3D Modeling and Analyzing with Using ANSYS Workbench

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3D Modeling with Using ANSYS Workbench
Table of Contents 1. 3D 모델링 방법 2. Meshing / 물성치 입력 방법 3. 3D 모델링 / 해석 예제 4. ANSYS Classic 과의 비교 5. Q & A

1. 3D 모델링 방법

1. 3D 모델링 방법 ANSYS Workbench 10.0 기준으로 설명 ANSYS Workbench 14.0 사용법 일부 설명 2. 모델링 과정을 차례대로 빠짐없이 설명

모델링을 하기 위해 Geometry 선택

Static Structural 더블클릭 ANSYS Workbench 14.0으로 Geometry창 생성하는 과정

Static Structural System이 생성됨 기하모델이 형성된 후 Mesh를 정의하는 부분 ANSYS Workbench 14.0으로 Geometry창 생성하는 과정

New Geometry… 선택 ANSYS Workbench 14.0으로 Geometry창 생성하는 과정

모델링을 하기에 앞서 단위 선택

2. New sketch 클릭 1. 스케치를 할 면을 선택

Look at face / Plane / Sketch 클릭 Sketch가 생성됨

XY 평면을 수직으로 보는 상태 Sketching 선택

Sketching Toolbox (거의 Solidworks의 Sketch Tool과 유사)

Circle 선택

원점에 구속 원의 중심

Dimensions 선택

Diameter(직경) 선택

원을 클릭

원의 바깥쪽 임의 장소에 클릭을 하게 되면 왼쪽과 같은 치수 입력 부분이 나타남.

5각형을 생성하기 위해 Polygon 선택, n = 5를 입력 2. 5각형 생성

5각형을 원의 중심에 구속시키기 위해 Constrains 선택 2. Concentric 선택

5각형이 원의 중심에 구속됨

5각형의 치수를 입력

Extrude 클릭 Modeling을 선택하여 Extrude 실행

Base Object 부분에 돌출하고자 하는 Sketch로 선택되어있는지 확인 필요

Generate 선택 돌출하고자 하는 두께(높이) 입력

모델링 완료

2. Meshing / 물성치 입력 방법

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 2. Meshing / 물성치 입력 방법 1. ANSYS Workbench 14.0 기준으로 설명 2. Mesh 생성 및 종류에 대해 설명(중요도 표시) 3. 물성치 입력 방법에 대해 설명

3D Modeling with Using ANSYS Workbench ANSYS Workbench에서 쓰이는 Mesh의 종류
2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench ANSYS Workbench에서 쓰이는 Mesh의 종류 1. Tetrahedrons(4면체) – Patch Conforming ★ 진행되는 순서 ① 모델의 가장자리에서부터 Mesh가 생성됨 ② 면과 체적을 따라 안쪽으로 채워짐

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Mesh Control 선택 Mesh system 추가됨

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Method 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 모델 선택 Apply

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 1 Body 선택됨

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Method 부분에서 Tetrahedrons 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Generate Mesh 선택 Algorithm 부분에서 Patch Conforming 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Meshing 완료

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench ANSYS Workbench에서 쓰이는 Mesh의 종류 2. Tetrahedrons – Patch Independent ★★ 진행되는 순서 ① 모델을 둘러싸도록 균일한 크기의 Mesh를 생성 ② 모델의 면을 경계로 삼아 바깥 부분의 Mesh를 지움 ③ 모델의 경계면 부근의 Mesh만 크기와 형상을 재정렬

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Algorithm 부분에서 Patch Independent 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Min Size Limit을 반드시 입력해야 함 (가장 작게 주고 싶은 Meshing Size를 입력)

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench ANSYS Workbench에서 쓰이는 Mesh의 종류 3. Sweep ★★★★★ 진행되는 순서 ① 평면이나 곡면 위에 Mesh 생성 ② 특정 경로나 회전 축을 따라 이동시키면서 Mesh 생성

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Method에서 Sweep 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench ANSYS Workbench에서 쓰이는 Mesh의 종류 4. Multi Zone ★ 진행되는 순서 ① 바깥 면을 기준으로 Sweep 방향을 설정 ② 가상으로 파트를 분할하여 균일한 Sweep Mesh를 수행

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Hexa : 6면체로 된 Multi Zone Mesh 형성

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Multi Zone – Hexa로 설정한 Meshing 완료

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Prism : 각기둥으로 된 Multi Zone Mesh 형성

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Multi Zone – Prism으로 설정한 Meshing 완료

