Workbench在压力容器分析设计中的应用技巧

2016-10-21 by:CAE仿真在线来源:互联网

1 ANSYSWorkbench简介

ANSYS/Workbench是ANSYS公司研发的新一代协同仿真环境,在Workbench环境中,用户始终面对同一个界面,无需在各种程序界面之间频繁切换,所有研发工具只是这个环境的后台技术,各类研发数据在此平台上交换与共享。

随着ANSYS12.0,13.0的相继发布,深刻体会到了Workbench为工作带来的高效和便利。

2 Workbench在压力容器分析设计中的应用现状

目前,大部分压力容器用户使用的均为ANSYS APDL(即ANSYS经典),使用Workbench进行分析设计的非常少见,原因大抵有如下两条:

㈠过去多年设计人员已经习惯于使用ANSYS APDL完成整个分析,转换分析平台需时间和精力去重新学习;

㈡设计人员没有体会和认识到Workbench新功能带来的高效性和便利性。

3 快捷的几何建模

Workbench DM建模过程类似其它主流CAD软件,通过建立草图、参数驱动、拉伸与旋转等,使得建模效率比ANSYSAPDL提高数倍。比如以往在ANSYS APDL中建一个法兰的三维实体模型非常费时间,但在DM中,可以非常容易地实现:建立草图,设定参数,并旋转。

值得一提的是,由于模型都是参数驱动的,设计人员可以在分析的任何阶段方便的修改模型参数,这相比以往的ANSYS APDL便利很多。
4 巧用Slice功能划分规则六面体网格

网格的划分不仅是个美观问题,更关系到计算的精度和成本。灵活运用Slice功能和Mesh菜单的功能,往往能很容易的获得满意的划分效果,如全六面体网格划分。

5 载荷施加

Workbench中载荷的施加也是相当的便捷和形象。本节将介绍一下ANSYS APDL中所没有的弯矩(Moment)和远程力(RemoteForce)。

5.1 弯矩

ANSYS APDL中需要通过一些间接的方式去实现力矩的施加,比如用带有梯度的等效拉(压)应力去模拟接管所受到的弯矩。但在Workbench中可以很方便、很直观地施加弯矩。

值得注意的是:如果弯矩和接管具有同一个对称面,那么可以只建一半模型,这时,弯矩的施加值也为原来的一半。

5.2 远程力

远程力对很多ANSYS APDL用户来说可能是一个新的概念。远程力相当于作用在某个面或边上的常规力载荷加上一个弯矩。远程力可替代一个通过刚体进行施加的力载荷。远程力的另一高级应用是用户可以在空间内指定力的产生位置。

下面结合耳式支座来介绍远程力的应用。通常,为了在耳式支座的底板上施加支反力,往往需要把耳座的三维模型也建立出来。但实际分析中,设计人员并不关心耳座本身的强度问题(由耳座标准来保证),且往往把耳座当做刚体来处理,那么建立耳座模型显得多余且费时。

这种情况,设计人员只需添加一个远程力,定义力产生的位置为耳座底板所在的空间位置,力施加的位置为耳座垫板和筒体的贴合面,通过远程力,省去了耳座的建模却实现了相同的效果,这种便利在以往是难以想象的。

6 应力线性化中路径的定义
6.1 如何按指定节点定义路径

Workbench中提供了应力线性化的功能,但是由于Workbench中的应力云图中无法显示节点号,应力线性化时路径无法直接选取节点,也无法按节点号来定义,很多设计人员困惑如何才能按自己指定的两个节点来定义路径。

这个问题可以这样解决,定义路径时先用按钮选定目标节点附近的一个空间点,然后使用”Snap to meshnodes”功能,即可把路径的起(终)点对齐到目标节点上。

6.2 如何获得路径起(终)点的节点号

有时为了满足客户的需求,比如客户希望应力线性化结果的格式必须是原来ANSYS APDL那样的,因为客户习惯了看那样的格式,尽管Workbench导出的结果除了格式上的区别,其它都是一样的。这就涉及到Workbench的结果导入ANSYS APDL的问题。导入的方法可以是直接打开结果文件,也可以通过Workbench中的ANSYS APDL组件,这里不再详述了。这里想介绍的一个小技巧是:其实Workbench虽然没有在应力云图中显示节点号,其实其内部的节点号和ANSYS APDL中是完全一致的。确定Workbench中路径起(终)点节点号的方法是:导出节点位移的详细列表之后在Excel文件中使用搜索功能并根据路径起(终)点节点的位置数据锁定节点号。之后在ANSYS APDL中无需再去重新确定路径起(终)点,直接按节点号定义路径即可,快捷方便,且会发现也应该是:应力线性化结果与Workbench中是完全一致的。