ANSYS子模型技術—助你一臂之力實現高效仿真【轉發】

2017-08-26 by:CAE仿真在線來源:互聯網

在有限元仿真分析中,我們往往對大型結構中某一關鍵部位的仿真結果感興趣,常見的為應力集中的區域,或者出現屈服的位置。如果我們用較細的網格劃分整個模型,則耗費的時間太多。如果我們把整個模型劃分的網格太粗糙,則結果不準確。能否有一種辦法,在用粗糙的網格求得計算后,選取我們關心的區域,重新進行網格的劃分,利用粗糙模型中邊界條件的解作為所選區域的邊界條件,從新計算進而得到我們所想要的結果?

在ansys中,有一種技術,叫子模型技術,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,則子模型內就可以得到較精確的結果。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構(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域的電磁力。子模型最大的優點是減少運算量,除此之外,還可以驗證網格劃分尺寸對結果的影響程度。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,可以聯系作者。

子模型的原理要求切割邊界應遠離應力集中區域。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.選取感興趣的區域,重新劃分網格,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果作為子模型的邊界條件,這個結果可以是應力,也可以是應變。

4.分析子模型的結果。

5.驗證子模型的邊界和應力集中區域的足夠遠。

子模型技術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。