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(hù)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(guò)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(hù)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(xiàn)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(lái)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(lái)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(shuō)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(guò)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(xiàn)、點(diǎn)),或者1個(gè)單元僅需要1個(gè)自由度,那么只有不過(guò)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(shuō)明。
先插入一個(gè)Pressure,類(lèi)型必須定義為Normal。
將Magnitude修改為T(mén)abular。
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(lái)確定載荷曲線(xiàn),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(chē)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(xiàn)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(guò)程中查看已完成的結(jié)果
在求解過(guò)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(xiàn)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(guò)Remote Solver Manager求解時(shí)才有效,如果沒(méi)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(guò)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))