ANSYS有限元軟件使用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)(前處理和加載設(shè)置求解)
一些ANSYS的使用經(jīng)驗(yàn)
ANSYS的使用主要是三個(gè)方面,前處理——建模與網(wǎng)格劃分、加載設(shè)置求解、后處理,下面就前兩方面談一下自己的使用經(jīng)驗(yàn)。
1.1、前處理——建模與網(wǎng)格劃分
要提高建模能力,需要注意以下幾點(diǎn):
l建議不要使用自底向上的建模方法,而要使用自頂向下的建模方法,充分熟悉BLC4,CYLIND等幾條直接生成圖元的命令,通過(guò)這幾條命令參數(shù)的變化,布爾操作的使用,工作平面的切割及其變換,可以得到所需的絕大部分實(shí)體模型,由于涉及的命令少,增加了使用的熟練程度,可以大大加快建模的效率。
l?對(duì)于比較復(fù)雜的模型,一開(kāi)始就要在局部坐標(biāo)下建立,以方便模型的移動(dòng),在分工合作將模型組合起來(lái)時(shí),優(yōu)勢(shì)特別明顯,同時(shí),圖紙中有幾個(gè)定位尺寸,一開(kāi)始就要定義幾個(gè)局部坐標(biāo),在建模的過(guò)程中可避免尺寸的換算。
l注重建模思想的總結(jié),好的建模思想往往能起到事半功倍的效果,比如說(shuō),一個(gè)二維的塑性成型問(wèn)題,有三個(gè)部分,凸模,凹模,胚料,上下模具如何建模比較簡(jiǎn)單了,一個(gè)一個(gè)建立嗎?完全用不著,只要建出凸凹模具的吻合線,用此線分割某個(gè)面積,然后將凹模上移即可。
l對(duì)于面網(wǎng)格劃分,不需要考慮映射條件,直接對(duì)整個(gè)模型使用以下命令,MSHAPE,0,2D MSHKEY,2 ESIZE,SIZE?控制單元的大小,保證長(zhǎng)邊上產(chǎn)生單元的大小與短邊上產(chǎn)生單元的大小基本相等,絕大部分面都能生成非常規(guī)則的四邊形網(wǎng)格,對(duì)于三維的殼單元,麻煩一點(diǎn)的就是給面賦于實(shí)常數(shù),這可以通過(guò)充分使用選擇命令,將實(shí)常數(shù)相同的面分別選出來(lái),用AATT,REAL,MAT,賦于屬性即可。
l對(duì)于體網(wǎng)格劃分,要得到比較漂亮的網(wǎng)格,需要使用掃掠網(wǎng)格劃分,而掃掠需要滿(mǎn)足嚴(yán)格的掃掠條件,因此,復(fù)雜的三維實(shí)體模型劃分網(wǎng)格是一件比較艱辛的工作,需要對(duì)模型反復(fù)的修改,以滿(mǎn)足掃掠條件,或者一開(kāi)始建模就要考慮到后面的網(wǎng)格劃分;體單元大小的控制也是一個(gè)比較麻煩的事情,一般要對(duì)線生成單元的分?jǐn)?shù)進(jìn)行控制,要提高劃分效率,需要對(duì)選擇命令相當(dāng)熟悉;值得注意的是,在生成網(wǎng)格時(shí),應(yīng)依次生成單元,即一個(gè)接著一個(gè)劃分,否則,可能會(huì)發(fā)現(xiàn)有些體滿(mǎn)足掃掠的條件卻不能生成掃掠網(wǎng)格。
1.2 、加載求解
對(duì)于有限元模型的加載,相對(duì)而言是一件比較簡(jiǎn)單的工作,但當(dāng)施加載荷或邊界條件的面比較多時(shí),需要使用選擇命令將這些面全部選出來(lái),以保證施加的載荷和邊界條件的正確性。
在ANSYS求解過(guò)程中,有時(shí)發(fā)現(xiàn),程序并沒(méi)有錯(cuò)誤提示,但結(jié)果并不合理,這就需要有一定的力學(xué)理論基礎(chǔ)來(lái)分析問(wèn)題,運(yùn)用一些技巧以加快問(wèn)題的解決。對(duì)于非線性分析,一般都是非常耗時(shí)的,特別是當(dāng)模型比較復(fù)雜時(shí),怎樣節(jié)約機(jī)時(shí)就顯得尤為重要。當(dāng)一個(gè)非線性問(wèn)題求解開(kāi)始后,不用讓程序求解完后,發(fā)現(xiàn)結(jié)果不對(duì),修改參數(shù),又重新計(jì)算。而應(yīng)該時(shí)刻觀察求解的收斂情況,如果程序出現(xiàn)不收斂的情況,應(yīng)終止程序,查看應(yīng)力,變形,等結(jié)果,以調(diào)整相關(guān)設(shè)置;即使程序收斂,當(dāng)程序計(jì)算到一定程度也要終止程序觀看結(jié)果,一方面可能模型有問(wèn)題,另一方面邊界條件不對(duì),特別是計(jì)算子模型時(shí),數(shù)據(jù)輸入的工作量大,邊界位移條件出錯(cuò)的可能性很大,因而要根據(jù)變形結(jié)果來(lái)及時(shí)糾正數(shù)據(jù),以免浪費(fèi)機(jī)時(shí),如果結(jié)果符合預(yù)期的話(huà),可通過(guò)重啟動(dòng)來(lái)從終止的點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算。下面舉兩個(gè)例子說(shuō)明:
在做非均勻材料拉伸模擬材料頸縮現(xiàn)象的有限元數(shù)值計(jì)算時(shí),對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)試件,一端固定,另一端加一個(gè)X方向的位移,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在施加X(jué)方向的位移的一排節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生了很大的Y方向位移,使得節(jié)點(diǎn)依附的單元變形十分扭曲,導(dǎo)致程序不收斂而終止,而中間的單元并沒(méi)有太多變化。顯然,可以分析在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中施加X(jué)方向的位移的一排節(jié)點(diǎn)是不應(yīng)有Y方向的位移的,為了與實(shí)驗(yàn)相符應(yīng)消除Y方向的位移,可同時(shí)施加一個(gè)Y方向的零約束,重新計(jì)算,結(jié)果得到了比較理想的頸縮現(xiàn)象,并可清楚的看到45度剪切帶。
在做金屬拉拔的塑性成型有限元模擬時(shí),簡(jiǎn)化為一個(gè)二維的軸對(duì)稱(chēng)問(wèn)題,相對(duì)于三維的接觸問(wèn)題而言是比較簡(jiǎn)單的了,建模,劃網(wǎng)格都很順利,求解時(shí)發(fā)現(xiàn)程序不收斂,就調(diào)參數(shù)和求解設(shè)置,基本上作到了該做的設(shè)置,該調(diào)的參數(shù)都試過(guò)了,程序照樣不收斂,幾乎到了快放棄的地步,沒(méi)辦法只好重新開(kāi)始考慮,發(fā)現(xiàn)剛體只倒了一個(gè)角,而另一個(gè)倒角開(kāi)始時(shí)認(rèn)為沒(méi)有必要倒,因此,試著重新倒角再計(jì)算,問(wèn)題一下子迎刃而解,程序收斂相當(dāng)快,有限元計(jì)算結(jié)果相當(dāng)漂亮。
