本文源文來自公眾號CAD初學者
結合個人經驗,介紹一些ANSYS Workbench使用過程中的一些實用操作,主要包括:印記面建立、局部網格信息讀取、求解設置(載荷步、並行計算、求解過程信息查看)以及結果后處理(節點結果輸出、Surface、Path等)。
1 模型中的印跡面
經典版的ANSYS中,可以直接施加載荷在節點上從而實現某個局部范圍上的載荷施加,但在ANSYSWorkbench中就不怎么方面。Workbench中有一個功能可以實現在局部區域施加載荷,即創建Imprint face(印記面功能)。該功能須在Geometry中進行編輯,隨后在Mechanical中將載荷局部施加在所創建的印記面上。
對於外部導入的模型,geometry編輯時,先對操作對象進行解凍(Unfreeze),若為geometry所建模型則無需此操作。
根據需求,在所需平面內繪制載荷施加形狀,這里為圓。
在modeling中對該草圖進行拉伸,在拉伸選項中選擇Imprint Face並generate。
完成印記面的添加如下:
2 網格
2.1 網格質量檢查
在Mesh→Statistics→Mesh metric中,可選擇不同項對單元網格質量進行綜合評估。常用的包括單元質量(ElementQuality)、單元長寬比(AspectRatio)、雅克比(JacobianRatio)以及最大角度(MaximumCorner Angle)等。通過合理的網格划分方法,綜合考慮這幾項單元質量指標,有助於計算過程的順利進行(尤其是遇到非線性求解)。
網格質量:
單元長寬比:
單元雅克比:
單元最大頂角:
2.2 局部網格信息輸出
對於局部區域的網格信息,可通過建立Named selection導出信息。
右鍵選擇Named Selection選項,選擇Export,導出txt文件,即可得到該區域的網格及其節點信息,包括單元編號、單元類型、節點編號。
2.3 Finite Element Modeler
將求解設置信息傳遞至FiniteElement Modeler並點擊進入,可以查看完整的模型及網格信息。這里可以看到不同body的節點數和單元數以及單元類型。
Generate Data項則可以查看相應的前處理命令流,且該命令流與ANSYS經典APDL兼容。
3 節點載荷
開啟節點選擇模式,選擇載荷施加區域的節點,形成Named Selection,這里命名node。
在求解設置中,選擇DirectFE>NodalDisplacement(當然也可以選擇Force、Pressure及其他)
選擇剛才創建的Named Selection,施加位移載荷如圖。
4 求解
4.1 載荷步設置
當遇到突變載荷或某一隨時間規律性變化的載荷時,需對求解時間段進行載荷步划分,以便得到較好的計算收斂性。
先設置求解步數、求解總時間。再對子步的求解時間進行設置。
ANSYS Workbench中默認為Auto Time Stepping,需設置最小、中間、最大Time Stepping。這里Auto Time Stepping關閉,因此每個時間步長是固定的。也可以選擇Defined By Substeps,這樣就可以定義每個載荷步中的子步數。
4.2 並行計算
對於復雜的結構分析、流體分析、非線性分析通常需要較長的計算時間,利用並行求解功能,可以充分發揮計算機的性能,大大縮短仿真分析的求解時間。
在ANSYS Workbench中開啟並行計算,先進入Mechanical求解界面,單擊菜單Tools>Solve Process Settings。
打開SolveProcess Settings對話框,選擇Advanced,在彈出的Advanced Properties對話框中,可對並行計算的CPU數量、GPU加速情況進行設置。
不過對於和諧版的軟件,會有核心數的限制,將會導致選擇再多的核數也並未見計算效率有明顯提升。
4.3 求解過程信息
進入Solution項的solution information,可以查看求解信息。在Solution output一欄可以選擇Solver Output,Force Convergence,Displacement Convergence,Max DOF Increment等選項。
Solver output信息,從中可以看出計算結果收斂情況。
力收斂情況:
位移收斂情況:
最大自由度增量:
5 結果后處理
5.1 Worksheet
在Worksheet中可以查看可輸出結果的對應信息,包括適用范圍、數據類型、方向、正確的表達式等。可根據具體的計算結果輸出要求,查找對應的表達式。也可以在列表中選擇某一項,右鍵單擊進行User Defined Result定義。
5.2 雲圖顯示
5.2.1 Color bar范圍調節
將鼠標懸停在Color Bar上,待其變為雙箭頭,上下拖曳即可實現圖例邊界的調節,更清楚地顯示出等高線圖的結果分布。
5.2.2 獨立帶(Independent Bands)
可以使用中性色來代表高於或低於指定圖例限制的模型區域,具體操作為:Color Bar右鍵單擊,選擇Independent Bands,選擇Top and Bottom(默認情況為None)。
操作如下:
5.3 節點結果輸出
右鍵點擊某一結果選項(這里選等效應力),點擊export,可以輸出結果的txt文件,文件中有對應節點、對應單元下的具體數值。
5.4 Surface and path
右鍵Model,選擇構造幾何體(Construction Geometry)
右鍵ConstructionGeometry,插入Surface,命名為mid plane。該Surface可以是實體模型上的某一個表面生成,也可以通過建立局部坐標生成新的平面。完成后,在Solution欄Scoping Method中選擇Surface,指定剛才建立的mid plane。
選擇等效應力,結果顯示如下:
同樣,右鍵ConstructionGeometry,插入Path,命名為diagonal line,並選擇如圖所示的起始點。完成后,在Solution欄Scoping Method中選擇Path,指定剛才建立的diagonal line。
選擇整體形變,結果如下: