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        CAE軟件操作小百科(43)

        2018-09-17 10:00:34呂梁信步
        計算機(jī)輔助工程 2018年3期
        關(guān)鍵詞:參數(shù)值材料力學(xué)圓柱

        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,可以對簡單的三維結(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,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ANSYS Workbench,模型自動導(dǎo)入并生成一個Geometry。

        雙擊Geometry(A2)啟動Design Modeler。

        點擊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選項選擇Deformable。在此模式下,對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)點所有被約束項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,而不是該面上各個單元節(jié)點的位移都為0。 Behavior還有另外一個選項Rigid,該選項是對被加載面上每個單元的節(jié)點進(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單元節(jié)點的位移嚴(yán)格為0。若將 Remote Displacement 中的Behavior 選項選擇為Rigid,則可計算出與Fixed Support 一樣的結(jié)果。

        用材料力學(xué)計算上述圓柱桿,必須將具有一定長徑比的桿件簡化成梁,即簡化為一條線進(jìn)行計算。在ANSYS中應(yīng)用梁單元分析,F(xiàn)ixed Support加Pressure或者加Force,結(jié)果都可靠。若圓柱桿不能簡化成梁或者桁架,卻仍然用材料力學(xué)來計算,則會出現(xiàn)錯誤。換言之,用材料力學(xué)分析這個實體化模型的受壓是不對的,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:圓柱受壓時縱向長度變小,材料具有泊松比,即縱向長度變小的同時直徑擴(kuò)大。Fixed Support要求該表面上節(jié)點的位移和轉(zhuǎn)矩嚴(yán)格為0,也就是說該表面上的節(jié)點會限制圓柱直徑的擴(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作用僅影響實體上的1個元素(或體、面、線、點),或者1個單元僅需要1個自由度,那么只有不過度約束與其無關(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,而且只需要一個變量。下面以Pressure為例進(jìn)行說明。

        先插入一個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,只能用幾個點來確定載荷曲線,點越多越精確。

        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個變量,

        回車確認(rèn)后會多出幾個Graph Control。

        如果一個荷載有幾個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)果這個功能對于需要長時間求解的模型有很大用處,如靜力非線性、瞬時動力或顯式動力計算中,可以隨時查看結(jié)果,及時發(fā)現(xiàn)錯誤。這一功能僅在通過Remote Solver Manager求解時才有效,如果沒有Remote Solver,可以設(shè)置為在后臺求解。

        (1)插入幾個特定時間點。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間點查看已完成的結(jié)果。

        (2)提交任務(wù)給遠(yuǎn)程求解服務(wù)器。

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

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

        (待續(xù))

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