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子模型技术在强度分析中的应用

发布于:2016-07-14 19:09
强度分析

      工程中,经常要设计一些由各种型材或板材构成的大型构件,对这些构件进行强度分析是一项重要的工作。在ANSYS中进行此类机构件的应力分析时,若采用梁、壳单元建模计算,则不能考虑细节结构。若采用实体单元,为获得精确解,则需将网格划分的很细,导致分析单元的数量巨大,一般的机器甚至无法完成计算。特别是在结构件设计阶段,分析时间的延长将会导致设计的更改和优化都很难实现。为获得精确解,除了采用较细的网格重新计算整个模型外,ANSYS还提供了一种更加先进的处理方法一一子模型法。
      子模型法又称切割边界法或特定位移法,是一种基于圣维南原理精确计算结构中的细部构件的方法,它用整体模型切割边界上的位移作为子模型的位移边界条件,对子模型进行重新计算,能够得到更加精确的结果。另外,这种技术减少甚至取消了有限元实体模型中所需的复杂传递区域,使设计人员可以在感兴趣的区域就不同的设计进行分析。子模型法的局限性在于它仅对体单元和壳单元有效,并且其切割边界应处于应力梯度较小的位置。
      1)对整体结构模型进行分析。由于位移值对网格的粗细不是很敏感,所以对整体模型的网格划分可以相对粗糙,目的是发现大应力区域及得到切割边界上的位移值。计算完成后保留.db和.rst文件。
      2)对子模型建模,并使子模型在总体坐标系中的位置与它在整体模型中的相应位置一致。选择切割边界上的节点,将其写入.node文件,存储模型的.db文件。
      3)提取子模型切割边界条件。读入整体模型的结果文件(.db),指定整体模型的分析结果文件C .rst。并将子模型的node文件读入切割边界节点,需要进行切割边界插值,指定边界插值输出文件. cbd。
      4)分析子模型。使用子模型结果文件,读入切割边界条件文件,并在子模型上施加切割边界条件以外的载荷和约束。
      5)验证结果。通过比较切割边界上子模型和粗糙模型相对应位置的应力是否一致来验证子模型的切割边界是否正确。如果不符合,需要将切割边界取在离关心区域更远的位置,重新计算。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
                                                                                                                                                  杭州纳泰科技咨询有限企业
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