ANSYS Workbench使用中99%的時候都會用到的操作


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:

 


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