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ANSYS WORKBENCH有限元仿真——子模型的使用
 
作者:rootfea
  7319  次浏览      16
 2020-5-27
 
编辑推荐:
本篇文章介绍了ANSYS WORKBENCH有限元仿真的原理,子模型的基本特性,子模型的流程以及使用,希望对您的学习能有所帮助。
本文来自于公司官网,由火龙果软件Alice编辑、推荐。

原理

根据圣维南原理,分布于弹性体上的一小块面积(或体积)内的载荷所引起的物体中的应力,在力载荷作用区稍远的地方,基本上只同载荷的合力和合力矩有关,那么,如果将整体模型的位移场用于子模型中的边界条件中,那么子模型可以用来计算等效的而且是更精确的局部区域。

子模型的基本特性

A. 子模型是独立于整体模型的分析计算。

B. 子模型只包含所关心的局部区域部分。

C. 子模型有其独自的几何模型,因此整体模型中的局部区域可以在子模型中建模。

D. 子模型有其独自的网格,所以可以在子模型中建立更加细化的网格,甚至可以使用不同于整体模型中的网格类型,以此来计算并求得跟加准确的结果。

图所示为子模型网格与整体模型网格对比例子,其中靠近孔的位置网格在子模型中被细化。

●ANSYS经典(MAPDL)支持子模型的计算

●在ANSYS14.5之前版本的WORKBENCH中要实现子模型的计算需要插入APDL命令流来导入子模型切割边界的位移或温度场的数据。

●ANSYS14.5之后的版本则不再需要命令流的插入,可以直接通过建立分析模块来实现子模型建模及计算。如下图

●在ANSYS14.5(包含)之后版本的WORKBENCH中实现子模型计算的步骤如下:

1. 建立并计算整体模型。

2. 建立子模型。

3. 将整体模型计算结果的相应位移数据插入到子模型的切割边界位置。

4. 对比子模型与整体模型在边界位置处的力和应力的分布。

5. 计算及核对子模型结果。

●如果想要使用子模型来计算局部关心区域,那么在整体模型计算中可以忽略一些局部几何特征(倒角,圆角等)

●例如在一个钳子的有限元分析中,其下钳口出现应力集中区域,我们需对此位置进行进一步分析求解。

●这个的问题解决办法可以有以下几种方法:

a. 在应力几种区域加入圆角,重新对整体进行求解。

b.提取局部区域到子模型中,在子模型中对应力集中区域加入圆角进行局部的计算。

●切割边界位移值的插入是在WORKBENCH V14.5开始加入的功能。

●可以使用DesignModeler几何处理工具来从整体模型中提取局部区域模型。只需要复制一个整体计算分析模型,然后在几何模块中进行修改。

●这个功能使得整体分析模型和子模型都建立在一个相同的计算文件中。

子模型的流程:

●右击几何(B3)然后选择Duplicate

●拖拽整体模型中的Solution到子模型中的Setup上建立连接,导入整体位移。

●更新Solution(B4)和Setup(C4)。

●打开子模型模块

●对关心区域加入网格细化控制。

●确保在整体模型中相同区域的载荷被加载到了子模型中。

●右击Imported Load文件夹,分别对每个切割面插入imported displacement。

●右击导入载荷。

a.这步可以导入整体模型结果中任何一个求解步的数据。

●生成初始解。

切割边界验证:

●力:

a.使用Construction Geometry在整体模型中的切割边界处建立一个面。

b.提取此面的反力与子模型中反力进行对比。

●应力:

a.依然使用整体模型中的面上应力与子模型应力进行对比。

细化子模型网格:

●使用参数化网格来细化网格至应力收敛解。

   
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