1、1 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential法兰盘及螺栓连接受力分析算例来源：xxx算例制作：xx算例校核：x关 键 词：xxx2 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential1 摘要本算例模拟了法兰盘及螺栓连接的受力工况，通过梁连接代替连接法兰的螺栓锁紧扣。3 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential2 案例描述 已知某底座管子的一端固定，另一端通过法兰连接有另一零件。锁紧法兰的扣件没有建立几何模型，通过创建梁连接来模拟扣件。使用
2、远端力来模拟法兰的结构载荷。在轴线方向远离底座法兰面100mm位置，有1000N的远端集中力。4 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.1. 启动ANSYS Workbench，创建一个静力分析项目（1）启动workbench界面。（2）创建分析项目类型：在Workbench界面，双击左侧【Toolbox】工具箱中的静力分析模块【Static Structural】，即可将该模块添加至【Project Schematic】中，即创建了一个静力分析的项目。保存文件：点击【save】按钮，保存项目文件为flange_mount.wbpj
3、。提示：为了便于用户使用和管理求解文件，wbpj文件其实为一个包含几何建模、网格划分、荷载施加等整个分析流程的索引文件，类似于总目录，而分析流程相关的模型等文件，则被保存在“.wbpj”的同名文件夹中。5 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.2. 导入几何模型（1）右键点击静力分析项目中的【geometry】，选择【import geometry】，点击【browse】，选择已建好的三维模型flange_mount.stp。几何导入后，双击静力分析项目中的【geometry】，进入SCDM（Space Claim Direct M
4、odeler）界面，查看导入的几何模型。6 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.3. 前处理设置（1）进入mechanical界面：双击静力分析项目中的【model】，打开ANSYS Mechanical界面。在Mechanical界面下，将完成除几何建模和清理之外的网格划分、赋予材料、施加荷载和约束、求解控制、后处理等工作。（2）设置mechanical界面单位制：在Mechanical界面中，点击菜单栏【units】，将单位制设为“Metric（mm，kg，N，s，mV，mA）”。7 2018 ANSYS, Inc.April
5、 15, 2022ANSYS Confidential3.3. 前处理设置（3）修改接触：在目录树【outline】中展开【connections】-【contacts】，选中接触对，在【detail】面板中修改接触类型为“frictionless”（默认接触类型为bonded）。8 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.3. 前处理设置（4）创建梁连接：在目录树【outline】中选中【connections】分支，从连接工具选择【body-body】-【beam】。在【detail】面板中定义，梁半径为5mm，梁材料采用默认的结
6、构钢。定义梁的参考面和可动面。在此例中，梁两端定义为参考面和可动面是任意的。修改参考面和可动面的梁行为均为“deformable”。重复该步骤为剩余三个孔定义梁连接。9 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.4. 施加边界条件（1）添加约束：图形区选中底座末端表面，选中目录树【Outline】-【Static Structural】项，右键-【insert】-【Fixed support】。10 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.4. 施加边界条件（2）添加载荷：图形
7、区选中法兰面，选中目录树【Outline】-【Static Structural】项，右键-【insert】-【remote force】，在对应的【details】中定义：【scope】中输入位置坐标0,0,100，【definition】中定义【define by】为 “components”，“X component”为“1000N”。11 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.4. 施加边界条件（3）选中【Analysis Settings】，确认软弹簧【weak springs】是“off”状态。12 2018 ANSYS
8、, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.4. 施加边界条件13 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.5. 静力求解设置好载荷和约束后，在目录树【outline】中找到需要求解的静力分析工况，即【Static Structural】，右键点击【Solution】，选择【Insert】-【Deformation】-【Total】，添加变形结果显示；再次右键点击【Solution】，选择【Insert】-【Stress】-【Von-Mises】，添加应力结果显示。在目录树【Outlines】中右键
9、点击【Solution】，弹出菜单选择【Solve】，进行求解。14 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.6. 分析结果查看（1）计算完成后，目录树【outline】中点击【total deformation】和【equivalent stress】即可查看对应的云图结果。15 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.6. 分析结果查看（2）在工具栏设置放大变形显示比例为，能够更加清晰地看出法兰在远程力作用下与基座发生分离的趋势。16 2018 ANSYS, Inc.Ap
10、ril 15, 2022ANSYS Confidential3.6. 分析结果查看（3）提取梁的受力：通过按住shift键选中【outline】中的4个梁连接，将其拖拽至【solution】内释放，右键-【Evaluate All Results】，即可得到梁的受力。对于梁连接，不会显示等值线图。但是可以采用Beam Probe 来查看其结果。梁的【details】窗口显示了梁的各种结果。17 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.6. 分析结果查看（3）提取梁的受力：通过按住shift键选中【outline】中的4个梁连接，将其拖
11、拽至【solution】内释放，右键-【Evaluate All Results】，即可得到梁的受力。对于梁连接，不会显示等值线图。但是可以采用Beam Probe 来查看其结果。梁的【details】窗口显示了梁的各种结果。18 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential3.6. 分析结果查看（4）查看有限元连接：选中【outline】-【solution information】，在其【detail】中设置【FE Connection Visibility】-【Display】为“All FE Connectors”。图形区底部转换到图形标签页，即可显示远程力和梁连接的所有约束方程。19 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS Confidential4. 分析小结本算例演示了如何利用梁代替连接法兰的锁紧扣，通过添加远端力，模拟实际工况下几何的受力和变形。20 2018 ANSYS, Inc.April 15, 2022ANSYS ConfidentialTHANK YOU
