2.2 在Workbench中运行Mechanical
(1)启动Workbench,选择File→Restore Archive,如图2-1所示。
图2-1 恢复数据文件
(2)浏览至工作文件夹,选择sae_shaft_1.wbpz。
分析项目sae_shaft_1中包含DesignModeler系统和Mechanical静力分析系统,如图2-2所示。
图2-2 DesignModeler系统和Mechanical静力分析系统
在我们的分析之中,需要使用nCode材料库中的材料重新定义材料属性,更新Mechanical系统。
(3)双击B2栏,以编辑模式进入Engineering Data,如图2-3所示。
图2-3 进入Engineering Data
(4)单击表格上方的Engineering Data Sources按钮,显示材料数据库窗口。窗口中列出了可用的材料数据库,选择nCode_matml。如果没有显示该数据库,单击Click here to add a new labrary,浏览至ANSYS nCode DesignLife安装目录下的glyphworks\mats文件夹,选择nCode_matml.xml。
(5)选择nCode_matml作为数据库之后,该数据库中包含的材料在Outline窗口中列出。找到材料Carbon Steel SAE1045_390_QT。材料的说明栏列出了疲劳属性的类型和该属性的参考信息。该材料包含我们进行应变疲劳分析所需的应变寿命材料属性。单击Add按钮,将该材料添加到分析所使用的Engineering Data数据库。
一旦该材料被添加到Engineering Data数据库,这个材料就与源数据库断开连接,并且可以被修改,也可以将其属性设置为参数。
(6)选择Project选项卡,返回项目界面。
(7)在项目管理界面,双击B4栏,开始编辑Mechanical模型,如图2-4所示。
图2-4 编辑Mechanical模型
(8)在提问是否重新读取上游数据的对话框中单击Yes。
(9)模型的几何体只包含一个部件,名称为Solid。展开Geometry列表,选择部件Solid,查看Solid的Details窗口。在Material→Assignment栏中选择Carbon Steel SAE1045_390_QT。
(10)单击屏幕上方的Solve按钮,更新求解。
模型包含一个分析,该分析有两个载荷步。轴的左侧完全约束,轴的右侧定义有两个载荷。第一个载荷是Y方向的力载荷,它在第一个载荷步的值为1N,在第二个载荷步的值为0N,如图2-5所示。
显示等效应力云图,如图2-6所示,弯曲载荷引起在轴半径发生变化的肩部区域出现明显的应力集中。
图2-5 两个载荷步
图2-6 等效应力云图
第二个载荷是X方向的扭矩,它在第一个载荷步的值为0N·m,在第二个载荷步的值为1N·m。
扭矩引起的应力云图如图2-7所示。
图2-7 应力云图
在完成结构分析之后,我们已经得到应力结果,可以用于DesignLife进行疲劳分析。
(11)选择File→Close Mechanical。
在Workbench页面左侧的toolbox中有7个DesignLife分析系统。
前三个分析系统进行应变疲劳分析,该方法同时适用于高周疲劳和低周疲劳。nCode EN Constant使用起始比例系数和终止比例系数乘以静力分析结果,生成循环应变载荷。nCode EN TimeSeries使用静力分析结果和载荷历程文件匹配,创建疲劳应变历程。nCode EN TimeStep将静力分析中的一系列载荷步作为疲劳应变历程。
后三个分析系统进行应力疲劳分析,该方法适用于高周疲劳。应力疲劳分析也有三种载荷定义方法,分别是Constant、TimeSeries和TimeStep。
最后一个分析系统是nCode SN Vibration,该方法在频域范围内进行应力疲劳分析。