1、WS4.2-1 Workbench - Mechanical Introduction 作业 4.2 二维结构分析WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-2 Workshop Supplement 作业 4.2 目标 作业4.2 的对象是 一个有两部分的组件，它 们是pressure cap 和 retaining flange （ 整 体 模型如下图）。 按 二 维 轴对称 模型求解（在下一页给 出）。 Pressure Cap Retaining Ring 整体模型WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-3 Workshop
2、Supplement 作业 4.2 假设 二 维 轴 对称模 型描述： retaining ring在它的装配孔处是固定的。 部件之间的接触是光滑的。 pressure cap 的基座是用一个只能受压的支撑约束的。 注 ： 由 于存 在螺栓孔，故结构不 是真正的轴对称。 Pressure Cap Retaining RingWS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-4 Workshop Supplement . . . 作业 4.2 Project Schematic 打开 Project 页 在Units 菜 单 中确定： 项目单位设为Metric (kg, m
3、m, s, C, mA, mV). 选择Display Values in Project UnitsWS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-5 Workshop Supplement 作业 4.2 Project Schematic 1. 双击Static Structural 添 加一个 新的系统 2. 在 Geometry 点击鼠标右键选择 Properties 2 1WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-6 Workshop Supplement 作业 4.2 - Project Schematic 3. 在Analys
4、is Type中选择2D 一旦设置好了，就 可以关 闭properties 窗口 注 意 ， 这样的 设置表示分析的不是三 维 整 体 模型而 是一个对称截面。在导 入 几 何 模型之 前就设置好是很重要的 ， 因 为 在导入 后就不能再改变设置。 3WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-7 Workshop Supplement 作业 4.2 - Project Schematic 4. 双击Engineering Data添加 material properties （材料特性） 5. 选中General Materials 的同时点击 结构钢 图标+ 把
5、材 料添加到项目中。 6. 返回到 Project 6 5 4WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-8 Workshop Supplement 作业 4.2 几何模型建立步骤 7. 在Geometry 上 点击鼠标 右键选择 Import Geometry ，导入文 件: Axisym_pressure_2D_12.x_t 8. 双击Model 启动 Mechanical 7 8WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-9 Workshop Supplement 作业 4.2 前处理 9. 设置作业单位制系 统： Units Me
6、tric (mm, kg, N, s, mV, mA) 10. 改变部件特性为轴 对称： a. 选中Geometry b. 在Details of Geometry 中把2D Behavior改为 Axisymmetric 部件重命名： Part1：点击鼠标右键选择Rename，重命名为Retaining Ring Part2：点击鼠标右键选择Rename，重命名为Pressure Cap 9 a. b.WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-10 Workshop Supplement 作业 4.2 前处理 11. 改变Pressure Cap的材料： a.
7、选择Pressure Cap b. 在Details of “Pressure Cap” 中选择 Material ，把 Assignment 设为Stainless Steel 12. 修改接触行为： a. 在Details of Contact Region 中，把 Type 设为Frictionless 11a. 11b. 12a.WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-11 Workshop Supplement 作业 4.2 接触 13. 执行网格划分： a. 在Mesh 点击鼠标右键选 择Generate Mesh a.WS4.2: 2D Struc
8、tural Analysis WS4.2-12 Workshop Supplement 作业 4.2 环境 14. 给模型施加载荷（ 确定选 中 Static Structural ）： a. 选择Pressure Cap 的 4个内边（如黑色虚线所示） 。 提示：选择其中一个边，在使用 “extend to limits” b. RMB（点击鼠标右键选择） Insert Pressure c. 这是压力值为 0.1 MPa. a. b. c.WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-13 Workshop Supplement 作业 4.2 环境 15. 给模型
9、施加约束： a. 选中 pressure cap 的 底 边 （ 如图 中所示黑色虚线） b.RMB （点击鼠标右键选 择） Insert Compression Only Support a. b.WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-14 Workshop Supplement 作业 4.2 环境 c. 选择 retaining ring 上部的中线（如图 所示黑 色虚 线） d. RMB （点击鼠标右键选 择） Insert Fixed Support 注：记住，这里的轴对称假设是指retaining ring 是一个连续实体。实际上在它的环面上存在螺纹
10、孔。 因此，当模型在里生成时，就有意的生成了一条独立的线来添加约束。 c. d.WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-15 Workshop Supplement 作业 4.2 求解 求解模型 轴对称性： 注意模型处在X 正 半轴空 间内， 且Y 轴是 它的旋 转轴。 此即轴 对称性 。 轴对称性假设 模 型是 一 个完 全360度模型。 因 此， 在X 方 向上没 有限制 。在X 正 半轴 上的压 力假设 是和X 负半轴桑的 压力相同。 查看警告和错误信息： a. 在 图 形 窗口 的底部的Messages 中给出了错误 和警告信息。 b. 在 messag
11、e 上双击查看。点击OK 关 闭警 告窗。 提 示 ： 由 于 是用光 滑接触 和只受 压的支 撑来约 束pressure cap的，因此使用weak springs来阻止发生刚体运动。WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-16 Workshop Supplement 作业 4.2 后处理 在Solution 中插入结果： 选中 Solution ，点击鼠标右键选择Stress Equivalent (von-Mises) 选中 Solution branch ， 点击鼠标右键选择 Insert Deformation Total 选择实体选择模式 ，选择pr
12、essure cap ，重复步骤 a. 和 b. 提示：现在在pressure cap 上已经添加了查看刚才选择两个结果。这允许分开查看它的 响应。 求解WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-17 Workshop Supplement 作业 4.2 后处理 选 中 查 看每个 结果对象 所有实体上的等效应力 Pressure Cap 的整体变形WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-18 Workshop Supplement 作业 4.2 后处理 通过选中Solution Information 查看求解时间： 图 形 窗 口 将 变成工 作表查 看。 移到求 解信息 的底部 并注意 Elapsed Time（运 行时间） （随机器而改变）。 注，CP 时间给出的是整个过程的时间。在multiprocessor machines 中常会超过运 行时间。WS4.2: 2D Structural Analysis WS4.2-19 Workshop Supplement . . . 作业 4.2 对比 对 比 三 维对称 模型网格划分的运行时 间： 2D Elapsed Time = 9.0 seconds. 3D Elapsed Time = 41.0 seconds.
