19.2.1 前处理
1.创建分析项目
1）在Windows操作系统（Windows 8版本以下）选择“开始”>“所有程序”>ANSYS 15.0>Workbench 15.0，或在Windows 8操作系统中找到Workbench 15.0图标并单击，启动ANSYS Workbench 15.0，进入主界面。
2）双击主界面Toolbox工具箱中的Analysis System>Static Structural选项，在项目管理区创建分析项目A，如图19-3所示。
图19-3 分析项目
2.定义材料数据
1）双击项目A中的A2栏Engineering Data项，进入材料参数设置界面，在该界面下即可进行材料参数设置。
2）根据实际工程材料的特性，在Properties of Outline Row 2：Structure Steel表中可以修改材料的特性，本例采用默认值。
3）关闭A2：Engineering Data，返回到Workbench主界面，材料库添加完毕。
3.添加几何模型
1）在A2栏的Geometry上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Import Geometry> Browse，此时会弹出“打开”对话框。
2)在弹出的对话框中选择文件路径，导入chap19几何体文件，此时A2栏Geometry后的
变为
，表示实体模型已经存在。
3)双击项目A中的A2栏Geometry，此时会进入到DM界面，查看模型如图19-4所示，此时如果设计树中显示
，表示需要生成模型，此时进行步骤4），否则可直接进入步骤5）。
图19-4 DM模型
4）单击
按钮，即可显示生成的几何体，此时可在几何体上进行其他的操作，本例无需进行操作。
5）单击DM界面右上角的“关闭”按钮退出DM，返回到Workbench主界面。
4.定义零件行为
1）双击主界面项目管理区项目A中的A3栏Model项，进入Mechanical界面，查看分析项目树结构图如图19-5所示，在该界面下即可进行网格的划分、分析设置、结果查看等操作。
图19-5 分析项目树结构图
2）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中Geometry选项下的Soild，此时即可在Details of“Soild”细节窗口中给模型添加材料。
3）单击参数列表中Material选项下Assignment黄色区域后的
，此时会出现设置的材料，选择即可将其添加到模型中去。此时树结构图Geometry前的
变为
，表示材料已经添加成功。本例中采用了默认的Structural Steel，无需更改。
5.划分网格
1）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Mesh选项，此时可在Details of“Mesh”细节窗口中修改网格参数，本例中采用默认设置。
2）在Mesh上单击右键，选择Insert>Method，然后选择待划分的面体，在细节窗口中的Geometry中单击Apply。
3）设置Method为Tetrahedrons，Algorithm为Patch Conforming，如图19-6所示。
图19-6 设置划分方法
4）在Outline树结构图中的Mesh选项单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择GenerateMesh，如图19-7所示，生成网格如图19-8所示。
图19-7 划分网格命令
图19-8 网格划分效果(https://www.daowen.com)
6.创建坐标系
1）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Coordinate Systems选项，然后单击鼠标右键，选择Insert>Coordinate System，如图19-9所示。
2）单击得到的Coordinate System对象，设置Principal Axis>Axis为X，并设置Define By为Hit Point Normal，单击坐标系的原点（在X为0的面上），单击Apply按钮，如图19-10所示。
图19-9 添加坐标系
图19-10 设置坐标系
7.嵌入裂纹区域
1）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Model项，在得到的工具栏中单击Fracture，创建Fracture对象。
2）右键单击Fracture对象，然后选择Insert>Crack，如图19-11所示，创建Crack对象。
图19-11 添加裂纹对象
3）选择Crack对象，选择图形区域中的模型，然后在Geometry后单击Apply按钮，设置其细节窗口中的部分参数如图19-12所示和表19-1所示。
图19-12 设置裂纹对象
表19-1 Crack对象参数
4）右键单击Crack对象，在弹出的快捷菜单中选择Generate All Crack Meshes，划分裂纹。得到的裂纹如图19-13所示，最终网格如图19-14所示。
图19-13 裂纹
图19-14 最终网格模型
8.定义边界条件
1）选择Mechanical界面左侧Outline树结构图中的Static Structural（A5）选项，此时会出现Environment工具栏。
2）选择Environment工具栏中的Supports>Fixed Support，此时在树结构图中会出现Fixed Support选项。
3）选中Fixed Support，选择底面，单击Details of“FixedSupport”细节窗口中Geometry选项下的Apply按钮，即可在选中边缘上施加位置约束。
4）选择Environment工具栏中的Loads>Force，此时在树结构图中会出现Force选项。
5）选中Force，选择需要施加力的顶面，单击Details of“Force”细节窗口中Geometry选项下的Apply按钮，同时设置Y Component为50000。该设置施加了Y向大小为50000N的力，如图19-15所示。
图19-15 设置力载荷
6）得到的边界条件示意图如图19-16所示。
图19-16 边界条件示意图