Блог

Выполнение прочностного расчета на основе данных предварительного теплового анализа в ANSYS® Workbench Mechanical

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

Выполнение прочностного расчета на основе данных предварительного теплового анализа в ANSYS® Workbench Mechanical

ANSYS Workbench Mechanical позволяет связывать тепловой расчет с прочностным на уровне модели (Model), при этом используется единый набор данных для свойств материала, геометрии и сетки конечных элементов. В таком случае отдельные тела в модели не могут быть погашены только в одном (скажем, прочностном) расчёте, также не может быть отличий в сетке и контактных парах.

ANSYS - Варианты связи теплового расчета с независимым прочностным расчётом с сохранением геометрической модели и настроек материала

Введение

Возможен и такой вариант, когда прочностной расчет связан с тепловым только на уровне геометрии модели (Geometry). В таком случае пользователь должен будет перезадать все общие данные по настройке модели, включая систему координат, различные взаимодействия (в том числе контактные пары), параметры сетки. По сути, прочностной анализ получается независимым от теплового, но полученные в тепловом расчёте значения температур могут быть использованы в прочностном анализе.

В этой статье описаны методы, которые позволяют пользователю сохранить  настройки модели, заданные в тепловом расчёте, при выполнении независимого прочностного расчета. При этом по необходимости могут быть погашены отдельные тела, изменены контактные пары и сетка. Поля температур при этом по-прежнему берутся из результатов теплового расчета.    

Некоторые нюансы по созданию независимого прочностного расчета

Стандартным способом подключения теплового расчета к прочностному является перетаскивание блока прочностного расчета на ячейку Solution в блоке теплового расчета:  

ANSYS - Перетаскивание блока прочностного расчета на ячейку Solution теплового расчета

Теперь рассмотрим результаты этого хорошо известного подхода: два расчета напрямую связаны друг с другом. В этом случае в обоих расчетах используется одна и та же сетка, значения температур в узлах которой непосредственно копируются из теплового расчета в прочностной. Вот как это выглядит:

ANSYS - Непосредственная связь теплового и прочностного расчета

В рассмотренном выше случае дерево построений (Outline) в Workbench Mechanical отображает оба расчёта. Погашение тела (Suppressing) приведет к погашению его как в прочностном, так и тепловом расчетах. Изменение сетки или контактных пар также отразится в обоих расчётах. При этом дерево построений (Outline) в Workbench Mechanical отображает элементы обеих моделей:

ANSYS - Дерево построений (Outline) модели при непосредственной связи теплового и прочностного расчетов

Альтернативный подход заключается в связи теплового расчета с прочностным на уровне модели (Model) после детального описания параметров модели в блоке теплового расчета. Данные о модели передаются из теплового в прочностной расчет:

ANSYS - Связь теплового расчета с прочностным на уровне модели (Model)

Следующий шаг – использование инструмента дублирования (Duplicate) в прочностном расчете: 

ANSYS - Дублирование (Duplicate) блока прочностного расчета

В результате получен еще один блок с независимым прочностным расчетом:

ANSYS - Независимый прочностной расчет (справа)

Дублированный блок прочностного расчета (справа на рисунке 7) будет содержать ту же информацию о свойствах материала, геометрии и настройках модели, что и в предыдущих блоках теплового и прочностного расчетов (слева и посередине на рисунке 7). Наличие независимого блока прочностного расчета дает возможность вносить желаемые изменения в свойства материала (Engineering Data), геометрию (Geometry) и настройки модели (Model), устраняя необходимость заново строить сетку и делать ту работу, которую пользователь уже выполнил ранее на этапе теплового расчета. В результате такого подхода значительно экономится время при анализе сложных моделей. Конечно, связанный и дублированный блоки прочностного расчета должны быть созданы после того, как в тепловом расчете будет создана сетка и заданы контактные пары с указанием их свойств.
    
Теперь можно удалить связанный блок прочностного расчета, который уже выполнил свою функцию:

ANSYS - Удаление связанного блока прочностного расчета

В итоговой схеме проекта, ячейки Engineering Data и Geometry в блоке теплового расчета и дублированном блоке прочностного расчета могут быть связаны (на усмотрение пользователя), что приведет к распространению внесенных изменений:

ANSYS - Независимые блоки теплового и прочностного расчета с идентичными настройками модели

Для этого необходимо перетащить ячейки Engineering Data и Geometry из блока теплового расчета на блок прочностного расчета:

ANSYS - Связь ячеек Engineering Data и Geometry

Ячейку Solution из блока теплового расчета необходимо вручную связать с ячейкой Setup из блока прочностного расчета (перетащить и отпустить):

ANSYS - Соединение ячейки Solution из блока теплового расчета с ячейкой Setup из блока прочностного расчета

Полученная в результате схема проекта может нуждаться в обновлении связей между ячейками Engineering Data и Geometry и последующими этапами расчёта:

ANSYS - Теперь результаты из блока теплового расчета будут переданы в прочностной расчёт

После восстановления (refresh) всех связей схема проекта будет содержать все последние внесенные изменения. В ячейке Model следует согласиться на восстановление связей (refresh) и обновление (update) данных:

ANSYS - Восстановление связей (refresh) в ячейке Model по правому клику мыши

Далее необходимо восстановить связи в ячейке Setup:

ANSYS - Восстановление связей в ячейке Setup

Теперь в модуле Workbench Mechanical в прочностном анализе можно увидеть поле температур, импортированное из теплового расчета:

ANSYS - Распределение температур, переданное из теплового расчёта

Передача поля температур является довольно простой процедурой при идентичных сетках в обоих видах расчета. Если контактные пары модели в тепловом расчете имеют ограниченную контактную теплопроводность, может возникнуть скачок в значениях температуры на границе тел. Поэтому пользователям следует убедиться в том, что температуры из одного тела не были переданы на сетку другого тела. Избежать этой проблемы можно, используя идентичную сетку на контактирующих поверхностях.

Отсутствие связи ячейки Model в блоке прочностного расчета с аналогичной ячейкой в блоке теплового расчета дает возможность по желанию погашать тела:

ANSYS - Погашение (Supress) выбранных тел в прочностном расчете

После погашения одного или более тел значения температур могут быть повторно импортированы (при помощи клика правой клавишей мыши и выбора команды Import Load):

ANSYS - Поле температур в непогашенном теле

При необходимости можно перезадать другую сетку либо перенастроить контактные пары.

Пользователи, выполняя прочностной расчет, часто испытывают необходимость в погашении неиспользуемых тел из блока теплового расчета, например, тел, моделирующих изоляцию или воздушную прослойку.

Выводы

Workbench дает возможность связать различные виды расчета в единой схеме проекта (Project Schematic). Эта связь обычно подразумевает соединение ячеек на уровне модели (Model), что приводит к использованию одних и тех же тел, сеток, контактных пар и других настроек модели.

Workbench Mechanical также предоставляет возможность работать с независимым прочностным расчетным блоком, полученным в результате дублирования прочностного блока, непосредственно связанного с тепловым расчётом. Дублированный расчетный блок содержит все те же настройки, что и первоначальный источник, но является независимым, и может быть подвергнут любым изменениям. Результаты теплового расчета могут быть вручную подсоединены к ячейке Setup дублированного расчетного блока. Изменения, вносимые в этот блок, могут быть любыми, и касаться погашения тел, настроек сетки и контактного взаимодействия.      

Эту процедуру следует использовать в том случае, если пользователю необходимо вносить изменения в модель на этапе прочностного расчёта, которые бы не влияли на тепловой расчёт. Для простых задач обычно достаточно непосредственной связи блоков теплового и прочностного расчетов без возможности независимого внесения изменений в последний.

 

Источник: https://www.simutechgroup.com/FEA/fea-tips-tricks-ansys-link-thermal-structural-analysis.html

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп