ansys桿件軸向的案例
基于ANSYS WORKBENCH的簡單桿件分析
以下是一個基于workbench的簡單桿件力學分析：
第一步，通過草繪或者點，建立line concept；并通過設置sections，來設置不同桿件的界面；注意：為了可以改變兩個桿件之間的連接關系，此處沒有把兩個桿件組成在一個part里面：
第二步，進入mechanical，劃分網格；此處我設置了每個桿件劃分的單元個數，設置為1
第三步，設置兩個桿件的連接方式。因為兩個桿件的連接點在同一位置，在設置需要選擇桿件時，可隱藏其中一個，這樣能保證選擇到正確的兩個點。本例中我設置為球鉸連接
第四步，施加邊界條件。本例中我固定了兩個桿件的末端，在連接點施加了豎直方向的力：
第五步，設置需要的輸出結果并求解。本例輸出了一個總變形和兩個桿件上的軸向力：
展開 基于ANSYS WORKBENCH的桿件系統的熱應力分析
【理論分析】
該問題來自于《材料力學》“軸向拉伸壓縮”一章中的“溫度應力”一節（P45）。（劉鴻文，《材料力學》，高等教育出版社，第四版）
設兩根桿件的內力為基本未知數，根據熱膨脹，計算兩根桿件的伸長量與內力的關系，然后基于變形協調關系，得到內力的大小。
最后計算的結果是：
上述答案直接拷貝自原教材。
【仿真分析】
1. 這是一個熱應力問題。但是并不需要使用耦合系統。直接使用靜力學系統可以求解。
2. 對于材料設置，需要創建兩種材料：鋼和銅，并分別給定其彈性模量，泊松比和線脹系數。對于AB桿，則設置剛性很大（例如彈性模量是鋼材的千萬倍）的材料。
3.幾何建模。分別創建三個線體，分別代表AB,AD和BE。對于AD和BE賦予矩形截面屬性，保證其橫截面積即可。AB就使用AD的橫截面屬性。
4.屬性設置。分別設置三桿的材料屬性。
5.劃分網格。給定5毫米的單元長度劃分。
6.連接。所有連接處均使用轉動副連接。
7.分析設置。給定參考溫度和實際溫度。
8.后處理。在后處理中提取梁單元的內力。
【仿真過程】
1.打開ANSYS WORKBENCH14.5
2.創建項目流程圖。
這里創建一個靜力學分析系統。
3.創建兩種材料，并設置其屬性。
雙擊engineering data單元格，然后創建兩種新材料，按照題目的數據設置其彈性模量和線脹系數。
修改默認鋼材屬性，得到本題中鋼材的屬性。
加入銅合金，并修改其屬性，得到本題中銅的屬性
創建一個新材料，其彈性模量是2E18,即彈性模量是鋼材的千萬倍，用于模擬剛體。
4. 創建幾何模型。
雙擊geometry，進入到DM中，設置長度單位是毫米。
以A點為坐標原點，水平向右為X軸正方向，豎直向上為Y軸正方向，建立坐標系。則各點的坐標如下。
展開 ANSYS與材料力學系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
通過計算結果，我們發現材料力學計算的結果為：F點位移1.618mm；ANSYS計算結果為：F點位移1.6181mm，結果基本一致。
總結：
1. ANSYS計算結果與材料力學計算結果基本一致。
2. 載荷作用在F點時，A點位移為1.618mm；載荷作用在A點時，F點位移為1.618mm。這是線性彈性體中普遍存在的關系，稱為位移互等定理。
彩
蛋
：
Stiff
Beam
剛性
梁
真的
剛性
嗎？
我們提取桿AB的變形，發現桿AB發生了彎曲，最大變形為11.5mm。我們不是已經把桿設置成剛性的了嗎？怎么還會有彎曲變形呢？
首先，我們要明白，ANSYS中是怎么定義剛性梁單元的。一般來說，ANSYS是通過
MPC184單元來模擬剛性梁。我們觀察Solution Information的Worksheet，發現求解過程中沒有MPC184單元，那我們設置了
Stiff
Beam，軟件又是怎么解決的呢？
我們打開ANSYS的幫助，發現了以下信息（下圖一）。大體意思是說：軟件通過使楊氏模量比工程數據中定義的高1e4倍來近似剛性梁。也就是說，軟件會自動定義一種剛度比較大的材料，賦予給Stiff Beam
。Stiff Beam不是完全剛性的，只是剛度比較大而已。我們將結構導入到A
NSYS經典環境，在材料參數中，我們發現了定義在AB桿上的材料，楊氏模量為2e9MPa，而我們定義的材料2-25楊氏模量為2e5MPa，確實相差1e4倍（下圖二）。
至此，本文結束。
展開 ANSYS與材料力學系列教程之軸向拉伸和壓縮（四）
結論：
①材料力學方法計算結果為1.2934mm，ANSYS計算結果為1.2945mm，結果基本一致。但材料力學計算方法使用小變形假設，在作圖求位移時，也進行了一定的簡化計算，所以ANSYS的計算結果應較為準確。
②材料力學中小變形假設，計算誤差在可接受范圍以內，但計算效率卻得到了很大的提高。
③該題還可使用彈性體的功能原理進行方便快捷的計算，ANSYS也可計算結構中的應變能，該方法將在下一篇文章中為大家講解。
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ANSYS經典提取螺栓軸向載荷的方法 ￥10
Beam188軸向力的提取方法
ANSYS與材料力學之軸向拉伸和壓縮（三）
對于該結構，
σ
max=10MPa
τ
max=5MPa
二、ANSYS解法：
下面，我們用ANSYS驗證一下材料力學解法的準確性。通過該例子，學習在ANSYS中怎么提取任意截面上的應力。
1.確定分析類型：根據例題所示結構，確定分析類型為靜力學分析；
2.通過對該結構進行分析，我們需要提取任意截面上的切應力和正應力，所以我們使用solid單元進行計算。
Step1：
在SCDM中創建平面模型。
首先，我們在SCDM中建立一個橫截面是邊長10mm的正方形，長度為100mm的長方體。建立完成以后，點擊菜單欄Workbench→ANSYS transfer→2020R1進入Workbench。
Step2：創建分析流程。
將Static Structural拖入Project Schematic，并與剛才導入的幾何建立聯系。雙擊Model進入Mechanical。
Step3：
創建局部坐標系。
我們想提取提取任意截面上的應力，必須先創建好截面，然后把結果映射在截面上。而截面的創建，是依靠坐標系的xy平面，所以在創建截面前，應先創建合適的局部坐標系。
展開 ANSYS與材料力學系列教程之軸向拉伸和壓縮（五）
根據推導出的應變能計算公式，該結構中總的應變能為：
Vε=2*(FN^2*L)/2EA=
64.67J
根據彈性體的功能原理，載荷P做的功數值上等于結構總的應變能，即：
W=1/2*P*△A=Vε
△A=0.0012934m=1.2934mm
ANSYS解法：
該題的ANSYS解法，只需在上篇文章的ANSYS結果基礎上，提取一個應變能結果。
Step1：求解設置。
提取應變能結果，需要打開Beam Section Results，方法是：點擊Solution，在Details of Solution的Post Processing中，將Beam Section Results設置為Yes。
Step2：提取應變能結果。
選擇Results→Energy→Strain Energy，然后右擊Solution（A6），選擇Eevaluate All Results，提取結果。計算結果如下圖二。
結論：
①材料力學方法計算的總應變能為64.74J，ANSYS計算的總應變能結果為64.723J，兩者基本一致。
②使用彈性體的功能原理求解該題，更加方便快捷，這種方法也稱為能量法。
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