ANSYS 子模型求解通常需经历整体模型分析、子模型建立、边界条件映射及局部细化求解等阶段,经典 ANSYS 中涉及更改工作名与清空数据库操作,而 Workbench 则通过系统复制与数据传递实现。具体操作流程依据所使用的软件平台(经典 ANSYS/APDL 或 ANSYS Workbench)存在显著差异,以下分平台详述标准求解步骤及关键验证方法。
经典 ANSYS(APDL) 操作步骤
经典 ANSYS 环境下的子模型分析主要基于命令流或 GUI 菜单操作,核心在于通过切割边界插值将整体模型的位移结果传递给子模型。
生成并分析较粗糙的整体模型
建立包含关注区域的整体几何模型,网格划分可相对粗糙,但需保证能计算出合理的位移解 。
完成整体模型的求解,保存数据库文件(.db)和结果文件(.rst),确保后续插值可调用 。
建立子模型并更改工作环境
更改工作名:使用/FILNAME命令或 GUI 路径Utility Menu>File>Change Jobname修改文件名,防止覆盖整体模型数据 。
清空数据库:执行/CLEAR命令或选择Utility Menu>File>Clear&Start New清除内存,重新进入前处理器(PREP7)。
建立局部几何:仅创建关注区域的几何体,子模型位置需与整体模型对应部分在全局坐标系中保持一致 。
提供切割边界插值
选择节点:在切割边界上选择节点,使用NWRITE命令将节点写入文件(默认为 Jobname.NODE)。
插值计算:进入后处理器(POST1),读入整体模型结果,使用CBDOF命令计算切割边界的自由度数值并写入文件(Jobname.CBDO)。
温度插值:若涉及热应力耦合,需使用BFINT命令进行温度插值 。
分析子模型
读入边界条件:在求解器(SOLUTION)中,使用/INPUT命令读入生成的 CBDO 文件,将插值位移作为边界条件施加 。
施加其他载荷:复制整体模型上的其他载荷(如对称边界、面力、惯性载荷等)到子模型上 。
细化网格并求解:对子模型区域进行网格细化,执行SOLVE命令进行计算 。
ANSYS Workbench 求解流程
Workbench 平台通过项目管理系统实现子模型分析,操作更为图形化,侧重于系统间的数据传递与几何处理。
创建整体模型分析系统
建立 Static Structural 等分析系统,导入完整几何模型,划分网格并完成整体求解 。
确保整体模型在切割边界处的位移结果收敛且合理 。
复制系统并处理几何
复制分析系统:右键点击整体模型分析系统选择 Duplicate,生成子模型分析系统 。
切割几何:在子模型系统的 Geometry 中导入或修改几何,仅保留应力集中或关注区域的局部几何体 。
重置数据:清除子模型系统中原有的网格及边界条件数据,准备重新设置 。
映射边界条件与数据传递
建立连接:在项目管理界面,将整体模型的 Solution 模块拖动连接到子模型的 Setup 模块,建立数据传递通道 。
插入约束:在子模型 Setup 中插入 Submodeling 或 Cut Boundary Constraint,选择切割面,导入整体模型的计算数据作为边界 。
细化网格与求解验证
网格细化:对子模型局部区域划分更细密的网格,以提高计算精度 。
求解与后处理:更新并求解子模型,查看应力、变形等结果 。
结果验证与注意事项
无论使用何种平台,子模型分析的最后一步必须验证切割边界选取的合理性,以确保结果准确。
切割边界验证
距离检查:验证切割边界是否远离应力集中区域,若距离过近会导致结果失真 。
结果比对:对比子模型切割边界上的结果(如应力、位移)与整体模型对应位置的结果,若趋于一致则说明边界选取合理 。
单元类型限制
子模型技术通常仅对体单元和壳单元有效,切割边界只能经过块和壳单元,梁单元等需特殊处理 。
文件与数据管理
经典 ANSYS 中务必区分整体模型与子模型的文件名,避免数据库覆盖 。
Workbench 中需确保数据传递链接正确,若整体模型修改需重新更新子模型数据 。
武汉格发信息技术有限公司 | 许可分析,许可优化,许可管理,许可授权,软件授权