Workbench在壓力容器分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技巧

2016-10-21 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

1 ANSYSWorkbench簡(jiǎn)介

ANSYS/Workbench是ANSYS公司研發(fā)的新一代協(xié)同仿真環(huán)境,在Workbench環(huán)境中,用戶始終面對(duì)同一個(gè)界面,無需在各種程序界面之間頻繁切換,所有研發(fā)工具只是這個(gè)環(huán)境的后臺(tái)技術(shù),各類研發(fā)數(shù)據(jù)在此平臺(tái)上交換與共享。

隨著ANSYS12.0,13.0的相繼發(fā)布,深刻體會(huì)到了Workbench為工作帶來的高效和便利。

2 Workbench在壓力容器分析設(shè)計(jì)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前,大部分壓力容器用戶使用的均為ANSYS APDL(即ANSYS經(jīng)典),使用Workbench進(jìn)行分析設(shè)計(jì)的非常少見,原因大抵有如下兩條:

㈠過去多年設(shè)計(jì)人員已經(jīng)習(xí)慣于使用ANSYS APDL完成整個(gè)分析,轉(zhuǎn)換分析平臺(tái)需時(shí)間和精力去重新學(xué)習(xí);

㈡設(shè)計(jì)人員沒有體會(huì)和認(rèn)識(shí)到Workbench新功能帶來的高效性和便利性。

3 快捷的幾何建模

Workbench DM建模過程類似其它主流CAD軟件,通過建立草圖、參數(shù)驅(qū)動(dòng)、拉伸與旋轉(zhuǎn)等,使得建模效率比ANSYSAPDL提高數(shù)倍。比如以往在ANSYS APDL中建一個(gè)法蘭的三維實(shí)體模型非常費(fèi)時(shí)間,但在DM中,可以非常容易地實(shí)現(xiàn):建立草圖,設(shè)定參數(shù),并旋轉(zhuǎn)。

值得一提的是,由于模型都是參數(shù)驅(qū)動(dòng)的,設(shè)計(jì)人員可以在分析的任何階段方便的修改模型參數(shù),這相比以往的ANSYS APDL便利很多。
4 巧用Slice功能劃分規(guī)則六面體網(wǎng)格

網(wǎng)格的劃分不僅是個(gè)美觀問題,更關(guān)系到計(jì)算的精度和成本。靈活運(yùn)用Slice功能和Mesh菜單的功能,往往能很容易的獲得滿意的劃分效果,如全六面體網(wǎng)格劃分。

5 載荷施加

Workbench中載荷的施加也是相當(dāng)?shù)谋憬莺托蜗蟆１竟?jié)將介紹一下ANSYS APDL中所沒有的彎矩(Moment)和遠(yuǎn)程力(RemoteForce)。

5.1 彎矩

ANSYS APDL中需要通過一些間接的方式去實(shí)現(xiàn)力矩的施加,比如用帶有梯度的等效拉(壓)應(yīng)力去模擬接管所受到的彎矩。但在Workbench中可以很方便、很直觀地施加彎矩。

值得注意的是:如果彎矩和接管具有同一個(gè)對(duì)稱面,那么可以只建一半模型,這時(shí),彎矩的施加值也為原來的一半。

5.2 遠(yuǎn)程力

遠(yuǎn)程力對(duì)很多ANSYS APDL用戶來說可能是一個(gè)新的概念。遠(yuǎn)程力相當(dāng)于作用在某個(gè)面或邊上的常規(guī)力載荷加上一個(gè)彎矩。遠(yuǎn)程力可替代一個(gè)通過剛體進(jìn)行施加的力載荷。遠(yuǎn)程力的另一高級(jí)應(yīng)用是用戶可以在空間內(nèi)指定力的產(chǎn)生位置。

下面結(jié)合耳式支座來介紹遠(yuǎn)程力的應(yīng)用。通常,為了在耳式支座的底板上施加支反力,往往需要把耳座的三維模型也建立出來。但實(shí)際分析中,設(shè)計(jì)人員并不關(guān)心耳座本身的強(qiáng)度問題(由耳座標(biāo)準(zhǔn)來保證),且往往把耳座當(dāng)做剛體來處理,那么建立耳座模型顯得多余且費(fèi)時(shí)。

這種情況,設(shè)計(jì)人員只需添加一個(gè)遠(yuǎn)程力,定義力產(chǎn)生的位置為耳座底板所在的空間位置,力施加的位置為耳座墊板和筒體的貼合面,通過遠(yuǎn)程力,省去了耳座的建模卻實(shí)現(xiàn)了相同的效果,這種便利在以往是難以想象的。

6 應(yīng)力線性化中路徑的定義
6.1 如何按指定節(jié)點(diǎn)定義路徑

Workbench中提供了應(yīng)力線性化的功能,但是由于Workbench中的應(yīng)力云圖中無法顯示節(jié)點(diǎn)號(hào),應(yīng)力線性化時(shí)路徑無法直接選取節(jié)點(diǎn),也無法按節(jié)點(diǎn)號(hào)來定義,很多設(shè)計(jì)人員困惑如何才能按自己指定的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)來定義路徑。

這個(gè)問題可以這樣解決,定義路徑時(shí)先用按鈕選定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)附近的一個(gè)空間點(diǎn),然后使用”Snap to meshnodes”功能,即可把路徑的起(終)點(diǎn)對(duì)齊到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)上。

6.2 如何獲得路徑起(終)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)號(hào)

有時(shí)為了滿足客戶的需求,比如客戶希望應(yīng)力線性化結(jié)果的格式必須是原來ANSYS APDL那樣的,因?yàn)榭蛻袅?xí)慣了看那樣的格式,盡管Workbench導(dǎo)出的結(jié)果除了格式上的區(qū)別,其它都是一樣的。這就涉及到Workbench的結(jié)果導(dǎo)入ANSYS APDL的問題。導(dǎo)入的方法可以是直接打開結(jié)果文件,也可以通過Workbench中的ANSYS APDL組件,這里不再詳述了。這里想介紹的一個(gè)小技巧是:其實(shí)Workbench雖然沒有在應(yīng)力云圖中顯示節(jié)點(diǎn)號(hào),其實(shí)其內(nèi)部的節(jié)點(diǎn)號(hào)和ANSYS APDL中是完全一致的。確定Workbench中路徑起(終)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)號(hào)的方法是:導(dǎo)出節(jié)點(diǎn)位移的詳細(xì)列表之后在Excel文件中使用搜索功能并根據(jù)路徑起(終)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)鎖定節(jié)點(diǎn)號(hào)。之后在ANSYS APDL中無需再去重新確定路徑起(終)點(diǎn),直接按節(jié)點(diǎn)號(hào)定義路徑即可,快捷方便,且會(huì)發(fā)現(xiàn)也應(yīng)該是:應(yīng)力線性化結(jié)果與Workbench中是完全一致的。