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TrainingManual作业4.2比较2D和3D结构分析TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–目标•作业4.2模型是由压力冒和定位法兰组成的装配体(见下图）.•我们将用90度对称和2D轴对称来分析（见下页）.•目的是为了比较两种方法的一致性和经济性.PressureCapRetainingRingFullModelTrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–几何•下面是3D模型和2D轴对称模型.PressureCapRetainingRingTrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–假设•假设:–法兰在其装配孔处被固定.–零件间接触区域无摩擦.–压力冒底部压缩支撑约束.–注意:因为有螺栓孔存在，整个结构不是完全轴对称的.分析的一个目的就是为了验证在这种情况下轴对称假设的正确性TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–起始页•从发射台启动DS.•当DS启动后,点击右上角‘X’关闭向导菜单.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–几何设置•在导入几何模型前选择“Geometry”分支，然后在DetailsView中将“AnalysisType”改为“2D”.•选择“GeometryFromFile...“然后输入“Axisym_pressure_2D.x_t”.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–前处理1.设定系统单位制为mm系统.–“UnitsMetric(mm,Kg,MPa,C,s)”.2.在结构书中选择“Parts1”和“Parts2”并改名为“RetainingRing”和“PressureCap”.3.在每个零件的DetailsView中将“Behavior”改为“Axisymmetric”.1TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–前处理4.“PressureCap”的DetailsView中设定材料为“StainlessSteel”.4TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–接触•选择“ContactRegion”注意目标上只有一个单独的边.我们将加入第二个边以保证所有可能的接触都会被检测到.加入第二条目标边(虚线)TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–接触5.点击“Target”区域选择压力冒的两条边如下.6.“Apply”这个选择.SelectEdges65注意:如果选择压力冒的边很困难，在选取时使用“hide”来隐藏固定法兰.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–接触7.在ContactRegion的DetailView中设定类型“Type”为“Frictionless”.8.选择“Mesh”分支,RMB和“PreviewMesh”(注意2D网格划分速度和密度).78TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–加载和约束9.选择“Staticstructural”分支.10.选择压力冒的3三条内边.11.“RMBInsertStructuralPressure”.12.设置压力大小为0.1MPa.101112TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–加载和约束13.选择压力冒的底边.13.“RMBInsertCompressionOnlySupport”.1314TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–加载和约束15.选择固定法兰顶部中间的线.16.“RMBInsertFixedSupport”.注意,轴对称假设认为固定法兰是连续实体.而实际上沿圆周有螺栓孔.就是因为这个原因,当用DesignModeler建模的时候特意键了这条线以便在DS中在这个位置施加约束.1516TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–求解选择“Solution”分支,RMB插入:17.StressEquivalent(von-Mises)18.DeformationTotal19.转换到“bodyselect”模式,选择压力冒重复步骤16和17.–求解1718注意,最后两个结果被限制在压力冒上.这有利于响应分离.19TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–求解20.“OK”弱弹簧信息.–注意:由于压力冒仅使用了无摩擦接触和受压支撑约束。弱弹簧被施加来防止刚体位移.20轴对称备注:1.根据轴对称的要求，模型完全位于+X空间，Y轴为旋转轴.2.轴对称假设模型是一个完整的360度模型，因此在X方向不需要约束.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModelerWorkshop4.2–后处理•选择每个结果以检查响应.–注意:由于网格划分和不同机器,结果可能不会与这里显示的完全一样.•选择“EquivalentStress2”结果(scoped)注意这里的最大值:________________TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–后处理•选择Solution分支,SolutionInformation”.图形窗口会变为工作表.在求解信息底部观察所用计算时间(随机器变化）注意,CP时间是所有处理器耗费时间之和，所以对多处理器机器它会大于ElapsedTimeTrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–3D对称模型•关闭当前的项目(你可以先保存这个2D仿真).•我们将使用相同的边界条件来计算三维对称模型.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–起始页•从发射台启动DS.•当DS启动后,点击右上角‘X’关闭向导菜单.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModelerWorkshop4.2–几何设置•选择“GeometryFromFile...“导入“Axisym_pressure_3D.x_t”文件.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–前处理1.设定单位制为mm系统–“UnitsMetric(mm,Kg,MPa,C,s)”.1•注意,改变两个零件模型名为“RetainingRing”和“PressureCap”TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler2作业4.2–前处理2.从“PressureCap”的”DetailView“中设定材料为“StainlessSteel”.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–接触3.选择“ContactRegion”分支设“Type”为“Frictionless”.4.选择“Mesh”分支,RMB选“PreviewMesh”.•同p.4.1-11的2D网格相比较.4TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–环境（Environment）5.选择新分析类型。6.选择代表对称性的6个截面.RMBInsertFrictionlessSupport.56注意,无摩擦支撑约束法向位移.这主要是用来模拟对称条件Note:therearesix(6)facestoselect.TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModelerWorkshop4.2–Environment7.选择压力冒的底面,“RMBInsertCompressionOnlySupport”.7TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–环境（Environment）8.选择压力冒的3个内表面,“RMBInsertPressure”.9.在detail窗口设定大小为0.1MPa89TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–环境（Environment）10.选择3个螺栓孔圆柱面,“RMBInsertFixedSupport”.10TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–求解•选择求解分支,RMB插入:11.StressEquivalent(von-Mises)12.DeformationTotal13.转换到”bodyselect“模式选择压力冒重复步骤16和17.–求解1112同前面一样,最后两个结果被限制在压力冒上.13TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModelerWorkshop4.2–Postprocessing•同前面一样选择结果检查响应•选择“EquivalentStress2”结果(限制)注意这里的最大值:________________TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–后处理•选择Solution分支,SolutionInformation”.图形窗口会变为工作表.在求解信息底部观察所用计算时间(随机器变化）注意,CP时间是所有处理器耗费时间之和，所以对多处理器机器它会大于ElapsedTimeTrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–比较•利用练习中例子我们可以对分析进行比较（注意，你的实际结果可能和这里的不一样，你的求解时间也会和这里的不一样）.•最大von-Mises应力:–轴对称=0.840MPa–3D对称=0.687MPa注意,网格不同会造成结果的不同(见下页).2D模型网格3D模型更细.下页会给出更细的3D网格模型.•计算时间:–轴对称=19.0秒–3D对称=26.0秒TrainingManualANSYSWorkbench-DesignModeler作业4.2–比较•最大von-Mises应力结果:–3D对称(细化)=0.852MPa•计算时间:–3D对称(细化)=578.0秒细化网格后3D对称模型结果