ANSYS有限元軟件使用經(jīng)驗總結(jié)(上)
一些ANSYS的使用經(jīng)驗
ANSYS的使用主要是三個方面,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。

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:
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?對于比較復(fù)雜的模型,一開始就要在局部坐標下建立,以方便模型的移動,在分工合作將模型組合起來時,優(yōu)勢特別明顯,同時,圖紙中有幾個定位尺寸,一開始就要定義幾個局部坐標,在建模的過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,一個二維的塑性成型問題,有三個部分,凸模,凹模,胚料,上下模具如何建模比較簡單了,一個一個建立嗎?完全用不著,只要建出凸凹模具的吻合線,用此線分割某個面積,然后將凹模上移即可。
l對于面網(wǎng)格劃分,不需要考慮映射條件,直接對整個模型使用以下命令,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,對于三維的殼單元,麻煩一點的就是給面賦于實常數(shù),這可以通過充分使用選擇命令,將實常數(shù)相同的面分別選出來,用AATT,REAL,MAT,賦于屬性即可。
l對于體網(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,而掃掠需要滿足嚴格的掃掠條件,因此,復(fù)雜的三維實體模型劃分網(wǎng)格是一件比較艱辛的工作,需要對模型反復(fù)的修改,以滿足掃掠條件,或者一開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比較麻煩的事情,一般要對線生成單元的分數(shù)進行控制,要提高劃分效率,需要對選擇命令相當熟悉;值得注意的是,在生成網(wǎng)格時,應(yīng)依次生成單元,即一個接著一個劃分,否則,可能會發(fā)現(xiàn)有些體滿足掃掠的條件卻不能生成掃掠網(wǎng)格。

1.2 、加載求解
對于有限元模型的加載,相對而言是一件比較簡單的工作,但當施加載荷或邊界條件的面比較多時,需要使用選擇命令將這些面全部選出來,以保證施加的載荷和邊界條件的正確性。
在ANSYS求解過程中,有時發(fā)現(xiàn),程序并沒有錯誤提示,但結(jié)果并不合理,這就需要有一定的力學(xué)理論基礎(chǔ)來分析問題,運用一些技巧以加快問題的解決。對于非線性分析,一般都是非常耗時的,特別是當模型比較復(fù)雜時,怎樣節(jié)約機時就顯得尤為重要。當一個非線性問題求解開始后,不用讓程序求解完后,發(fā)現(xiàn)結(jié)果不對,修改參數(shù),又重新計算。而應(yīng)該時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,當程序計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題,另一方面邊界條件不對,特別是計算子模型時,數(shù)據(jù)輸入的工作量大,邊界位移條件出錯的可能性很大,因而要根據(jù)變形結(jié)果來及時糾正數(shù)據(jù),以免浪費機時,如果結(jié)果符合預(yù)期的話,可通過重啟動來從終止的點開始計算。下面舉兩個例子說明:
在做非均勻材料拉伸模擬材料頸縮現(xiàn)象的有限元數(shù)值計算時,對一個標準試件,一端固定,另一端加一個X方向的位移,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在施加X方向的位移的一排節(jié)點產(chǎn)生了很大的Y方向位移,使得節(jié)點依附的單元變形十分扭曲,導(dǎo)致程序不收斂而終止,而中間的單元并沒有太多變化。顯然,可以分析在實驗當中施加X方向的位移的一排節(jié)點是不應(yīng)有Y方向的位移的,為了與實驗相符應(yīng)消除Y方向的位移,可同時施加一個Y方向的零約束,重新計算,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,簡化為一個二維的軸對稱問題,相對于三維的接觸問題而言是比較簡單的了,建模,劃網(wǎng)格都很順利,求解時發(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)都試過了,程序照樣不收斂,幾乎到了快放棄的地步,沒辦法只好重新開始考慮,發(fā)現(xiàn)剛體只倒了一個角,而另一個倒角開始時認為沒有必要倒,因此,試著重新倒角再計算,問題一下子迎刃而解,程序收斂相當快,有限元計算結(jié)果相當漂亮。
