Workbench壓力容器設(shè)計的應(yīng)用技巧

2016-10-21 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

ANSYS Workbench簡介

ANSYS/Workbench是ANSYS公司研發(fā)的新一代協(xié)同仿真環(huán)境,在Workbench環(huán)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(fā)工具只是這個環(huán)境的后臺技術(shù),各類研發(fā)數(shù)據(jù)在此平臺上交換與共享。

隨著ANSYS更新版本的相繼發(fā)布,深刻體會到了Workbench為工作帶來的高效和便利。

Workbench在壓力容器分析設(shè)計中的應(yīng)用現(xiàn)狀

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

㈠過去多年設(shè)計人員已經(jīng)習(xí)慣于使用ANSYS APDL完成整個分析,轉(zhuǎn)換分析平臺需時間和精力去重新學(xué)習(xí);

㈡設(shè)計人員沒有體會和認(rèn)識到Workbench新功能帶來的高效性和便利性。

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(shù)驅(qū)動、拉伸與旋轉(zhuǎn)等,使得建模效率比ANSYS APDL提高數(shù)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(xiàn):建立草圖,設(shè)定參數(shù),并旋轉(zhuǎn)。

值得一提的是,由于模型都是參數(shù)驅(qū)動的,設(shè)計人員可以在分析的任何階段方便的修改模型參數(shù),這相比以往的ANSYS APDL便利很多。

巧用Slice功能劃分規(guī)則六面體網(wǎng)格

網(wǎng)格的劃分不僅是個美觀問題,更關(guān)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(wǎng)格劃分。

載荷施加

Workbench中載荷的施加也是相當(dāng)?shù)谋憬莺托蜗?。本?jié)將介紹一下ANSYS APDL中所沒有的彎矩(Moment)和遠(yuǎn)程力(Remote Force)。

5.1彎矩

ANSYS APDL中需要通過一些間接的方式去實現(xiàn)力矩的施加,比如用帶有梯度的等效拉(壓)應(yīng)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(yuǎn)程力

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

下面結(jié)合耳式支座來介紹遠(yuǎn)程力的應(yīng)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(shè)計人員并不關(guān)心耳座本身的強度問題(由耳座標(biāo)準(zhǔn)來保證),且往往把耳座當(dāng)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(shè)計人員只需添加一個遠(yuǎn)程力,定義力產(chǎn)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(yuǎn)程力,省去了耳座的建模卻實現(xiàn)了相同的效果,這種便利在以往是難以想象的。

應(yīng)力線性化中路徑的定義

6.1如何按指定節(jié)點定義路徑

Workbench中提供了應(yīng)力線性化的功能,但是由于Workbench中的應(yīng)力云圖中無法顯示節(jié)點號,應(yīng)力線性化時路徑無法直接選取節(jié)點,也無法按節(jié)點號來定義,很多設(shè)計人員困惑如何才能按自己指定的兩個節(jié)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(biāo)節(jié)點附近的一個空間點,然后使用”Snap to mesh nodes”功能,即可把路徑的起(終)點對齊到目標(biāo)節(jié)點上。

6.2如何獲得路徑起(終)點的節(jié)點號

有時為了滿足客戶的需求,比如客戶希望應(yīng)力線性化結(jié)果的格式必須是原來ANSYS APDL那樣的,因為客戶習(xí)慣了看那樣的格式,盡管Workbench導(dǎo)出的結(jié)果除了格式上的區(qū)別,其它都是一樣的。這就涉及到Workbench的結(jié)果導(dǎo)入ANSYS APDL的問題。導(dǎo)入的方法可以是直接打開結(jié)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(yīng)力云圖中顯示節(jié)點號,其實其內(nèi)部的節(jié)點號和ANSYS APDL中是完全一致的。確定Workbench中路徑起(終)點節(jié)點號的方法是:導(dǎo)出節(jié)點位移的詳細(xì)列表之后在Excel文件中使用搜索功能并根據(jù)路徑起(終)點節(jié)點的位置數(shù)據(jù)鎖定節(jié)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(jié)點號定義路徑即可,快捷方便,且會發(fā)現(xiàn)也應(yīng)該是:應(yīng)力線性化結(jié)果與Workbench中是完全一致的。

便捷的耦合分析

Workbench的另一個便捷之處是進(jìn)行耦合分析時,如壓力容器分析中經(jīng)常遇到的屈曲分析和熱固分析,只要通過一個簡單的拖拉動作即可完成,具體操作不再詳述。

小結(jié)

目前,Workbench在壓力容器分析設(shè)計中的便捷性和高效性已相當(dāng)突顯。相信隨著Workbench更高版本的發(fā)布,會給用戶帶來越來越多的驚喜和體驗!

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