CAE軟件操作小百科（43）

呂梁信步

1 UG與ANSYS Workbench之間的雙向刷新

UG強大的功能性版塊為用戶提供最大的幫助，可以對簡單的三維結構、復雜曲面以及復雜結構進行建模。利用ANSYS Workbench中的Design Exploration進行結構優化時，經常需要利用UG進行建模，這就涉及UG與ANSYS Workbench之間的雙向刷新，其具體操作步驟如下。

（1）在ANSYS Workbench中修改設置：在Option中的Geometry Import中選中Parameters，并輸入用于過濾參數的前綴。

（2）啟動NX，ANSYS Workbench的菜單已經出現。在NX中創建所需要的模型。

（3）在NX中定義自定義參數，參數前綴必須與ANSYS Workbench中定義的前綴一樣。

把這些參數賦給內部變量。

（4）在NX中啟動ANSYS Workbench，模型自動導入并生成一個Geometry。

雙擊Geometry（A2）啟動Design Modeler。

點擊Generate導入模型，Details of Attach 1最下面出現所需要的參數，分別點擊前面的小框以出現Parameter Set。

（5）回到ANSYS Workbench，Parameter Set已經出現。雙擊Parameters Set進入參數界面，修改參數值。

（6）回到ANSYS Workbench界面，Geometry中出現“更新”圖標，右鍵菜單并點擊Update。

（7）回到Design Modeler，參數已經修改。

（8）回到NX查看Expressions，參數也已更新。

也可以在NX中修改自定義參數值，然后回到Design Modeler中使用Refresh→Use Geometry Parameter Values更新參數值。

2 ANSYS Workbench中Fixed Support和Remote Displacement的區別

ANSYS Workbench對固定端的約束提供2種方式：Fixed Support和Remote Displacement。使用不同的固定端約束可能會出現不同的有限元模擬結果。

圓柱一端固定，一端施加壓力，分別將固定端約束為Remote Displacement和Fixed Support，得到的應力的結果大不相同：Remote Displacement約束得到的應力更接近理論解，而Fixed Support約束則產生較嚴重的應力集中。

Remote Displacement使用默認設置，即 Behavior選項選擇Deformable。在此模式下，對該面的約束將抽象為整體約束，在彈性力學求解方程中體現為被約束面的各單元節點所有被約束項的積分平均值等于用戶所加載的約束條件。在本例中，約束面的整體位移和為0，而不是該面上各個單元節點的位移都為0。 Behavior還有另外一個選項Rigid，該選項是對被加載面上每個單元的節點進行強制約束。

Fixed Support約束是強制要求被加載的面上各個單元節點的位移嚴格為0。若將 Remote Displacement 中的Behavior 選項選擇為Rigid，則可計算出與Fixed Support 一樣的結果。

用材料力學計算上述圓柱桿，必須將具有一定長徑比的桿件簡化成梁，即簡化為一條線進行計算。在ANSYS中應用梁單元分析，Fixed Support加Pressure或者加Force，結果都可靠。若圓柱桿不能簡化成梁或者桁架，卻仍然用材料力學來計算，則會出現錯誤。換言之，用材料力學分析這個實體化模型的受壓是不對的，應該用ANSYS中的彈塑性力學來分析。

從彈塑性力學角度分析：圓柱受壓時縱向長度變小，材料具有泊松比，即縱向長度變小的同時直徑擴大。Fixed Support要求該表面上節點的位移和轉矩嚴格為0，也就是說該表面上的節點會限制圓柱直徑的擴大。因此，在分析過程中使用Displacement：x=y=Free，z=0的邊界條件比較合理，符合材料力學分析方法的假設前提條件。

如果力或者壓力等主動作用僅影響實體上的1個元素（或體、面、線、點），或者1個單元僅需要1個自由度，那么只有不過度約束與其無關的自由度，甚至不約束其他自由度，才能獲得更可靠的結果。

3 在ANSYS Workbench中施加隨坐標變換的載荷

在以往版本中，ANSYS Workbench只能施加隨時間變化的載荷，如果要施加隨空間變化的載荷，只能借助于Commands。ANSYS Workbench V12在此基礎上有所改進，目前只支持Pressure、Line Pressure、Temperature和Thermal Condition這4種載荷進行空間變化，而且只需要一個變量。下面以Pressure為例進行說明。

先插入一個Pressure，類型必須定義為Normal。

將Magnitude修改為Tabular。

選擇Independent Variable（這里選x），決定載荷在一個自定義的坐標系上起作用。

不能以方程的形式輸入，只能用幾個點來確定載荷曲線，點越多越精確。

除Tabular外，也可以將Magnitude修改為Function。

可以直接輸入方程，但只能有1個變量，

回車確認后會多出幾個Graph Control。

如果一個荷載有幾個變量而且各自都是線性變換，比如P=x+2y+3z，那么可以分3次施加，即P1=x，P2=2y，P3=3z，否則只能回到Commands。

4 在求解過程中查看已完成的結果

在求解過程中查看已完成的結果這個功能對于需要長時間求解的模型有很大用處，如靜力非線性、瞬時動力或顯式動力計算中，可以隨時查看結果，及時發現錯誤。這一功能僅在通過Remote Solver Manager求解時才有效，如果沒有Remote Solver，可以設置為在后臺求解。

（1）插入幾個特定時間點。默認設置為last，所以只能查看最后完成的結果，而不是在求解過程中的特定時間點查看已完成的結果。

（2）提交任務給遠程求解服務器。

（3）在求解時，右鍵點擊需要查看的結果，選擇Evaluate All Results。

（摘自同濟大學鄭百林教授《CAE操作技能與實踐》課堂講義）

（待續）