基于ANSYS Workbench的内六角扳手静力学分析
基于ANSYS Workbench的内六角扳手静力学分析
关键词：Solidworks DesignModeler(DM) ANSYS Workbench Mechanical 静力学分析
1、问题描述
一个内六角扳手（Allen wrench）施加100N的扭转载荷，相同位置的上部同时施加20N向下的压力，确定在两个载荷同时作用下扳手的强度。
2、模型及尺寸
模型及相关数据如下：
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截面六边形相邻点距离：10 mm 作用柄长：7.5 cm 手柄：20 cm 两柄圆角半径： 1 cm 材料弹性模量：207 GPa 扭转力： 100 N 向下压力：20 N |
 内六角扳手示意图 |
3、具体步骤
采用Solidworks作为几何模型的生成器，使用DM(DesignModeler)作为几何编辑器（便于施加载荷），通过控制，生成六面体扫略网格。
1）基于Solidworks生成几何模型
A. 启动SW
B. 创建草图
在YZ平面上生成草图1：
在XZ平面上生成草图2：
C. 生成扫略特征
基于草图1和2，通过扫略特征，生成内六角扳手的几何实体：
D. 保存文件并导入Workbench中
生成三维模型后，保存为wrench.SLDPRT；
通过如下菜单导入Workbench中。
启动Workbench后，启动DM进行模型的编辑。
2）使用DM进行模型编辑并进行几何拓扑共享
进入DM中，生成新的工作平面，作为切割平面，该平面距离手柄尾端50mm：
利用切割平面，分割实体，并设置两个实体间的拓扑共享:
3）创建静力学分析
4）材料定义
进入Engineering Data，定义新材料，命名为wrench，定义杨氏模量为207GPa。
5）网格控制
设置不同的线上单元的数量，并指定一个六边形端面上的映射控制
生成网格如下：
6）施加载荷与约束
在作用柄上的端面上施加固定约束，手柄分割部分两个面上施加水平方向100N扭力，另一个面上施加向下的压力20N。
7）求解及结果查看
求解完成后，插入应力结果（Von-Mises）。
结果查看：
可见，最大应力发生在作用柄的圆角过度处，最大应力为210MPa。
8）保存并退出
保存，生成压缩文件wrench.wbpz并退出Workbench。