CAE軟件操作小百科 -工程

　1 CAE軟件與CAD軟件接口問題
　　在模型制作方面，CAD軟件的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于CAE軟件，因此，CAD軟件與CAE軟件之間的接口問題就顯得比較重要.模型傳遞主要有2種方法：一種是通過專用數(shù)據(jù)接口進(jìn)行傳遞，另一種是通過標(biāo)準(zhǔn)圖形格式進(jìn)行傳遞.目前，流行的圖形標(biāo)準(zhǔn)格式有IGES，SAT，STEP和ParaSolid.其中，IGES格式標(biāo)準(zhǔn)不很嚴(yán)格，大部分軟件都有該接口，但只能傳遞面元素，不能傳遞體，遇到復(fù)雜模型容易出錯(cuò)；其他幾種格式相對(duì)成熟，應(yīng)用廣泛.如ANSYS Workbench和SolidWorks，NX等設(shè)計(jì)有專業(yè)數(shù)據(jù)接口，命令為：
　　SolidWorks→ANSYS 13→Workbench
　　通過標(biāo)準(zhǔn)格式讀入命令為：
　　File→Import→Geometry File
　　2 ANSYS可靠性計(jì)算方法
　　工程結(jié)構(gòu)要求具有一定的可靠性.可靠性指設(shè)為定量的值實(shí)際上具有不確定性，它們應(yīng)該被認(rèn)為是具有某種分布特性的隨機(jī)變量.結(jié)構(gòu)可靠性分析的任務(wù)就是考慮各類不確定性因素對(duì)結(jié)構(gòu)分析的影響.以靜力學(xué)分析為例，可以將彈性模量、載荷和結(jié)構(gòu)尺寸等設(shè)為參數(shù)變量，需要在結(jié)果中設(shè)置一個(gè)或幾個(gè)輸出變量.
　　使用模塊為Six Sigma Analysis進(jìn)行可靠性計(jì)算時(shí)用命令Design of Experiments（SSA）→P1 Pressure Magnitude→Distribution Type，選擇參數(shù)變量的分布類型，如線性分布、正態(tài)分布等.使用命令Design of Experiments（SSA）→Design of Experiments Type，選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類型，然后利用蒙特卡羅法、響應(yīng)面法等進(jìn)行數(shù)據(jù)分析.
　　3 動(dòng)力學(xué)軟件與有限元軟件柔體功能的區(qū)別
　　在動(dòng)力學(xué)軟件中，首先利用有限元技術(shù)，計(jì)算出構(gòu)件的自然頻率和對(duì)應(yīng)的模態(tài)振型，然后通過各個(gè)模態(tài)振型的線性疊加計(jì)算得出構(gòu)件的位移；在有限元軟件中，則嚴(yán)格按照物理方程、幾何方程和平衡方程等進(jìn)行數(shù)值計(jì)算得到.二者的計(jì)算過程有本質(zhì)的區(qū)別.
　　4 對(duì)于平面應(yīng)力問題，用2D單元分析比用3D單元準(zhǔn)確
　　對(duì)于平面應(yīng)力問題，采用3D單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)厚度方向太薄，會(huì)造成3D單元畸變，質(zhì)量較低；而采用2D單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分，則可以保證較高的單元精度.因此，使用2D單元分析平面應(yīng)力問題比使用3D單元精度要高.
　　5 在ANSYS Workbench中對(duì)殼單元做接觸分析時(shí)厚度的考慮
　　在ANSYS Workbench中，用殼單元做接觸對(duì)時(shí)默認(rèn)為中面接觸，但在實(shí)際中卻是殼體的頂面或底面接觸.在ANSYS Workbench中可以使用以下2種方法實(shí)現(xiàn)頂面或底面的接觸：
　�。�1）使用中面偏移.命令為Connections→Contacts→Offset，輸入半個(gè)板厚數(shù)值.
　�。�2）使用宏命令Connections→Contacts→Commands，輸入“keyopt，cid，11，1”.
　　在等厚度時(shí)，上述2種方法都可以使用，但在變厚度時(shí)，只能使用方法（2）.
