搜索ANSYS子模型技術(shù)—助你一臂之力實(shí)現(xiàn)高效仿真【轉(zhuǎn)發(fā)】
2017-08-26 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在有限元仿真分析中,我們往往對(duì)大型結(jié)構(gòu)中某一關(guān)鍵部位的仿真結(jié)果感興趣,常見的為應(yīng)力集中的區(qū)域,或者出現(xiàn)屈服的位置。如果我們用較細(xì)的網(wǎng)格劃分整個(gè)模型,則耗費(fèi)的時(shí)間太多。如果我們把整個(gè)模型劃分的網(wǎng)格太粗糙,則結(jié)果不準(zhǔn)確。能否有一種辦法,在用粗糙的網(wǎng)格求得計(jì)算后,選取我們關(guān)心的區(qū)域,重新進(jìn)行網(wǎng)格的劃分,利用粗糙模型中邊界條件的解作為所選區(qū)域的邊界條件,從新計(jì)算進(jìn)而得到我們所想要的結(jié)果?
在ansys中,有一種技術(shù),叫子模型技術(shù),可以滿足我們的要求。子模型的應(yīng)用是基于圣維南原理,即如果實(shí)際分布載荷被等效載荷代替以后,應(yīng)力和應(yīng)變只在載荷施加的位置附近有改變。這說明只有在載荷集中位置才有應(yīng)力集中效應(yīng),如果子模型的位置遠(yuǎn)離應(yīng)力集中位置,則子模型內(nèi)就可以得到較精確的結(jié)果。因此,子模型方法又稱為切割邊界位移法或特定邊界位移法。
ANSYS程序并不限制子模型分析必須為結(jié)構(gòu)(應(yīng)力)分析。子模型也可以有效地應(yīng)用于其他分析中。如在電磁分析中,可以用子模型計(jì)算感興趣區(qū)域的電磁力。子模型最大的優(yōu)點(diǎn)是減少運(yùn)算量,除此之外,還可以驗(yàn)證網(wǎng)格劃分尺寸對(duì)結(jié)果的影響程度。但是子模型目前只能應(yīng)用于殼單元和體單元。想要對(duì)單元有進(jìn)一步的了解,可以聯(lián)系作者。
子模型的原理要求切割邊界應(yīng)遠(yuǎn)離應(yīng)力集中區(qū)域。用戶必須驗(yàn)證是否滿足這個(gè)要求。子模型分析的過程包括以下步驟:
1.對(duì)有限元粗糙模型的求解。
2.選取感興趣的區(qū)域,重新劃分網(wǎng)格,生成子模型。
3.對(duì)子模型施加切割邊界差值,即采用粗糙模型的結(jié)果作為子模型的邊界條件,這個(gè)結(jié)果可以是應(yīng)力,也可以是應(yīng)變。
4.分析子模型的結(jié)果。
5.驗(yàn)證子模型的邊界和應(yīng)力集中區(qū)域的足夠遠(yuǎn)。
子模型技術(shù)的應(yīng)用難點(diǎn)在于對(duì)子模型施加切割邊界條件,即在子模型分析過程中,將粗糙模型的結(jié)果讀取進(jìn)來,作為子模型的邊界條件。
下面通過一個(gè)具體的實(shí)例,來講解子模型技術(shù)的應(yīng)用。矩形平板中心開孔,承受橫向拉力時(shí)的應(yīng)力集中情況。由于對(duì)稱,選取模型的四分之一進(jìn)行分析。
上圖所示為分析的有限元模型,可知,在孔的周圍存在應(yīng)力集中,因?yàn)槲覀冃枰x取孔的周圍進(jìn)行子模型技術(shù)分析。
首先,我們對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格的粗糙劃分,迅速求解結(jié)果。如上圖所示,應(yīng)力集中在孔的Y方向,應(yīng)力最大為2607。
在對(duì)粗糙網(wǎng)格劃分之后,我們選取孔的上部分區(qū)域,進(jìn)行網(wǎng)格的重新劃分,計(jì)算結(jié)果如上圖所示,應(yīng)力集中依然在孔的Y方向,最大內(nèi)應(yīng)力為2881。
此模型的理論解為3018?？梢娮幽Ｐ头治鼋Y(jié)果比粗糙模型模型的結(jié)果更為接近。利用ansys workbench也可以進(jìn)行子模型技術(shù)的應(yīng)用,而且其過程較為簡(jiǎn)單。
后臺(tái)回復(fù)關(guān)鍵字:子模型可獲取本期仿真案例的ANSYS命令流文件(Word格式)
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非常感謝ANSYS仿真專家張招工程師的投稿
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