ANSYS子模型技术—助你一臂之力实现高效仿真【转发】

2017-08-26 by:CAE仿真在线来源:互联网

在有限元仿真分析中,我们往往对大型结构中某一关键部位的仿真结果感兴趣,常见的为应力集中的区域,或者出现屈服的位置。如果我们用较细的网格划分整个模型,则耗费的时间太多。如果我们把整个模型划分的网格太粗糙,则结果不准确。能否有一种办法,在用粗糙的网格求得计算后,选取我们关心的区域,重新进行网格的划分,利用粗糙模型中边界条件的解作为所选区域的边界条件,从新计算进而得到我们所想要的结果?

在ansys中,有一种技术,叫子模型技术,可以满足我们的要求。子模型的应用是基于圣维南原理,即如果实际分布载荷被等效载荷代替以后,应力和应变只在载荷施加的位置附近有改变。这说明只有在载荷集中位置才有应力集中效应,如果子模型的位置远离应力集中位置,则子模型内就可以得到较精确的结果。因此,子模型方法又称为切割边界位移法或特定边界位移法。

ANSYS程序并不限制子模型分析必须为结构(应力)分析。子模型也可以有效地应用于其他分析中。如在电磁分析中,可以用子模型计算感兴趣区域的电磁力。子模型最大的优点是减少运算量,除此之外,还可以验证网格划分尺寸对结果的影响程度。但是子模型目前只能应用于壳单元和体单元。想要对单元有进一步的了解,可以联系作者。

子模型的原理要求切割边界应远离应力集中区域。用户必须验证是否满足这个要求。子模型分析的过程包括以下步骤:

1.对有限元粗糙模型的求解。

2.选取感兴趣的区域,重新划分网格,生成子模型。

3.对子模型施加切割边界差值,即采用粗糙模型的结果作为子模型的边界条件,这个结果可以是应力,也可以是应变。

4.分析子模型的结果。

5.验证子模型的边界和应力集中区域的足够远。

子模型技术的应用难点在于对子模型施加切割边界条件,即在子模型分析过程中,将粗糙模型的结果读取进来,作为子模型的边界条件。

下面通过一个具体的实例,来讲解子模型技术的应用。矩形平板中心开孔,承受横向拉力时的应力集中情况。由于对称,选取模型的四分之一进行分析。