呂梁信步

1 UG與ANSYS Workbench之間的雙向刷新

UG強(qiáng)大的功能性版塊為用戶提供最大的幫助，可以對(duì)簡(jiǎn)單的三維結(jié)構(gòu)、復(fù)雜曲面以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。利用ANSYS Workbench中的Design Exploration進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化時(shí)，經(jīng)常需要利用UG進(jìn)行建模，這就涉及UG與ANSYS Workbench之間的雙向刷新，其具體操作步驟如下。

（1）在ANSYS Workbench中修改設(shè)置：在Option中的Geometry Import中選中Parameters，并輸入用于過濾參數(shù)的前綴。

（2）啟動(dòng)NX，ANSYS Workbench的菜單已經(jīng)出現(xiàn)。在NX中創(chuàng)建所需要的模型。

（3）在NX中定義自定義參數(shù)，參數(shù)前綴必須與ANSYS Workbench中定義的前綴一樣。

把這些參數(shù)賦給內(nèi)部變量。

（4）在NX中啟動(dòng)ANSYS Workbench，模型自動(dòng)導(dǎo)入并生成一個(gè)Geometry。

雙擊Geometry（A2）啟動(dòng)Design Modeler。

點(diǎn)擊Generate導(dǎo)入模型，Details of Attach 1最下面出現(xiàn)所需要的參數(shù)，分別點(diǎn)擊前面的小框以出現(xiàn)Parameter Set。

（5）回到ANSYS Workbench，Parameter Set已經(jīng)出現(xiàn)。雙擊Parameters Set進(jìn)入?yún)?shù)界面，修改參數(shù)值。

（6）回到ANSYS Workbench界面，Geometry中出現(xiàn)“更新”圖標(biāo)，右鍵菜單并點(diǎn)擊Update。

（7）回到Design Modeler，參數(shù)已經(jīng)修改。

（8）回到NX查看Expressions，參數(shù)也已更新。

也可以在NX中修改自定義參數(shù)值，然后回到Design Modeler中使用Refresh→Use Geometry Parameter Values更新參數(shù)值。

2 ANSYS Workbench中Fixed Support和Remote Displacement的區(qū)別

ANSYS Workbench對(duì)固定端的約束提供2種方式：Fixed Support和Remote Displacement。使用不同的固定端約束可能會(huì)出現(xiàn)不同的有限元模擬結(jié)果。

圓柱一端固定，一端施加壓力，分別將固定端約束為Remote Displacement和Fixed Support，得到的應(yīng)力的結(jié)果大不相同：Remote Displacement約束得到的應(yīng)力更接近理論解，而Fixed Support約束則產(chǎn)生較嚴(yán)重的應(yīng)力集中。

Remote Displacement使用默認(rèn)設(shè)置，即 Behavior選項(xiàng)選擇Deformable。在此模式下，對(duì)該面的約束將抽象為整體約束，在彈性力學(xué)求解方程中體現(xiàn)為被約束面的各單元節(jié)點(diǎn)所有被約束項(xiàng)的積分平均值等于用戶所加載的約束條件。在本例中，約束面的整體位移和為0，而不是該面上各個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的位移都為0。 Behavior還有另外一個(gè)選項(xiàng)Rigid，該選項(xiàng)是對(duì)被加載面上每個(gè)單元的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)制約束。

Fixed Support約束是強(qiáng)制要求被加載的面上各個(gè)單元節(jié)點(diǎn)的位移嚴(yán)格為0。若將 Remote Displacement 中的Behavior 選項(xiàng)選擇為Rigid，則可計(jì)算出與Fixed Support 一樣的結(jié)果。

用材料力學(xué)計(jì)算上述圓柱桿，必須將具有一定長(zhǎng)徑比的桿件簡(jiǎn)化成梁，即簡(jiǎn)化為一條線進(jìn)行計(jì)算。在ANSYS中應(yīng)用梁?jiǎn)卧治?，F(xiàn)ixed Support加Pressure或者加Force，結(jié)果都可靠。若圓柱桿不能簡(jiǎn)化成梁或者桁架，卻仍然用材料力學(xué)來計(jì)算，則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。換言之，用材料力學(xué)分析這個(gè)實(shí)體化模型的受壓是不對(duì)的，應(yīng)該用ANSYS中的彈塑性力學(xué)來分析。

從彈塑性力學(xué)角度分析：圓柱受壓時(shí)縱向長(zhǎng)度變小，材料具有泊松比，即縱向長(zhǎng)度變小的同時(shí)直徑擴(kuò)大。Fixed Support要求該表面上節(jié)點(diǎn)的位移和轉(zhuǎn)矩嚴(yán)格為0，也就是說該表面上的節(jié)點(diǎn)會(huì)限制圓柱直徑的擴(kuò)大。因此，在分析過程中使用Displacement：x=y=Free，z=0的邊界條件比較合理，符合材料力學(xué)分析方法的假設(shè)前提條件。

如果力或者壓力等主動(dòng)作用僅影響實(shí)體上的1個(gè)元素（或體、面、線、點(diǎn)），或者1個(gè)單元僅需要1個(gè)自由度，那么只有不過度約束與其無(wú)關(guān)的自由度，甚至不約束其他自由度，才能獲得更可靠的結(jié)果。

3 在ANSYS Workbench中施加隨坐標(biāo)變換的載荷

在以往版本中，ANSYS Workbench只能施加隨時(shí)間變化的載荷，如果要施加隨空間變化的載荷，只能借助于Commands。ANSYS Workbench V12在此基礎(chǔ)上有所改進(jìn)，目前只支持Pressure、Line Pressure、Temperature和Thermal Condition這4種載荷進(jìn)行空間變化，而且只需要一個(gè)變量。下面以Pressure為例進(jìn)行說明。

先插入一個(gè)Pressure，類型必須定義為Normal。

將Magnitude修改為Tabular。

選擇Independent Variable（這里選x），決定載荷在一個(gè)自定義的坐標(biāo)系上起作用。

不能以方程的形式輸入，只能用幾個(gè)點(diǎn)來確定載荷曲線，點(diǎn)越多越精確。

除Tabular外，也可以將Magnitude修改為Function。

可以直接輸入方程，但只能有1個(gè)變量，

回車確認(rèn)后會(huì)多出幾個(gè)Graph Control。

如果一個(gè)荷載有幾個(gè)變量而且各自都是線性變換，比如P=x+2y+3z，那么可以分3次施加，即P1=x，P2=2y，P3=3z，否則只能回到Commands。

4 在求解過程中查看已完成的結(jié)果

在求解過程中查看已完成的結(jié)果這個(gè)功能對(duì)于需要長(zhǎng)時(shí)間求解的模型有很大用處，如靜力非線性、瞬時(shí)動(dòng)力或顯式動(dòng)力計(jì)算中，可以隨時(shí)查看結(jié)果，及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。這一功能僅在通過Remote Solver Manager求解時(shí)才有效，如果沒有Remote Solver，可以設(shè)置為在后臺(tái)求解。

（1）插入幾個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)。默認(rèn)設(shè)置為last，所以只能查看最后完成的結(jié)果，而不是在求解過程中的特定時(shí)間點(diǎn)查看已完成的結(jié)果。

（2）提交任務(wù)給遠(yuǎn)程求解服務(wù)器。

（3）在求解時(shí)，右鍵點(diǎn)擊需要查看的結(jié)果，選擇Evaluate All Results。

（摘自同濟(jì)大學(xué)鄭百林教授《CAE操作技能與實(shí)踐》課堂講義）

（待續(xù)）