ANSYS子模型技術(shù)—助你一臂之力實現(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,常見的為應力集中的區(qū)域,或者出現(xiàn)屈服的位置。如果我們用較細的網(wǎng)格劃分整個模型,則耗費的時間太多。如果我們把整個模型劃分的網(wǎng)格太粗糙,則結(jié)果不準確。能否有一種辦法,在用粗糙的網(wǎng)格求得計算后,選取我們關(guān)心的區(qū)域,重新進行網(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,從新計算進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。子模型的應用是基于圣維南原理,即如果實際分布載荷被等效載荷代替以后,應力和應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力集中效應,如果子模型的位置遠離應力集中位置,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)(應力)分析。子模型也可以有效地應用于其他分析中。如在電磁分析中,可以用子模型計算感興趣區(qū)域的電磁力。子模型最大的優(yōu)點是減少運算量,除此之外,還可以驗證網(wǎng)格劃分尺寸對結(jié)果的影響程度。但是子模型目前只能應用于殼單元和體單元。想要對單元有進一步的了解,可以聯(lián)系作者。

子模型的原理要求切割邊界應遠離應力集中區(qū)域。用戶必須驗證是否滿足這個要求。子模型分析的過程包括以下步驟:

1.對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,這個結(jié)果可以是應力,也可以是應變。

4.分析子模型的結(jié)果。

5.驗證子模型的邊界和應力集中區(qū)域的足夠遠。

子模型技術(shù)的應用難點在于對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)果讀取進來,作為子模型的邊界條件。

下面通過一個具體的實例,來講解子模型技術(shù)的應用。矩形平板中心開孔,承受橫向拉力時的應力集中情況。由于對稱,選取模型的四分之一進行分析。