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基于ANSYS Workbench的内六角扳手静力学分析

 众生相1982 2021-08-04

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:

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

IMG_256

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

YZ平面上生成草图1

XZ平面上生成草图2

C.    生成扫略特征

基于草图12,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

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

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