平面应力问题适合于薄平板结构,受平行于平板方向的外力作用,如下图所示。我们可以做出假设Z轴方向无应力,即Z轴方向应力为0,此时薄平板只受到XY轴方向的应力作用。
ANSYS Workbench分析平面应力问题时,经常需要构建2D模型,并进行2D分析设置,必须激活2D分析类型。ANSYS Workbench是如何将分析类型由3D激活为2D的呢?看完本文,你就彻底明白了。
首先,采用Solidworks的曲面建模功能构建一个2D平面,如图1所示。点击前视基准面,绘制一个矩形草图——>插入——>曲面——>平面区域。
Fig. 1
特别需要注意的是,2D平面的草图必须选择前视基准面(即XY平面),如图2所示。
依次点击“文件”——>“另存为”,将2D平面保存为STP(推荐)或IGS格式,如图3所示。
依次点击开始——>所有应用——>ANSYS——>Workbench,启动并进入ANSYS Workbench界面,新建静力分析(Static Structural),如图4所示。
右击Geometry——>Import Geometry——>Browse——>选择构建的2D平面,将2D平面导入DM界面,如图5所示。
Fig. 5
右击Geometry——>Edit Geometry in DesignModeler,进入DM界面,如图6所示。
Fig. 6
设置Units为Millimeter。右击模型树中的Import1,选择Generate,生成2D平面,如图7所示。
关闭DM界面,返回到Workbench界面,勾选菜单栏View中的Properties,右侧出现“Properties of Project Schematic”表格,如图8所示。
单击Static Structural中的Geometry,右侧表格变为“Properties of Schematic:Geometry”,将表格最下方的Analysis Type由3D修改为2D,激活2D分析类型,如图9所示。
双击项目流程图Static Structural中的Model,进入Mechanical界面,如图10所示。
单击模型树中的Geometry,在下方的2D Behavior中设置2D分析的问题类型,如图11所示。
1)2D分析,需要在DM界面新建或打开一个面物体,或者从任意可以创建面物体的CAD软件中导入。
2)2D模型必须在XY平面内,2D平面物体可以使用,但是2D线状物体不可使用。
3)先激活2D分析类型,然后才能进入Mechanical,否则还是3D分析,并且不能再进行2D激活。一旦激活2D,则不可再把2D分析改成3D分析。
4)2D分析不能使用螺栓预紧载荷、线性压力、简单支撑、固定转动;压力只能施加在边界上;载荷和分析结果都是XY平面内的,没有Z方向上的分量。