ANSYS Mechanical - Подмоделирование, основанное на силовом подходе

ANSYS Mechanical - Подмоделирование, основанное на силовом подходе

Даже при нынешних возросших вычислительных мощностях и оптимизированном программном обеспечении, подмоделирование остается мощным инструментом для проведения расчетов детализированных областей больших сборок. В ANSYS Mechanical реализовано очень легкое применение подмоделирования: пользователь может осуществить перенос перемещений по граням обрезки полностью в среде Workbench, не прибегая к старым-добрым APDL-командам.

Подмоделирование в ANSYS Mechanical (как и в APDL) основано на переносе перемещений по граням обрезки из общей модели на подмодель. Этот подход основывается на предположении, что жесткость подмодели не сильно отличается от жесткости соответствующей зоны общей модели. И в большинстве случаев это предположение оказывается оправданным. Однако, есть случаи, когда из общей модели приходится переносить не перемещения, а усилия. Такая ситуация возникает, например, если у подмодели жесткость оказывается ниже (в этом случае при переносе перемещений будут получены напряжения ниже реальных). Подход с переносом усилий можно назвать «подмоделированием, основанным на силовом подходе». Ниже приведен простой пример использования этого метода для случая, когда обе модели (общая и подмодель) являются твердотельными.

 

ANSYS - Применение подмоделирования при расчёте шкива. На общей модели (a) результаты по напряжениям в зоне у скругления могут быть неточными из-за грубой сетки. Справа (b) показана сетка для подмодели, наложенная на общую модель

 

Итак, нам необходимо приложить к подмодели силы, возникающие по рассечённым граням, вместо используемых обычно перемещений. Это может быть необходимо, например, если зона подмодели перепроектируется таким образом, что результаты по перемещениям из общей модели больше не являются точными, а статические условия равновесия при этом не затрагиваются.

Алгоритм действий:

  1. Выполнить расчет общей модели с грубой сеткой.
  2. Создать вспомогательную подмодель, геометрия которой (в рамках зоны обрезки) будет идентична общей модели. Эта подмодель нужна для получения реакций по граням обрезки
  3. Получить реакции по граням обрезки
    1. Можно получить реакцию на какой-либо грани обрезки в целом, а затем приложить эти усилия в качестве Remote Force – силы на опорную точку, при этом для соединения опорной точки с гранью необходимо выбрать вариант «деформируемое» (deformable).
    2. Можно получить усилия в каждом узле и приложить их к итоговой подмодели. При этом необходимо обеспечить идентичную сетку на гранях обрезки вспомогательной и итоговой подмоделей.
  4. Создать итоговую подмодель с изменённой геометрией.
  5. Приложить реакции, полученные из вспомогательной подмодели.
  6. Выполнить расчет подмодели и получить результаты.

Пример подмоделирования на силовом подходе

Я построил простую модель, чтобы продемонстрировать описанный выше метод:

 

ANSYS - Граничные условия в общей модели (слева) и вспомогательной подмодели (справа)

 

Если сравнить распределения эквивалентных напряжений по Мизесу в заделках обеих моделей, то они окажутся идентичными.

 

ANSYS - Распределения напряжений по Мизесу в заделке общей модели (слева) и вспомогательной подмодели (справа)

 

Ниже представлены APDL-команды, которые получают усилия в узлах вспомогательной подмодели и записывают их в файл вместе с координатами узлов:

ANSYS Mechanical - Подмоделирование, основанное на силовом подходе

Далее текстовый файл, созданный в результате работы этих команд, необходимо вручную скопировать в рабочую папку итоговой подмодели. Этот процесс можно автоматизировать, если сохранить файл в директорию “user files”.

Следующий набор команд служит для чтения текстового файла с усилиями и приложения их к итоговой подмодели:

ANSYS Mechanical - Подмоделирование, основанное на силовом подходе

Если сравнить результаты по напряжениям и перемещениям в общей модели, а также во вспомогательной и итоговой подмоделях, то окажется, что они совпадают.

 

ANSYS - Эквивалентные напряжения по Мизесу в общей модели, вспомогательной и итоговой подмоделях

 
 

ANSYS - Полные перемещения в общей модели, вспомогательной и итоговой подмоделях

 

Источник: www.ansys.soften.com.ua


Печать   Электронная почта