Workbench在壓力容器分析設計中的應用技巧

2016-10-21 by:CAE仿真在線來源:互聯網

1 ANSYSWorkbench簡介

ANSYS/Workbench是ANSYS公司研發的新一代協同仿真環境,在Workbench環境中,用戶始終面對同一個界面,無需在各種程序界面之間頻繁切換,所有研發工具只是這個環境的后臺技術,各類研發數據在此平臺上交換與共享。

隨著ANSYS12.0,13.0的相繼發布,深刻體會到了Workbench為工作帶來的高效和便利。

2 Workbench在壓力容器分析設計中的應用現狀

目前,大部分壓力容器用戶使用的均為ANSYS APDL(即ANSYS經典),使用Workbench進行分析設計的非常少見,原因大抵有如下兩條:

㈠過去多年設計人員已經習慣于使用ANSYS APDL完成整個分析,轉換分析平臺需時間和精力去重新學習;

㈡設計人員沒有體會和認識到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、參數驅動、拉伸與旋轉等,使得建模效率比ANSYSAPDL提高數倍。比如以往在ANSYS APDL中建一個法蘭的三維實體模型非常費時間,但在DM中,可以非常容易地實現:建立草圖,設定參數,并旋轉。

值得一提的是,由于模型都是參數驅動的,設計人員可以在分析的任何階段方便的修改模型參數,這相比以往的ANSYS APDL便利很多。
4 巧用Slice功能劃分規則六面體網格

網格的劃分不僅是個美觀問題,更關系到計算的精度和成本。靈活運用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,如全六面體網格劃分。

5 載荷施加

Workbench中載荷的施加也是相當的便捷和形象。本節將介紹一下ANSYS APDL中所沒有的彎矩(Moment)和遠程力(RemoteForce)。

5.1 彎矩

ANSYS APDL中需要通過一些間接的方式去實現力矩的施加,比如用帶有梯度的等效拉(壓)應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對稱面,那么可以只建一半模型,這時,彎矩的施加值也為原來的一半。

5.2 遠程力

遠程力對很多ANSYS APDL用戶來說可能是一個新的概念。遠程力相當于作用在某個面或邊上的常規力載荷加上一個彎矩。遠程力可替代一個通過剛體進行施加的力載荷。遠程力的另一高級應用是用戶可以在空間內指定力的產生位置。

下面結合耳式支座來介紹遠程力的應用。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。但實際分析中,設計人員并不關心耳座本身的強度問題(由耳座標準來保證),且往往把耳座當做剛體來處理,那么建立耳座模型顯得多余且費時。

這種情況,設計人員只需添加一個遠程力,定義力產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,通過遠程力,省去了耳座的建模卻實現了相同的效果,這種便利在以往是難以想象的。

6 應力線性化中路徑的定義
6.1 如何按指定節點定義路徑

Workbench中提供了應力線性化的功能,但是由于Workbench中的應力云圖中無法顯示節點號,應力線性化時路徑無法直接選取節點,也無法按節點號來定義,很多設計人員困惑如何才能按自己指定的兩個節點來定義路徑。

這個問題可以這樣解決,定義路徑時先用按鈕選定目標節點附近的一個空間點,然后使用”Snap to meshnodes”功能,即可把路徑的起(終)點對齊到目標節點上。

6.2 如何獲得路徑起(終)點的節點號

有時為了滿足客戶的需求,比如客戶希望應力線性化結果的格式必須是原來ANSYS APDL那樣的,因為客戶習慣了看那樣的格式,盡管Workbench導出的結果除了格式上的區別,其它都是一樣的。這就涉及到Workbench的結果導入ANSYS APDL的問題。導入的方法可以是直接打開結果文件,也可以通過Workbench中的ANSYS APDL組件,這里不再詳述了。這里想介紹的一個小技巧是:其實Workbench雖然沒有在應力云圖中顯示節點號,其實其內部的節點號和ANSYS APDL中是完全一致的。確定Workbench中路徑起(終)點節點號的方法是:導出節點位移的詳細列表之后在Excel文件中使用搜索功能并根據路徑起(終)點節點的位置數據鎖定節點號。之后在ANSYS APDL中無需再去重新確定路徑起(終)點,直接按節點號定義路徑即可,快捷方便,且會發現也應該是:應力線性化結果與Workbench中是完全一致的。