如何理解ANSYS里的对称与反对称边界条件

数值模拟 1年前 (2016-08-16) 23 人围观 0

前几天,在QQ群里有位同学提到,如何理解ANSYS里的对称与反对称边界条件?

这个话题有点意思,今天就来聊聊

为什么需要对称/反对称边界条件?

通常情况下,当结构受到对称/反对称荷载作用下,(此处回顾一下力学里的概念:在平面内绕对称轴旋转180度,荷载的作用点重合,作用方向相反便是反对称荷载,如果荷载的作用点重合,作用方向相同,便是正对称荷载),结构内力/应力分布会有一定的规律,也正是因为有规律,才给我们用部分模型来代替整体模型的可能,一句话来说:

我们是用它来简化模型和减小计算量的。

于是,注意言外之意——如果达不到简化模型的目的,就不需要设置对称边界了。《ANSYS中对称结构的模态分析的一点认识》这篇文章中通过实例探讨,发现在模态分析中,就别设置对称边界条件了,还是直接建立完整模型吧。

如何施加对称/反对称约束

GUI模式:

Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Magnetic>Boundary>VectorPot>Flux Normal>On Nodes

Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Magnetic>Boundary>VectorPot>Flux Par’l>On Nodes

Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>Antisymm B.C.>On Nodes

Main Menu>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>Symmetry B.C.>On Nodes

Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Magnetic>Boundary>VectorPot>Flux Normal>On Nodes

Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Magnetic>Boundary>VectorPot>Flux Par’l>On Nodes

Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>Antisymm B.C.>On Nodes

Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structural>Displacement>Symmetry B.C.>On Nodes

可见,这种边界条件,在前处理、后处理中均可用,在力学分析、电磁学分析、流体分析等环境中都可以使用,而且请注意,这个命令是只针对节点(Node)的。

APDL命令:

DSYM, Lab, Normal, KCN

Lab:SYMM-正对称,ASYM-反对称;

Normal:X,Y,Z

选定对称面上的节点,然后施加DSYM命令即可

如何理解对称/反对称边界

要加深对ANSYS的理解,最应该善用的,还是帮助文档。以对自由度位移约束的边界条件为例,看看帮助文档给了怎样的信息:

2016-08-16_062831

再上两张图:

2016-08-16_215258 2016-08-16_215313

对于3D结构,对称边界指的是对称面外移动和平面内旋转约束为0;反对称边界指的是对称面平面内位移和平面外旋转约束为0,对于2D结构以此类推。具体看上面的表格,一目了然。

对称面/对称轴不在总体坐标系内如何处理?

ANSYS系统会自动处理的,但在这之前,需要建立一个与对称面/对称轴平行的坐标系,在这个坐标系内使用DSYM命令。