　　6 變厚度殼在ANSYS Workbench中的設(shè)置
　　對(duì)于變厚度殼的厚度值，可以通過以下方法實(shí)現(xiàn)：
　�。�1）對(duì)于厚度有規(guī)律的，可以使用厚度函數(shù)實(shí)現(xiàn)，如Thickness=0.1x2+0.2.
　�。�2）對(duì)于厚度無(wú)規(guī)律的，可以使用External Date參數(shù)化實(shí)現(xiàn).在殼上取很多點(diǎn)的厚度和坐標(biāo)信息，編寫好Excel后改成cvs格式，讀入到軟件中，命令為External Date→Setup→Date Source；讀入編輯好的cvs文件，然后設(shè)置好單位；最后將External Date與計(jì)算模型中的Setup連接起來(lái).利用該方法可以實(shí)現(xiàn)厚度、壓力、溫度和傳熱系數(shù)等多個(gè)物理量的參數(shù)化.
　　7 在ANSYS Workbench中生死單元的運(yùn)用
　　在ANSYS Workbench中，可以利用生死單元進(jìn)行一些特殊的計(jì)算.首先提取并命名需要激活或者殺死的單元，命令為Model→Named Selections，選擇單元區(qū)域.使用命令Model→Static Structural→Commands，激活或者殺死已經(jīng)選擇的單元.根據(jù)具體需要插入語(yǔ)句，如殺死b1區(qū)域的單元，語(yǔ)句為：
　　NROPT，F(xiàn)ULL
　　ekill，b1
　　esel，s，live
　　nsle，s
　　nsel，inve
　　d，all，all，0
　　allsel
　　激活b1區(qū)域的單元，語(yǔ)句為：
　　NROPT，F(xiàn)ULL
　　EALIVE，b1
　　cmsel，s，b1
　　nsle，s
　　DDELE，all，all
　　allsel
　　8 在ANSYS Workbench中，復(fù)雜模型網(wǎng)格的劃分技巧
　　對(duì)復(fù)雜模型劃分二次四面體網(wǎng)格時(shí)，由于模型復(fù)雜，特別是當(dāng)應(yīng)力集中區(qū)域過多而使需要網(wǎng)格細(xì)化的區(qū)域很多時(shí)，網(wǎng)格往往劃不出來(lái)、劃得不理想或者有的網(wǎng)格控制命令實(shí)現(xiàn)不了.可以將模型分割成若干部分，按照先難后易的順序逐個(gè)劃分：先選擇控制命令較多的部分劃分網(wǎng)格，再選擇控制命令較少的部分劃分網(wǎng)格，以此類推.命令如下：選擇需要?jiǎng)澐植糠郑ㄓ益I）→Generate Mesh on Selected Bodies.
　　對(duì)于局部網(wǎng)格細(xì)化，可以采用以下幾種方法：
　�。�1）應(yīng)力集中區(qū)域直接設(shè)定劃分尺寸，缺點(diǎn)是網(wǎng)格數(shù)量比較多.
　�。�2）使用命令Model→Insert→Mapped Face Meshing，選擇需要細(xì)劃的面；使用命令Model→Insert→Sizing，選擇需要細(xì)劃的邊.該方法劃分網(wǎng)格質(zhì)量較高、網(wǎng)格數(shù)量相對(duì)較少.
　�。�3）使用命令Model→Insert→Sizing→Type→Sphere of Influence→Sphere Center，然后選擇局部坐標(biāo)、球半徑以及控制尺寸等.該方法限制網(wǎng)格劃分的范圍，可以控制網(wǎng)格數(shù)量.
　　9 在ANSYS Workbench中模擬摩擦生熱
　　模擬摩擦生熱，實(shí)際是熱結(jié)構(gòu)瞬態(tài)耦合問題，對(duì)于耦合問題需要使用耦合單元，在此選用SOLID 226單元為例，命令為Model→Geometry→Solid→Commands，輸入“ET，1，SOLID 226，11”.因?yàn)榻佑|單元默認(rèn)情況下沒有溫度自由度，所以需要修改，使接觸單元具有溫度自由度；另外，目標(biāo)單元默認(rèn)情況下為低階單元，而SOLID 226卻是高階單元，所以也需要將目標(biāo)單元修改成高階單元；命令為Model→Connections→Contacts→Commands，并輸入以下語(yǔ)句：
　　keyopt，cid，1，1
　　keyopt，cid，1，1