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench ANSYS Workbench에서 쓰이는 Mesh의 종류 5. Sizing ★★★★★ 진행되는 순서 ① 선택한 요소의 Element의 평균 길이를 입력 ② 입력한 평균 길이로 Sizing 진행 주로 우리가 ANSYS Classic에서 Global Size를 입력하는 것과 동일한 형태

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Sizing 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 원하는 Element Size 입력

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Meshing 완료 (Element Size = 1mm)

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Meshing 완료 (Element Size = 2mm)

3D Modeling with Using ANSYS Workbench TIPs and CAUTIONs for Meshing
1. Mapped Face Meshing 보다는 ① Sizing Mesh나 ② Sweep Mesh를 사용하는 것이 좋다. (Mapped Face Meshing로는 일부 모델에서 Free Mesh와 같은 효과를 발생시키기 때문에 제대로 된 Mesh를 하기가 어렵다.) 2. 복잡한 모델을 Mesh하기 위해서는 Tetrahedrons – Patch Independent를 사용하는 것이 좋다.

3D Modeling with Using ANSYS Workbench TIPs and CAUTIONs for Meshing
1. Mesh를 하기 전 Unit에 유의하라! Sizing Mesh에서 Element Size가 달라질 수 있으니 유의해야 함 2. 정확한 응력 분포를 보기 위한 Mesh 설정 - Explicit

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 물성치 입력 방법 Engineering Data – Edit 선택

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 물성치 입력 방법 기본적으로 Structural Steel로 설정됨 탄성계수와 푸아송비를 입력

2. Meshing / 물성치 입력 방법 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 물성치 입력 방법 Update Project를 선택해 프로젝트 최신화 단위에 유의할 것

3. 3D 모델링 / 해석 예제

3. 3D 모델링 / 해석 예제 1. 모델링 – Meshing – 하중/경계조건 - 해석 2. 예제 풀이 : 집중하중 관련 문제 부분적인 분포하중 관련 문제 대칭모델 관련 문제

1. 집중하중 관련 문제

1. 모델링

2. Engineering Data – 물성치 입력 E = 30e6 psi V = 0.3

3. Meshing Sizing Mesh 실시 - Element Size = 0.5in

4. Force – 집중하중 입력 (4개의 절점 나누어서 입력해야 함)

5. Displacement Displacement 입력 - X, Y, Z 방향 0

6. Plot – Von Mises Stress – 응력 분포 결과

2. 부분적 분포하중 관련 문제

1. 모델링 새로운 면을 생성하여 하나의 모델을 둘로 자름 (Slice 기능 이용)

2. Engineering Data – 물성치 입력 E = 210GPa V = 0.3

3. Meshing Sizing Mesh 실시 - Element Size = 0.5m

4. Pressure – 부분적인 분포하중 입력 Pressure 입력 -500e3 Pa

5. Displacement Displacement 입력 - X, Y, Z 방향 0

3. 대칭모델 관련 문제

1. 모델링 XY평면, YZ평면, XZ평면의 35mm Offset된 평면으로 나누어 1/8 대칭모델을 생성 (Slice 기능 이용)

2. Engineering Data – 물성치 입력 E = 200GPa V = 0.25

3. Meshing Sweep Mesh 실행 - Element Size = 3mm

4-1. Pressure – 분포하중 입력

4-2. Pressure – 분포하중 입력 시 전체 모델로 복구시킨 후 적용한 모습

5-1. Displacement

5-2. Displacement - 전체 모델로 복구시킨 후 적용한 모습

4. ANSYS Classic과의 비교

4. ANSYS Classic과의 비교 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 1. 집중하중 관련 문제 Max = psi Min = psi

4. ANSYS Classic과의 비교 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Max = psi Min = psi 최대값이 일치

4. ANSYS Classic과의 비교 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 2. 부분적인 분포하중 관련 문제 Max = e8 Pa Min = e5 Pa

4. ANSYS Classic과의 비교 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Max = 0.112e9 Pa = 1.12e8 Pa Min = Pa = e5 Pa 근사치가 나타남

4. ANSYS Classic과의 비교 3D Modeling with Using ANSYS Workbench 3. 대칭모델 관련 문제 Max = MPa Min = MPa

4. ANSYS Classic과의 비교 3D Modeling with Using ANSYS Workbench Max = MPa Min = MPa 근사치는 아니지만 Workbench에서 Mesh를 달리하여 최대한 근접하게 구해보고자 하였음

5. Q & A

Thank you!

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