本文源文来自公众号CAD初学者
结合个人经验,介绍一些ANSYS Workbench使用过程中的一些实用操作,主要包括:印记面建立、局部网格信息读取、求解设置(载荷步、并行计算、求解过程信息查看)以及结果后处理(节点结果输出、Surface、Path等)。
1 模型中的印迹面
经典版的ANSYS中,可以直接施加载荷在节点上从而实现某个局部范围上的载荷施加,但在ANSYSWorkbench中就不怎么方面。Workbench中有一个功能可以实现在局部区域施加载荷,即创建Imprint face(印记面功能)。该功能须在Geometry中进行编辑,随后在Mechanical中将载荷局部施加在所创建的印记面上。
对于外部导入的模型,geometry编辑时,先对操作对象进行解冻(Unfreeze),若为geometry所建模型则无需此操作。
根据需求,在所需平面内绘制载荷施加形状,这里为圆。
在modeling中对该草图进行拉伸,在拉伸选项中选择Imprint Face并generate。
完成印记面的添加如下:
2 网格
2.1 网格质量检查
在Mesh→Statistics→Mesh metric中,可选择不同项对单元网格质量进行综合评估。常用的包括单元质量(ElementQuality)、单元长宽比(AspectRatio)、雅克比(JacobianRatio)以及最大角度(MaximumCorner Angle)等。通过合理的网格划分方法,综合考虑这几项单元质量指标,有助于计算过程的顺利进行(尤其是遇到非线性求解)。
网格质量:
单元长宽比:
单元雅克比:
单元最大顶角:
2.2 局部网格信息输出
对于局部区域的网格信息,可通过建立Named selection导出信息。
右键选择Named Selection选项,选择Export,导出txt文件,即可得到该区域的网格及其节点信息,包括单元编号、单元类型、节点编号。
2.3 Finite Element Modeler
将求解设置信息传递至FiniteElement Modeler并点击进入,可以查看完整的模型及网格信息。这里可以看到不同body的节点数和单元数以及单元类型。
Generate Data项则可以查看相应的前处理命令流,且该命令流与ANSYS经典APDL兼容。
3 节点载荷
开启节点选择模式,选择载荷施加区域的节点,形成Named Selection,这里命名node。
在求解设置中,选择DirectFE>NodalDisplacement(当然也可以选择Force、Pressure及其他)
选择刚才创建的Named Selection,施加位移载荷如图。
4 求解
4.1 载荷步设置
当遇到突变载荷或某一随时间规律性变化的载荷时,需对求解时间段进行载荷步划分,以便得到较好的计算收敛性。
先设置求解步数、求解总时间。再对子步的求解时间进行设置。
ANSYS Workbench中默认为Auto Time Stepping,需设置最小、中间、最大Time Stepping。这里Auto Time Stepping关闭,因此每个时间步长是固定的。也可以选择Defined By Substeps,这样就可以定义每个载荷步中的子步数。
4.2 并行计算
对于复杂的结构分析、流体分析、非线性分析通常需要较长的计算时间,利用并行求解功能,可以充分发挥计算机的性能,大大缩短仿真分析的求解时间。
在ANSYS Workbench中开启并行计算,先进入Mechanical求解界面,单击菜单Tools>Solve Process Settings。
打开SolveProcess Settings对话框,选择Advanced,在弹出的Advanced Properties对话框中,可对并行计算的CPU数量、GPU加速情况进行设置。
不过对于和谐版的软件,会有核心数的限制,将会导致选择再多的核数也并未见计算效率有明显提升。
4.3 求解过程信息
进入Solution项的solution information,可以查看求解信息。在Solution output一栏可以选择Solver Output,Force Convergence,Displacement Convergence,Max DOF Increment等选项。
Solver output信息,从中可以看出计算结果收敛情况。
力收敛情况:
位移收敛情况:
最大*度增量:
5 结果后处理
5.1 Worksheet
在Worksheet中可以查看可输出结果的对应信息,包括适用范围、数据类型、方向、正确的表达式等。可根据具体的计算结果输出要求,查找对应的表达式。也可以在列表中选择某一项,右键单击进行User Defined Result定义。
5.2 云图显示
5.2.1 Color bar范围调节
将鼠标悬停在Color Bar上,待其变为双箭头,上下拖曳即可实现图例边界的调节,更清楚地显示出等高线图的结果分布。
5.2.2 独立带(Independent Bands)
可以使用中性色来代表高于或低于指定图例限制的模型区域,具体操作为:Color Bar右键单击,选择Independent Bands,选择Top and Bottom(默认情况为None)。
操作如下:
5.3 节点结果输出
右键点击某一结果选项(这里选等效应力),点击export,可以输出结果的txt文件,文件中有对应节点、对应单元下的具体数值。
5.4 Surface and path
右键Model,选择构造几何体(Construction Geometry)
右键ConstructionGeometry,插入Surface,命名为mid plane。该Surface可以是实体模型上的某一个表面生成,也可以通过建立局部坐标生成新的平面。完成后,在Solution栏Scoping Method中选择Surface,指定刚才建立的mid plane。
选择等效应力,结果显示如下:
同样,右键ConstructionGeometry,插入Path,命名为diagonal line,并选择如图所示的起始点。完成后,在Solution栏Scoping Method中选择Path,指定刚才建立的diagonal line。
选择整体形变,结果如下: