Начиная с версии 15.0, ANSYS Workbench Mechanical содержит компонент “External Model” (“Внешняя модель”), который позволяет непосредственно импортировать сетку конечных элементов в формате *.CDB для последующего расчёта или пост-обработки. Также доступен импорт файлов результатов (*.RST или *.RTH), соответствующих базе данных *.CDB. Этот подход применим как к твердотельным, так и оболочечным моделям.
В данной статье описан пример с твердотельной моделью. Описано создание файла *.CDB в ANSYS Mechanical APDL, его импорт в Workbench, а также импорт результатов из файла *.RST. Такой подход предоставляет пользователям доступ к инструментам Workbench Mechanical при пост-обработке результатов расчёта моделей, созданных в ANSYS Mechanical APDL. Также становится возможным формирование отчета из Workbench, что может быть полезным для автоматизированного сбора данных о моделях и написания технического отчёта о расчёте. Workbench Mechanical может быть полезен пользователям благодаря высокому качеству современных графических инструментов отображения модели, создания анимации, обработки результатов и прочее.
Использование компонента External Model в Workbench
Начиная с версии Workbench Mechanical 15.0, стал доступен новый компонент External Model, который позволяет импортировать сетку твердотельных или оболочечных элементов из файла *.CDB и создать по ней твердотельную модель для последующей работы в Workbench Mechanical. Более детально ознакомиться с этим компонентом можно в справочной системе, где описано считывание модели из файла *.CDB, а также поворот и параллельный перенос импортированной геометрии.
Использование модуля External Model не является официально поддерживаемым средством программного обеспечения ANSYS, поэтому пользователи должны самостоятельно убеждаться в корректности результатов, полученных с его помощью.
Для работы модуля необходим файл *.CDB с информацией о сетке конечных элементов, его необходимо создавать при помощи ANSYS Mechanical APDL. Для этого используется команда CDWRITE препроцессора /PREP7. У данной команды есть ряд параметров создания сетки элементов:
CDWRITE, Option, Fname, Ext, --, Fnamei, Exti, Fmat
Запись данных о геометрии и нагрузках в файл *.CDB
В следующем примере сетка конечных элементов создаётся без данных о геометрии модели:
CDWRITE,DB,myfilename,CDB
Модель в примере состоит из 8-узловых твердотельных элементов типа SOLID185, она нагружена давлением и закреплена по ряду узлов. При решении данной задачи в ANSYS Mechanical APDL в рабочей папке создаётся файл результатов *.RST:
Для создания файла *.CDB необходимо использовать следующий пункт меню:
Workbench считывает информацию о сетке из файла *.CDB, создаёт для неё геометрию и отправляет уже готовую модель в Workbench Mechanical для дальнейших расчётов, в которых можно реализовать все преимущества инструментов интерфейса Workbench.
Для избегания ненужных проблем, начните с установки тех же единиц измерения, которые используются в файле *.CDB – пользователь должен знать их заранее:
На странице проекта в Workbench следует перетащить компонент External Model в Project Schematic (схему проекта).
Затем, перетащите в Project Schematic необходимый вид расчета, например, Static Structural (статический расчет конструкции). После этого следует перетащить ячейку Setup блока External Model в ячейку Model блока Static Structural:
Нажмите на ячейку Setup блока External Model и выберите из выпадающего меню пункт Edit:
Открывается окно Data Source, позволяющее загрузить необходимый файл *.CDB.
Найдите нужный файл *.CDB для импорта, выберите его и нажмите кнопку Open. Затем закройте окно компонента External Model путем нажатия крестика в правом верхнем углу панели:
Нажмите на ячейку Model блока Static Structural, в выпадающем меню выберите «Свойства» (Properties):
В открывшемся окне выберите пункт Length Unit и установите в нем те же единицы измерения, что были использованы при создании файла *.CDB. Там же можно настроить значение Tolerance Angle, благодаря которому можно облегчить построение геометрии по имеющейся *.CDB файле сетке для сложных моделей. Также в свойствах можно указать, какая модель будет рассмотрена в расчете: плоская или объемная.
Обратите внимание на пункт “Process Nodal Components” на рисунке 12. Компоненты (Nodal Components) из интерфейса ANSYS Mechanical APDL при импорте в Workbench Mechanical будут переданы как выборки Named Selections, соответствующие граням геометрической модели. Если вы хотите использовать эти выборки для пост-обработки, удостоверьтесь, что соответствующая галочка отмечена в настройках, как это показано на рисунке 12.
Теперь блок External Model может быть обновлен путем нажатия правой кнопкой мыши по ячейке Setup и выбора в выпадающем меню пункта Update.
В результате выполнения вышеописанных действий по имеющейся сетке будет построена геометрия, и модель будет готова для проведения статического расчета:
Нажмите правой кнопкой мыши на ячейку Model в блоке Static Structural, в выпадающем меню выберите пункт Edit:
В открывшемся Окне Workbench Mechanical будет присутствовать сетка конечных элементов из файла *.CDB, а также построенная по ней геометрия. Материалы не будут соответствовать тем, которые были указаны в файле *.CDB, а будут назначены по умолчанию по данным, прописанным в модуле Engineering Data блока Static Structural. Информация о нагрузке из файла *.CDB также не считывается. Обратите внимание на то, что блок Static Structural на рисунке выше не готов к запуску расчета, поскольку не заданы ни нагрузки, ни граничные условия.
На рисунке показана сетка, импортированная из файла *.CDB в рассматриваемом примере:
Как было отмечено ранее, данные о нагрузке и материалах не были импортированы из файла *.CDB. Пользователь может задать материалы из доступных в Engineering Data, приложить нагрузку, задать граничные условия, и запустить расчет. В качестве альтернативного подхода можно импортировать непосредственно еще и файл результатов *.RST. Этот способ описан ниже.
По дереву построений модели видно, что она не готова к проведению расчета ввиду отсутствия данных о нагрузке и граничных условиях:
Вставьте инструмент Commands (APDL), не содержащий никаких команд, в дерево построений Static Structural. Его наличие позволит Workbench Mechanical предполагать, что нагрузки и граничные условия заданы, и это позволит пользователю загрузить результаты из файла *.RST. Этот процесс показан на следующем рисунке:
Выделите элемент дерева Solution и выберите в главном меню Tools > Read Results Files, чтобы загрузить файл *.RST:
Файл *.RST обычно находится в той же рабочей папке, где размещен файл *.CDB. Следует отметить, что в этой папке также должен быть файл ошибок *.ERR . В случае его отсутствия можно создать пустой файл с расширением .ERR и правильным именем проекта (jobname).
Окно, показанное на рисунке 21, закроется после нажатия клавиши Open. Далее появляется диалоговое окно, в котором показаны единицы измерения, заданные пользователем ранее. Убедитесь, что единицы измерения заданы верно, и нажмите OK:
После этого пользователь может начать работу с результатами расчета, например используя инструменты «Перемещение» (Deformation) или «Напряжение» (Stress) этапа Solution дерева построений модели:
Далее даётся команда на получение требуемых результатов расчета:
Пользователи могут использовать любые инструменты Workbench Mechanical для просмотра результатов, полученных из файла *.RST:
При желании, пользователь может работать непосредственно с файлом результатов *.RST, если файлы баз данных *.CDB и *.DB не доступны. Для этого необходимо после запуска ANSYS Mechanical APDL в постпроцессоре /POST1 использовать команду File для указания необходимого файла результатов. Затем используйте команду SET для считывания результатов из этого файла. Такой подход применим для файлов *.RST, созданных в APDL с настройками по умолчанию ¬– при этом файлы результатов содержат информацию об узлах и элементах модели. После этого в препроцессоре /PREP7 используйте команду CDWRITE для записи файла *.CDB с данными о сетке. Теперь Workbench может прочесть файл *.CDB, построить геометрию модели по сетке и импортировать данные из файла *.RST (следует помнить, что в рабочей папке должен присутствовать файл *.ERR, для этого создайте пустой файл с именем jobname.err, соответствующим файлу *.CDB). Теперь Workbench Mechanical может выполнять обработку результатов расчета модели, используя только файл *.RST, сформированный в APDL (файлы результатов, созданные в Workbench Mechanical, не содержат информацию о используемой сетке с целью уменьшения размера файла). Как показано на рисунке 25, такой подход позволяет получить результаты, определяемые перемещениями по степеням свободы узлов, а именно перемещения конструкции. Если данные о напряжениях и деформациях есть в файле *.RST, их тоже можно будет вывести. К сожалению, нельзя отобразить реакции и силы взаимодействия между контактными парами, эти инструменты не доступны в дереве построения, и можно лишь посоветовать использовать для этого инструмент APDL Commands. Для анализа результатов в интересующих пользователя зонах модели могут быть использованы вспомогательные пути и поверхности (Paths and Surfaces) из компонента Construction Geometry. На рисунке 26 показана такая поверхность с отображенным на ней полем напряжений:
Путь (Path) может быть создан при помощи различных способов, по нему могут быть выведены как результаты непосредственно, так и линеаризованные результаты. На рисунке 27 показан пример отображения линеаризованных результатов по заданному пути:
Результаты также могут быть представлены в пределах выбранных геометрических элементов модели:
Импортированный файл *.CDB может содержать данные о контактных парах, результаты по которым можно отобразить в Workbench Mechanical в случае их наличия в файле результатов расчета *.RST. На рисунке 29 показаны два контактирующих тела. Контактная пара создана автоматически ввиду того, что тела соприкасаются друг с другом, при этом не использована информация о контактных парах, имеющаяся в файле *.CDB. В приведенном примере контактной паре был назначен тот же тип взаимодействия, что и в файле *.CDB.
В модели ANSYS Mechanical APDL была приложена нагрузка, сжимающая оба тела вместе:
Для контактной пары может быть использован специальный инструмент (Contact Tool), позволяющий отобразить в Workbench Mechanical результаты контактного взаимодействия в случае, если оно задано в файле *.CDB:
Выводы
Workbench Mechanical, начиная с версии 15.0, содержит компонент External Model, который предоставляет возможность импортировать данные о конечноэлементной сетке, записанные в ANSYS Mechanical APDL с помощью команды CDWRITE в файл базы данных проекта *.CDB. Поддерживаются твердотельные и оболочечные конечные элементы. По имеющейся сетке автоматически строится геометрия, что позволяет Workbench Mechanical получить готовую конечноэлементную модель. Файл результатов (для расчётов на прочность – *.RST), связанный с файлом *.CDB, также может быть импортирован в Workbench Mechanical, так что для просмотра результатов расчета становятся доступными все инструменты Mechanical.
Автоматическое формирование отчёта при помощи Workbench Mechanical позволяет быстро получить обширную информацию о модели и исключает утомительный сбор данных вручную.
Описанный подход (использование компонента External Model) может быть использован не только для простого просмотра результатов расчета модели из ANSYS Mechanical APDL в Workbench Mechanical, но и для ряда других интересных задач. Следует отметить, что в ANSYS Mechanical APDL доступны команды UPGEOM и UPCOORD, при помощи которых можно переместить узлы модели из исходного ненагруженного состояния в состояние после деформирования. Для перемещения узлов можно задавать собственный коэффициент, значение которого по умолчанию равно 1,0. При задании отрицательного значения -1,0 узлы переместятся в такое положение, что после приложения нагрузки конструкция вернётся к своей изначальной (ненагруженной) форме (конечно, если речь идёт о линейном расчете). Этот приём может быть использован, например, для определения такой формы конструкции, которая после нагружения принимала бы заданную форму. Геометрия, максимально соответствующая деформированной сетке, может быть построена в Workbench с помощью модуля FE Modeler. В случае, если величина прогибов является существенной для расчёта, можно применить и более сложную процедуру.
В целом, компонент External Model позволяет использовать все инструменты и преимущества интерфейса Workbench Mechanical при анализе результатов по старым моделям, созданным в ANSYS APDL.
Источник: https://www.simutechgroup.com/FEA/fea-tips-tricks-post-processing-apdl-ansys-workbench.html
