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ANSYS结构仿真解决方案 | 前处理器

ANSYS结构仿真解决方案 | 前处理器 上海安世亚太
2022-07-19
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Ansys为全世界用户提供CAE仿真工具，集成化的设计环境，实现了结构、振动、热、流体、电磁场、电路、系统、芯片等多域多物理场及其耦合仿真，满足各个行业的仿真需求，帮助使用者提高设计效率和产品性能，降低成本。

Ansys Workbench 环境配备了直接和三维几何CAD集成的接口，支持接触的自动识别和定义，自动的网格划分器。可让仿真设计人员快速掌握和使用。您也可以非常方便地进行网格划分的设置。

本文主要介绍ANSYS结构仿真解决方案中前处理器的具体功能。

一、建模

三维CAD接口
广泛支持三维CAD 软件，只需增加数据接口，即可与多个CAD软件连接。对于三维CAD软件如果安装几何接口，可立即将CAD模型的形状变化反映到分析中。也可以使用在CAD上设定的参数进行参数化分析，部分CAD除外。


二、几何建模/修改工具

如果您不使用其他CAD软件，您可以通过Ansys DesignModeler或者Ansys SpaceClaim Direct  Modeler建立几何模型。除此以外，您也可以使用这些工具来处理或者修改由其他CAD软件生成的几何模型，使几何模型更加符合仿真计算的需求。


产品
  • Ansys DesignModeler
传统型建模工具。Parasolid中间格式文件（anf文件）可以作为输入输出文件。并可以生成Ansys格式文件。
  • Ansys SpaceClaim Direct Modeler
非传统型建模工具。采用直接建模技术，可以直观地创建和修改模型。如果需要，也可以指定尺寸为参数。


主要功能
  • 创建拆分面
可以实现在表面的某一部分进行加载和施加约束条件。
  • 从实体模型抽取中见面
分析薄板、薄壳模型非常有用的功能。
  • 创建梁单元
创建线几何模型后，您可以通过从模板中选定截面来创建梁单元模型。
  • 创建共享节点模型
可以实现装配体共享节点模型的建立。
  • 包围体（生成气体、液体的包围区域）
在电磁场、流体仿真时可以生成气体、液体的包围区域。※需要配备Ansys DesignModeler或者Ansys SpaceClaim Direct Modeler。
  • 表面修复
可以修复模型中破损、有缺陷的表面。
  • 电子散热分析工具「Ansys Icepak」模型输出
三维CAD几何模型可以简化后输出为Ansys Icepak的模型文件。※仅适用于Ansys DesignModeler。

三、网格剖分功能

自动网格生成・接触定义
一般来讲，我们都可以通过必要的专业知识来完成网格的自动划分。同时，程序会从读入的三维CAD装配体中自动探测接触区域。特别而言，我们甚至可以生成由非常多零件组成的复杂装配体的大规模网格模型。


如果手动指定接触区域并定义，对于复杂的装配体而言，接触的数量是非常巨大的，并且容易出错。Ansys Workbench 可完全自动化 地识别并定义接触区域，而且可以自动生成网格。这就让我们直接 利用设计人员的几何模型来进行仿真计算成为可能。

网格控制
通过必要的网格划分尺寸和划分方法的设定，可让您得到更加准确的分析结果。

  • 简化几何
如果单元尺寸过小，您能够通过修改几何的拓扑结构来去掉一些   可以简化的特征。
  • 壳单元、创建梁单元
几何之间可能存在间隙，您可以在自动划分网格的同时填充间隙。
  • 不同类型的网格
四面体、六面体、棱柱形、金字塔形、扫描网格、分层网格、 六面体主导网格等。
  • 网格尺寸控制
可以指定顶点、边、面、几何体区域内的网格大小。
  • 接触调整
可以对采用四面体划分网格的模型之间的节点进行调整。
  • 网格装配
通过在封闭空间内指定流体区域，可以自动生成流体区域网格而无需建立流体区域的几何模型。


网格转换・检查功能
  • 由第三方工具创建的有限元模型的转换
您可以在Ansys Mechanical APDL（原经典环境）环境中导入由NASTRAN、ABAQUS生成的有限元模型、并转换到Ansys Workbench环境中使用。此外，您也可把Workbench生成的有限元模型导出。
可以通过长宽比、雅克比系数、平行偏差、夹角角度等指标来检查网格质量。
  • 生成CAD模型
可以通过网格数据生成STL格式，并使用 3DCAD 等读取。

四、专门针对复合材料的前后处理

可以利用复合材料专用的前后处理器。可以在集成型Ansys Workbench环境中通过直观的操作对复合材料进行前后处理。

  • 通过直观的操作设置复合材料
  • 集成到Ansys Workbench环境
  • 从叠层壳体创建叠层实体
  • 覆盖仿真
  • 断裂标准的评估
  → 最大应变, LaRC
  → 最大应力, Cuntze
  → Tsai-Wu, Face Sheet Wrinking
  → Tsai-Hill, Core Failure
  → Hashin, Shear Crimping
  → Puck, Hoffffman
  • 可变材料数据的定义
  → 温度、劣化系数、剪断、空隙率等


五、Ansys Mechanical APDL操作环境

Ansys Mechanical APDL（原经典界面）环境是一款面向分析人员使用的平台， 适用于建立和仿真更高级的有限元模型。


Ansys Mechanical APDL环境的主要特点
  • 具备灵活的实体建模功能
  • 可以生成和修改更高级的网格单元
  • 可以进行高级的仿真设置
  • 集成前后处理器

建模/网格剖分功能
在Ansys Mechanical APDL环境中，除网格剖分、材料特性和边界条件的定义外，还具备通过实体模型创建形状的功能。

APDL（Ansys Parametric Design Language）文件的创建和编辑
通过创建Ansys的定制语言APDL文件，可进行各种控制，例如分析功能的自动处理。使用Ansys Mechanical APDL环境，可以简单地创建和编辑APDL文件。

【声明】内容源于网络
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上海安世亚太致力于工业软件、工业互联和数字孪生技术的研究与应用，专注于自主仿真技术的发展，为制造业企业赋能。
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