CAE软件操作小百科（43）

吕梁信步

1 UG与ANSYS Workbench之間的双向刷新

UG强大的功能性版块为用户提供最大的帮助，可以对简单的三维结构、复杂曲面以及复杂结构进行建模。利用ANSYS Workbench中的Design Exploration进行结构优化时，经常需要利用UG进行建模，这就涉及UG与ANSYS Workbench之间的双向刷新，其具体操作步骤如下。

（1）在ANSYS Workbench中修改设置：在Option中的Geometry Import中选中Parameters，并输入用于过滤参数的前缀。

（2）启动NX，ANSYS Workbench的菜单已经出现。在NX中创建所需要的模型。

（3）在NX中定义自定义参数，参数前缀必须与ANSYS Workbench中定义的前缀一样。

把这些参数赋给内部变量。

（4）在NX中启动ANSYS Workbench，模型自动导入并生成一个Geometry。

双击Geometry（A2）启动Design Modeler。

点击Generate导入模型，Details of Attach 1最下面出现所需要的参数，分别点击前面的小框以出现Parameter Set。

（5）回到ANSYS Workbench，Parameter Set已经出现。双击Parameters Set进入参数界面，修改参数值。

（6）回到ANSYS Workbench界面，Geometry中出现“更新”图标，右键菜单并点击Update。

（7）回到Design Modeler，参数已经修改。

（8）回到NX查看Expressions，参数也已更新。

也可以在NX中修改自定义参数值，然后回到Design Modeler中使用Refresh→Use Geometry Parameter Values更新参数值。

2 ANSYS Workbench中Fixed Support和Remote Displacement的区别

ANSYS Workbench对固定端的约束提供2种方式：Fixed Support和Remote Displacement。使用不同的固定端约束可能会出现不同的有限元模拟结果。

圆柱一端固定，一端施加压力，分别将固定端约束为Remote Displacement和Fixed Support，得到的应力的结果大不相同：Remote Displacement约束得到的应力更接近理论解，而Fixed Support约束则产生较严重的应力集中。

Remote Displacement使用默认设置，即 Behavior选项选择Deformable。在此模式下，对该面的约束将抽象为整体约束，在弹性力学求解方程中体现为被约束面的各单元节点所有被约束项的积分平均值等于用户所加载的约束条件。在本例中，约束面的整体位移和为0，而不是该面上各个单元节点的位移都为0。 Behavior还有另外一个选项Rigid，该选项是对被加载面上每个单元的节点进行强制约束。

Fixed Support约束是强制要求被加载的面上各个单元节点的位移严格为0。若将 Remote Displacement 中的Behavior 选项选择为Rigid，则可计算出与Fixed Support 一样的结果。

用材料力学计算上述圆柱杆，必须将具有一定长径比的杆件简化成梁，即简化为一条线进行计算。在ANSYS中应用梁单元分析，Fixed Support加Pressure或者加Force，结果都可靠。若圆柱杆不能简化成梁或者桁架，却仍然用材料力学来计算，则会出现错误。换言之，用材料力学分析这个实体化模型的受压是不对的，应该用ANSYS中的弹塑性力学来分析。

从弹塑性力学角度分析：圆柱受压时纵向长度变小，材料具有泊松比，即纵向长度变小的同时直径扩大。Fixed Support要求该表面上节点的位移和转矩严格为0，也就是说该表面上的节点会限制圆柱直径的扩大。因此，在分析过程中使用Displacement：x=y=Free，z=0的边界条件比较合理，符合材料力学分析方法的假设前提条件。

如果力或者压力等主动作用仅影响实体上的1个元素（或体、面、线、点），或者1个单元仅需要1个自由度，那么只有不过度约束与其无关的自由度，甚至不约束其他自由度，才能获得更可靠的结果。

3 在ANSYS Workbench中施加随坐标变换的载荷

在以往版本中，ANSYS Workbench只能施加随时间变化的载荷，如果要施加随空间变化的载荷，只能借助于Commands。ANSYS Workbench V12在此基础上有所改进，目前只支持Pressure、Line Pressure、Temperature和Thermal Condition这4种载荷进行空间变化，而且只需要一个变量。下面以Pressure为例进行说明。

先插入一个Pressure，类型必须定义为Normal。

将Magnitude修改为Tabular。

选择Independent Variable（这里选x），决定载荷在一个自定义的坐标系上起作用。

不能以方程的形式输入，只能用几个点来确定载荷曲线，点越多越精确。

除Tabular外，也可以将Magnitude修改为Function。

可以直接输入方程，但只能有1个变量，

回车确认后会多出几个Graph Control。

如果一个荷载有几个变量而且各自都是线性变换，比如P=x+2y+3z，那么可以分3次施加，即P1=x，P2=2y，P3=3z，否则只能回到Commands。

4 在求解过程中查看已完成的结果

在求解过程中查看已完成的结果这个功能对于需要长时间求解的模型有很大用处，如静力非线性、瞬时动力或显式动力计算中，可以随时查看结果，及时发现错误。这一功能仅在通过Remote Solver Manager求解时才有效，如果没有Remote Solver，可以设置为在后台求解。

（1）插入几个特定时间点。默认设置为last，所以只能查看最后完成的结果，而不是在求解过程中的特定时间点查看已完成的结果。

（2）提交任务给远程求解服务器。

（3）在求解时，右键点击需要查看的结果，选择Evaluate All Results。

（摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课堂讲义）

（待续）