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ANSYS Workbench 13.0 循环对称分析功能的革新


ANSYS Workbench 13.0 循环对称分析功能的革新

From Simwe jg_meng

ANSYS Workbench 13.0 循环对称分析功能的革新
Ansys 12.1 以及之前的版本,要在 workbench 中对于循环对称结构进行分析,需要手动插入 command 才能实现,而从 13.0 版本开始,这一限制得到了根本的改变,后面再解释这个所谓的根本 改变。 下面先以一个小例子介绍在 workbench 13.0 中进行循环对称分析的具体步骤。

首先当然是得到扇区模型,例子中模型的扇形角为 30 度,如右图 所示:

模型导入 Mechanical 后, 单击标签 model 可以注意 到工具栏的变化,单击工具栏上的 Symmetry 在模型树 中插入对称条件,也可以在标签 model 上单击右键,插 入 Symmetry,效果是一样的,如右图,

在模型树中单击标签 Symmetry 可以注意到上方工具栏的变化, 单击工具栏上的 Cyclic Region 在 标签 Symmetry 下插入循环对称域,也可以在标签 Symmetry 上单击右键,插入 Cyclic Region,效果 相同,单击新加入的 Cyclic Region 标签,在下方中看到如右下图示的 Details 栏,黄色标示的就是需 要手动调整的选项。

分别选择模型的两个扇区边界面,作为高低边界, 选择完成后发现坐标系处仍然以黄色标记,如右图所 示,研究后发现,此处需要指定圆柱坐标系才能完成 定义。建立圆柱坐标系过程此处略去。 定义完成后的模型如下图所示:

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由于设定了循环对称边界条件, 加之模型比较简单, 所以下面的网格划分过程中可以不进行 Match Control 操作,循环对称面上节点会自动匹配好,如果是循环对称面不规则,或者有多个面组成,就 需要手动添加 Match Control,强制网格匹配,Match Control 的定义方法与上面提到的 Cyclic Region 定义类似,有兴趣可以自己尝试一下。 然后是求解设定,这里要进行的是一个固有频率分析,单击 Analysis Setting, 在下面的 Detail 框中定义求解选项, 如右图所示。 注意到在靠近下方的位置,出现了 Cyclic Controls 的选项,只有一 个属性(谐波指数范围)可以调整,默认的程序自动控制时,会依 次计算从 0 到最大(间隔 1)的所有谐波指数对应模态。也可以选 择手动控制,指定特定的谐波指数,如下图所示:

然后在内孔上定义 Cylindrical Support,仅放开径向位移, 固定轴向和周向位移,进行模态分析后得到结果如右图所示, 可以看到程序计算了从 0 到 6 各谐波指数下的前 6 阶模态。 在后处理查看模态位移时,可以通过定义谐波指数和模态 阶次进行查看,而且得到的都是经圆周扩展后的图形显示,如 下图所示为谐波指数 5 下的第 5 阶模态:

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为了搞清楚 Workbench 是怎么处理这整个过程的,我们把设定完成的模型写出到 ANSYS input 文件(默认为***.DAT),用记事本打开后,找到定义循环对称的部分,看到下列语句:
/com,*********** Create Periodic/Cyclic Symmetry *********** CYCOPT,USRROT,1 CYCOPT,STATUS *DIM,_CYCLICMAP,ARRAY,2,78 *SET,_CYCLICMAP(1,1),197,241 ……. ……. *SET,_CYCLICMAP(1,78),958,913 CYCLIC,12,,12,,,_CYCLICMAP 关键是最后一句,以前可是没有这种定义方式的,打开 CYCLIC 命令的在线帮助, CYCLIC,NSECTOR,ANGLE,KCN,Name,USRCOMP,USRNMAP

对比 V12.1 版本的在线帮助,
CYCLIC,NSECTOR,ANGLE,KCN,Name,USRCOMP 可以看到 CYCLIC 命令多了一个称作 USRNMAP 的域定义,下面简单翻译了一下这个域定义的内容:

USRNMAP
用户自定义的数组名称,用于指定扇区高低边界上相互匹配的节点对,只有当域 USRCOMP =0 时 生效,并且跳过自动探测扇区边界的过程。节点对可以以任意顺序输入,但是对于每一对节点, 第一个输入的节点必须位于低边界上。 下面是一个例子:
*DIM,MYMAP,ARRAY,2,14 *set,mymap(1,1),107,108 *set,mymap(1,2),147,211 *set,mymap(1,3),110,109 … !定义所有的 14 对节点 !使用自定义的数组生成循环对称边界条件 !定义数组,用于存放高低边界节点对编号 !低边界节点号 107,对应的高边界节点号 108 !低边界节点号 147,对应的高边界节点号 211 !低边界节点号 110,对应的高边界节点号 109

cyclic,12,,1,,,MYMAP

所以得到结论是,为了让 Workbench 能够胜任循环对称分析,ANSYS 对 CYCLIC 命令进行了扩充,这种 扩充是对 ANSYS 深层次的变革,相对于通过 APDL 达到同样的效果来的更彻底,这就是为什么本文开头说根 本改变的原因。 【END】 -------From Simwe jg_meng

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