角支架平面应力分析

基本描述：角支架结构几何参数如下图所示，厚度为10mm，右侧销孔完全固定，左侧受到向下的均布载荷。求结构整体的应力分布、最大变形量、竖直方向的变形。

材料参数：弹性模量为2e5MPa，泊松比为0.3，密度7850kg/m^3。

1 搭建分析流程

从ANSYS项目概图左侧Toolbox的Component System拖出Geometry，后从Analysis System里按住Static Structural拖到项目概图Geometry上。

2 建立模型

单击模块A的第2栏，点击鼠标右键，选Edit Geometry in DesignModeler，进入DM创建几何文件。

• 选择XoY平面建立草图

首先点击序号1选择合适的单位，然后单击序号2指示的XY平面。接下来你可以点击鼠标右键，选择Look At草图正视；你也可以点击序号3指示的图标；你也可以点击序号4方框里面坐标系的Z轴，三种方法都可使草图正视。

序号4对应的坐标系常见操作：单击其中一根轴，则该轴将正视于我们；点击坐标系中间的小球，视图将以等轴侧视图显示（等价于点击鼠标右键里面的Isometric View）

• 生成平面几何

首先生成整体平面几何，然后挖掉两个销孔。依照图示步骤生成平面几何，推荐首先选择草图，然后再从概念建模菜单里面选择“从草图生成面”，需要指定厚度为10mm。

选择草图2，从工具栏选择拉伸命令，然后再依据序号3和4设置即可。这里用双向对称，是因为双向对称可以避免调整方向，只要拉穿就好。

• 调整分析类型为2D

默认分析类型是3D，这里平面应力分析需要调整分析类型为2D，且需要在进入Model之前调整，进入以后无法调整。依据图示顺序调整即可

3 指定材料及2D Behavior

双击模块B第四栏Model进入，依次展开左侧树形窗口上方（Outline）里面Model-Geometry，可以从左侧下方详细栏看到对应零部件的详细属性。从Materials下Assignment赋予材料。并且在详细栏里可以看到几何厚度显示为10mm.这就是之前几何建模指定的，如果建模没有指定需要在这指定。因为默认“2D Behavior”为平面应力，这里不做调整。

4 划分网格

整个模型采用四边形为主网格，保留单元中间节点，且尺寸函数使用曲率和邻近控制单元分布。通常不采用混合网格的，尤其是在一些关心的区域。图中1处存在混合且距离孔边界较近（三层单元及以内），图中2处圆角处存在较少的单元，且存在与1相同的原因。序号1为载荷边界，右销孔为固定约束。该结构的本质类似悬臂梁，可知2处为该结构薄弱环节，固定处存在应力集中。本例旨在熟悉基本分析流程和软件，对细节当前不作讨论。

5 设置边界

左销孔受到竖直向下的均布载荷1MPa，右销孔固定约束。

6 分析结果

点击菜单栏右侧的黄色闪电符号即开始求解，分析完成点击Solution（B6）下的Insert可以在其中选择想要的结果，这里指定查看结果为：Total Deformation和Equivalent Stress。

• 查看变形结果
• 分别查看整体变形和竖直方向的变形

• 查看应力结果

查看平均的等效应力和未平均的等效应力。

7 简单总结

上述分析结果显示，最大变形量不足1mm，等效应力最大约为44.5MPa。最大应力位置在拐角处，最大变形在左销孔外侧。该例子学习平面应力基本分析流程、查看沿坐标轴方向的变形、查看未平均的等效应力等。

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