Блог

Пост-процессинг моделей Ansys Mechanical APDL при помощи ANSYS® WORKBENCH

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

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.

ANSYS - Использование компонента External Model в ANSYS Workbench Mechanical v15.0

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.

ANSYS - Справочная информация об External Model

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:

ANSYS - Различие между результатами расчёта потока у плоской стенки для различных сеток: с использованием и без использования пристеночных слоёв (inflation layers).Модель из элементов типа SOLID185, созданная в ANSYS Mechanical APDL, с приложенными граничными условиями

Для создания файла *.CDB необходимо использовать следующий пункт меню:

ANSYS - Создание файла *.CDB через меню ANSYS Mechanical APDL

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:

ANSYS - Задание единиц измерения

На странице проекта в Workbench следует перетащить компонент External Model в Project Schematic (схему проекта).

ANSYS - Перетащите компонент External Model в Project Schematic

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:

ANSYS - Перетаскивание ячейки Setup блока External Model в ячейку Model блока Static Structural

Нажмите на ячейку Setup блока External Model и выберите из выпадающего меню пункт Edit:

ANSYS - Редактирование данных ячейки Setup блока External Model

Открывается окно Data Source, позволяющее загрузить необходимый файл *.CDB.

ANSYS - Загрузка файла *.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:

ANSYS - Закрытие окна компонента External Model

Нажмите на ячейку Model блока Static Structural, в выпадающем меню выберите «Свойства» (Properties):

ANSYS - Настройка свойств геометрии, которая будет построена по сетке элементов из файла *.CDB

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.

ANSYS - Настройка свойств модели и процесса импорта файла *.CDB

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.

ANSYS - Обновление данных в ячейке Setup блока External Model

В результате выполнения вышеописанных действий по имеющейся сетке будет построена геометрия, и модель будет готова для проведения статического расчета:

ANSYS - Проект готов для использования в Workbench Mechanical

Нажмите правой кнопкой мыши на ячейку Model в блоке Static Structural, в выпадающем меню выберите пункт Edit:

ANSYS - Открытие Workbench Mechanical

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.

ANSYS - Импортированная в  Workbench Mechanical конечноэлементная модель, которая ещё не готова к запуску расчета

На рисунке показана сетка, импортированная из файла *.CDB в рассматриваемом примере:

ANSYS - Сетка, по которой была построена геометрия модели в Workbench

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:

ANSYS - Дерево построений модели с отметками о недостающих данных

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:

ANSYS - Наличие инструмента Commands (APDL) позволит пользователю загрузить результаты

Выделите элемент дерева Solution и выберите в главном меню Tools > Read Results Files, чтобы загрузить файл *.RST:

ANSYS - Различие между результатами расчёта потока у плоской стенки для различных сеток: с использованием и без использования пристеночных слоёв (inflation layers).Импорт файла *.RST, сформированного в ANSYS Mechanical APDL

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).

ANSYS - Выбор файла *.RST

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:

ANSYS - Задание единиц измерения для файлов *.CDB и *.RST

После этого пользователь может начать работу с результатами расчета, например используя инструменты «Перемещение» (Deformation) или «Напряжение» (Stress) этапа Solution дерева построений модели:

ANSYS - Вывод интересующих пользователя результатов

Далее даётся команда на получение требуемых результатов расчета:

ANSYS - Получение результатов

Пользователи могут использовать любые  инструменты Workbench Mechanical для просмотра результатов, полученных из файла *.RST:

ANSYS - Результаты, импортированные 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:

ANSYS - Поле напряжений на поверхности, заданной пользователем

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:

ANSYS - Отображение линеаризованных результатов по заданному пути

Результаты также могут быть представлены в пределах выбранных геометрических элементов модели:

ANSYS - Пример отображения результатов для выбранной грани

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:

ANSYS - Контактирующие тела, импортированные при помощи файлов *.CDB и *.RST

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:

ANSYS - Результаты расчета контактного взаимодействия, данные импортированы из файлов *.CDB и *.RST

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

Понравился материал? Подпишитесь, чтобы быть в курсе событий

Facebook

Linkedin

Софт Инжиниринг Групп