详细过程如下：

（1）划分网格：单击【Mesh】，右键【Insert】=Sizing，设置【Scope】→【Geometry】=选取所有部件，【Definition】→【Type】→【Element Size】=20。单击【Mesh】，右键【Generate Mesh】生成网格。

（2）边界条件：单击【Modal (B5)】，右键【Insert】→【Remote Displacement】，设置【Scope】→【Geometry】=分别选择框架4个立柱，并分别按照如下操作：【Definition】→【Define By】=Components，【X Component】=0mm，【Y Component】=0mm，【Z Component】=0mm，【X Remotion】=0°，【Y Remotion】=0°，【Z Remotion】=0°，其余默认。等同于【Fixed Support】，此处用【Remote Displacement】是因为反应谱分析提取支反力只能采用【Remote Displacement】。

接触分析过程

1、经验证用从其他CAD导入到Workbench的模型进行接触分析，得到的结果偏差比较大，所以最好选择用Workbench自带的design modeler进行建模后导入simulation，用以上方法导入的模型如下左图。

2、如上图右，因为在design modeler中添加了对称，进入simulation中就会自动施加了对称约束。

3、如上图，添加接触单元，在contact、target中添加想要的接触面。在type中设置为frictional，摩擦系数0.2。

4、网格划分结果如下图：

5、在静态算例添加contact tools、等效应力、合位移，如下图：

点击contact tools在左下角进行细节设置，在右侧窗口选择接触面。

在分析选项中打开大变形选项：

6、添加外圆面的径向固定约束，定义为normal to。

7、开始计算并查看结果如下图，此结果与经典ANSYS中计算的结果基本吻合。

基于ANSYS WORKBENCH轴承的模态分析

1有限元模型的建立

利用proe软件进行建模，可以从原件库里面直接调用，也可以重新建模，建模无需建立装配模型，只需要在单体零件中直接建立轴承内外圈和球体，选择不合并实体，从而形成多实体的单体零件。轴承元件之间的间隙可以消除。

• 三维模型的建立

三维模型的建立是数值模拟分析中重要、关键的环节。UG软件能够方便地建立复杂的三维模型，企业提供的初始的轴承三维模型主体钢结构是由不同厚度的钢板焊接而成，模型钢板之间存在较多的焊缝，导致模型存在不同大小的间隙，给后继有限元分析带来困难，而且模型结构复杂，且为三维实体，建立有限元模型的过程中，要在符合结构力学特性的前提下建立模型，有必要对结构做合理的简化。其主要简化说明如下：

（1）.忽略零件中一些微小特征。螺栓孔、倒圆角等一些微小的结构对结果准确性的影响很小，所以建模时不考虑这些微小几何图元；

（2）.所有焊接位置不允许出现裂缝、虚焊等工艺缺陷，认为在焊接位置材料是连续的，直接填充间隙；

（3）.轴承模型附件品种繁多，形状复杂，且对机架的刚度和强度影响不大，在计算模型中只要考虑其自重即可，例如料斗、辊子、走台、链板等其它辅助设备。

• 材料属性

结构用钢均采用Q235碳素结构钢材，Q235的弹性模量E=2.1e11N/m2，密度7830

kg/m3，剪切模量为81000MPa，泊松比为0.3，模型材料为各向同性。

表1 材料Q235许用应力一览表: MPa (N/mm2)

Tab.1 List of Material Q235 Allowable stress: MPa (N/mm2)

厚度

t（mm） 屈服

极限

δs Q235许用应力

I 类载荷安全系数

1.5 Ⅱ类载荷安全系数

1.33 Ⅲ类载荷安全系数

1.2

[δa] [τa] [δa] [τa] [δa] [τa]

t≤16 235 157 90 177 102 196 113