基于CAD系统和ANSYS Workbench的2D分析方法
1 问题描述
平面应力（Plane Stress）、平面应变（Plane Strain）、轴对称（Axisymmetric）等问题，经常需要构建2D模型，并进行2D分析设置。
3D分析时，我们经常是用CAD软件（如Solidworks）构建几何模型，然后导入到ANSYS Workbench中进行分析。2D分析亦不例外。
但是， 2D分析会像3D分析那样导入外部CAD系统的几何模型吗？ANSYS Workbench又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。
2 几何建模
我们用Solidworks的曲面建模功能构建一个2D平面，如图1所示。
图1
2D平面的草图必须选择前视基准面（即XY平面），如图2所示。
图2
将2D平面保存为STP（推荐）或IGS格式，如图3所示。
图3
3 模型导入
启动并进入ANSYS Workbench界面，新建一个静力分析系统，如图4所示。
图4
右击Static Structural中的Geometry——>选择Edit Geometry in DesignModeler，进入DM界面，如图5所示。
图5
选择DM界面中的File——>Import External Geometry Files——>选择构建好的2D平面，如图6所示。
图6
右击模型树中的Import1，选择Generate，导入2D平面，如图7所示。
图7
当然，也可以通过右击Static Structural中的Geometry——>Import Geometry——>Browse，导入2D平面。
4 激活2D
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。
图8
单击Static Structural中的Geometry，右侧表格变为“Properties of Schematic：Geometry”，如图9所示。
图9
将表格最下方的Analysis Type由3D修改为2D，激活2D分析类型，如图10所示。
图10
双击Static Structural中的Model，进入Mechanical界面，如图11所示。
图11
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12所示。
图12
其余步骤与3D分析基本一致，本文不再一一操作，有兴趣自行学习研究。
5 注意事项
1）2D分析，需要在DesignModeler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系统中导入。
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，则不可能再把2D分析改成3D分析了。
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；轴承载荷和圆柱支撑只能施加在圆形边界上；对于施加在圆形边界上的力，Z方向的投影分量会被忽略；对于有轴对称行为的分析，旋转速度载荷只能施加在Y轴上；载荷和分析结果都是XY平面内的，没有Z方向上的分量。
