第18章 子模型(ansys教程)

在完成本章学习后，我们应能利用子模型技术分析模型中的一个小域。主要内容：18.1定义子模型18.2子模型的应用18.3子模型分析的全过程18.4子模型实例分析第18章子模型18.1定义子模型子模型的定义子模型是一种为了在模型的局部区域得到更精确结果的有限元技术。子模型是在大模型中对感兴趣的区域内生成了一个独立的，有更好的网格的模型。18.2子模型所需载荷工况的描述对于一个复杂结构，适中的有限元网格虽然对结构的大部分区域是精确的，然而对某些小的应力集中区域可能是不够的。子模型则可以在这些位置产生精确的应力结果。如下图中的粗模型与迭在粗模型上的子模型18.3子模型过程子模型的整个过程包括下面这些步骤：1.建立粗模型并对之进行分析2.建立子模型3.进行切面插值4.对子模型进行分析5.验证切面之间的距离和应力集中是足够的18.3.1建立并分析粗模型原始模型不必包括局部细节例如倒角。然而，有限元网格的密度必须足够到能得到精确的自由度结果，子模型的结果几乎完全是以切面上的自由度插值结果为基础的在进行子模型分析时需要粗模型的结果文件和数据库文件，因此在建立子模型之前需要进行存盘18.3.2建立子模型首先，改变作业名：UtilityMenu:FileChangeJobname…子模型完全独立于粗模型，所以我们可以从清除数据库开始UtilityMenu:FileClear&StartNew然而，原始实体模型对于建立子模型可能是有帮助的，故我们有时只需清除结点和单元：UtilityMenu:Preprocessor-Meshing-Clear子模型的位置与原始粗模型的相应部分的位置必须相同(相对于总体坐标系原点)18.3.3进行切面插值①选择子模型切面边界上的节点UtilityMenu:SelectEntities…②将切面边界上的节点写进文件UtilityMenu:PreprocessorCreateNodesWriteNodeFile(Defaulttojobname.node)…Cutboundariesonthesubmodel③恢复全部节点，存盘，并退出前处理UtilityMenu:SelectEverythingUtilityMenu:FileSaveasJobname.db18.3.3进行切面插值(续)④将作业名变为粗模型时的作业名，然后恢复原始数据库文件UtilityMenu:FileResumefrom…(Usenameofcoarsemodaldatabasefile.)⑤进入通用后处理，从原始结果文件中读入所期望的结果MainMenu:GeneralPostproc-ReadResults-(Chooseoption.)⑥进行切面边界的插值MainMenu:GeneralPostprocSubmodelingInterpolateDOF(CutboundaryDOFvaluesarewrittentothefile,jobname.CBDO)⑦退出后处理，将作业名改为子模型的作业名，恢复子模型的数据库文件18.3.4分析子模型读进切面边界约束条件来给切面边界加自由度约束。进行此操作时应确保处于前处理或求解处理器中，否则，程序将不接受某些输入命令UtilityMenu:FileReadinputfrom…在子模型上应复制原模型中存在的载荷和边界条件，例如对称性，面载和惯性载荷在子模型上的载荷18.3.5验证切面之间的距离和应力集中是否合适将子模型切面边界处和原始模型对应位置的结果进行比较(非自由度结果，即比较应力而不是变形)。如果结果一致说明切面边界约束取得合适。否则可能需要重新选择远离感兴趣区域的切面建立子模型，并重新进行分析，或者是由于在子模型的定义或在给定边界条件时出错。18.3.6子模型过程有关边界验证的注释利用子模型时为了分析应力集中区域的应力，然而切面边界的验证并没有对子模型在此区域的应力的精度给予估计。故一般采取网格离散误差估计来进行估计。18.4曲杆：子模型使用子模型来进行小洞周围的应力分析：1.进入ANSYS，建立粗模型2.检查粗模型的应力结果3.将作业名改为“fine”4.清除网格，并在图形窗口中显示体5.对体3和体4进行intersect操作，删除体1和体2(andbelow)6.清除所有线的划分数7.生成子模型网格，至少应比原网格密2倍①OpenMeshTool②TurnonSmartSizingtolevel418.4曲杆：子模型(续)8.选择外表面上的节点①将当前坐标系设置为“workingplane”②通过locationX=9来选择节点③将所选节点存入文件fine.node9.保存数据库文件(fine.db)10.恢复数据库文件coarse.db111.在Generalpostprocessorsubmodeling,选择interpolateDOF,单击OK以接受所有的缺省值18.4曲杆：子模型(续)12.恢复数据库文件fine.db，选择everything13.在图形窗口中显示体，打开边界条件的symbols,注意到洞内的对称约束条件依然存在14.在原始空心圆柱的内表面的面7上施加对称约束条件15.读进切面边界的约束条件，由选择FileReadinputfromfine.cbdo16.求解，存盘并进行后处理。与粗模型的结果进行比较18.4曲杆：子模型(续)18.4壳体－实体子模型说明壳体－实体的子模型技术在壳体－实体的子模型技术中，粗模型为壳模型，子模型为3-D实体模型。壳体－实体的子模型过程与实体－实体的子模型过程基本相同。