ANSYS 一次成功的有限元分析之前需要做的一些规划

数值模拟 1年前 (2016-06-30) 17 人围观 2

本篇文章属于《ANSYS从小白到精通系列教程》中的一篇,且正在陆续完善中,大家可到10kN微信公众号中查看更新消息。

“做一次成功的有限元分析需要几个步骤?”

拿来任务书,开始准备材料参数、建立模型、划分网格、设置约束条件、加载求解,在后处理中查看计算结果,查看各种云图或者绘制各种时程关系曲线、荷载位移曲线,撰写分析报告……

且慢,漏了一个重要环节——返工!

话说到这里突然满眼辛酸泪的同仁们来握个手。。。。

通常情况下,如果在开工的时候没有做好整个工作的计划和安排,那就很可能给自己挖个大坑。不要说糊弄一个云图就可以了,那可不是“成功”的有限元分析,我想至少,需要问自己以下几个问题:

我要做的是什么类型的分析?

线性?非线性?接触?屈曲?动力?每种分析类型都有各自的特点,比如在线性分析中,我们大多只关注应力和形变,用的时间主要花在建模上;非线性呢,有时候还需要调整求解器,时间大部分用在处理“如何才能收敛”的问题上。。。如果你用线性分析方法去做了岩土的分析,无论云图多么漂亮也都出不来一份合格的报告,还是乖乖返工吧。

我要分析的对象能否进行结构简化?

有限元实质上就是一种近似计算方法,千万不要为了算大桥的跨中挠度,就用实体单元建立整桥模型。局部是局部,整体是整体,一定要根据分析的目标来考虑对哪些结构上的次要构件进行简化,能简化尽量简化。当然,现在有个热词,叫精细化分析。不过即便是精细化分析,也是需要考虑计算成本的,在发挥现有计算机硬件设备能力的基础上,尽可能做到计算结果接近真实情况就好,不建议挥舞着普通笔记本电脑的研究僧们瞎比划,小心给寝室增多了个暖宝宝。

我要如何选择单元?

经常听到有同学问这个问题,其实这去文献大洋中找一找就可以知道了。但还是需要有一些要注意的,并非实体单元的计算结果就一定好。

曾见到有同学用实体单元分析细长杆件的,一个潜在问题:什么是实体啊?长宽高三个尺寸都在一个数量级之内,对吧?好,那将实体单元网格划分成一个细长条之后呢,单元的拓扑结构会受影响,计算结果可能不准确!所以,分析杆件的时候,还是老老实实地让Link单元去做吧,看不惯显示效果的话,可以用/eshape 命令调整一下效果就好啊。

还有,同为实体单元,Solid45、Solid65、Solid92等等就有许多差异。65单元可以带钢筋属性、92单元的节点多——节点多可以适应更复杂更不规则的网格,45单元则是一贴万能胶,哪里都能用哪里都好使,就是功能有些中规中矩。

分析中的主要难点是什么?

在分析过程中,可能做着做着就干不下去了,卡在了一些想不到的环节。而且关键的是,大多数情况下,身边也没个人问的!大家方向不一样,想帮忙的话也是有心无力啊!所以,需要在分析之前想一想,主要难点可能是在哪,然后做准备工作的时候多看看相关的文献或网站,或来十千牛这里搜一搜~

分析前有所预想,在分析过程中卡壳的时候,才会很快联想到问题可能的几条原因,然后另作一个独立的小模型,用枚举法,挨个尝试,直到找到原因,解决问题,完成攻关,继续前进。

现有的资源有哪些?

一次超凡脱俗、与众不同、全无仅有的结构分析,说实话还真难遇到。于是,在平时做分析的时候,一定留心搜集各种相关的代码——在ANSYS的学习中,我十分十分推荐直接学习APDL,只有个别的时候会用到GUI界面操作。因为APDL是ANSYS的优势啊,相似的结构形式、材料属性、后处理等等操作,直接从自己整理的代码库里复制粘贴过来就OK了!你以为分析快的人,只是打字快、键盘好用么!

好了,我目前就想到了这么多,对于这个话题,大家还有啥想法和建议么?欢迎留言,参与讨论。