CAE软件操作小百科(12)

1 CAE软件与CAD软件接口问题

在模型制作方面，CAD软件的功能远远强于CAE软件，因此，CAD软件与CAE软件之间的接口问题就显得比较重要.模型传递主要有2种方法：一种是通过专用数据接口进行传递，另一种是通过标准图形格式进行传递.目前，流行的图形标准格式有IGES，SAT，STEP和ParaSolid.其中，IGES格式标准不很严格，大部分软件都有该接口，但只能传递面元素，不能传递体，遇到复杂模型容易出错；其他几种格式相对成熟，应用广泛.如ANSYS Workbench和SolidWorks，NX等设计有专业数据接口，命令为：

SolidWorksANSYS 13Workbench

通过标准格式读入命令为：

FileImportGeometry File

2 ANSYS可靠性计算方法

工程结构要求具有一定的可靠性.可靠性指设为定量的值实际上具有不确定性，它们应该被认为是具有某种分布特性的随机变量.结构可靠性分析的任务就是考虑各类不确定性因素对结构分析的影响.以静力学分析为例，可以将弹性模量、载荷和结构尺寸等设为参数变量，需要在结果中设置一个或几个输出变量.

使用模块为Six Sigma Analysis进行可靠性计算时用命令Design of Experiments（SSA）P1 Pressure MagnitudeDistribution Type，选择参数变量的分布类型，如线性分布、正态分布等.使用命令Design of Experiments（SSA）Design of Experiments Type，选择实验设计类型，然后利用蒙特卡罗法、响应面法等进行数据分析.

3 动力学软件与有限元软件柔体功能的区别

在动力学软件中，首先利用有限元技术，计算出构件的自然频率和对应的模态振型，然后通过各个模态振型的线性叠加计算得出构件的位移；在有限元软件中，则严格按照物理方程、几何方程和平衡方程等进行数值计算得到.二者的计算过程有本质的区别.

4 对于平面应力问题，用2D单元分析比用3D单元准确

对于平面应力问题，采用3D单元进行网格划分时厚度方向太薄，会造成3D单元畸变，质量较低；而采用2D单元进行网格划分，则可以保证较高的单元精度.因此，使用2D单元分析平面应力问题比使用3D单元精度要高.

5 在ANSYS Workbench中对壳单元做接触分析时厚度的考虑

在ANSYS Workbench中，用壳单元做接触对时默认为中面接触，但在实际中却是壳体的顶面或底面接触.在ANSYS Workbench中可以使用以下2种方法实现顶面或底面的接触：

（1）使用中面偏移.命令为ConnectionsContactsOffset，输入半个板厚数值.

（2）使用宏命令ConnectionsContactsCommands，输入“keyopt，cid，11，1”.

在等厚度时，上述2种方法都可以使用，但在变厚度时，只能使用方法（2）.

6 变厚度壳在ANSYS Workbench中的设置

对于变厚度壳的厚度值，可以通过以下方法实现：

（1）对于厚度有规律的，可以使用厚度函数实现，如Thickness=0.1x2+0.2.

（2）对于厚度无规律的，可以使用External Date参数化实现.在壳上取很多点的厚度和坐标信息，编写好Excel后改成cvs格式，读入到软件中，命令为External DateSetupDate Source；读入编辑好的cvs文件，然后设置好单位；最后将External Date与计算模型中的Setup连接起来.利用该方法可以实现厚度、压力、温度和传热系数等多个物理量的参数化.

7 在ANSYS Workbench中生死单元的运用

在ANSYS Workbench中，可以利用生死单元进行一些特殊的计算.首先提取并命名需要激活或者杀死的单元，命令为ModelNamed Selections，选择单元区域.使用命令ModelStatic StructuralCommands，激活或者杀死已经选择的单元.根据具体需要插入语句，如杀死b1区域的单元，语句为：

NROPT，FULL

ekill，b1

esel，s，live

nsle，s

nsel，inve

d，all，all，0

allsel

激活b1区域的单元，语句为：

NROPT，FULL

EALIVE，b1

cmsel，s，b1

nsle，s

DDELE，all，all

allsel

8 在ANSYS Workbench中，复杂模型网格的划分技巧

对复杂模型划分二次四面体网格时，由于模型复杂，特别是当应力集中区域过多而使需要网格细化的区域很多时，网格往往划不出来、划得不理想或者有的网格控制命令实现不了.可以将模型分割成若干部分，按照先难后易的顺序逐个划分：先选择控制命令较多的部分划分网格，再选择控制命令较少的部分划分网格，以此类推.命令如下：选择需要划分部分（右键）Generate Mesh on Selected Bodies.

对于局部网格细化，可以采用以下几种方法：

（1）应力集中区域直接设定划分尺寸，缺点是网格数量比较多.

（2）使用命令ModelInsertMapped Face Meshing，选择需要细划的面；使用命令ModelInsertSizing，选择需要细划的边.该方法划分网格质量较高、网格数量相对较少.

（3）使用命令ModelInsertSizingTypeSphere of InfluenceSphere Center，然后选择局部坐标、球半径以及控制尺寸等.该方法限制网格划分的范围，可以控制网格数量.

9 在ANSYS Workbench中模拟摩擦生热

模拟摩擦生热，实际是热结构瞬态耦合问题，对于耦合问题需要使用耦合单元，在此选用SOLID 226单元为例，命令为ModelGeometrySolidCommands，输入“ET，1，SOLID 226，11”.因为接触单元默认情况下没有温度自由度，所以需要修改，使接触单元具有温度自由度；另外，目标单元默认情况下为低阶单元，而SOLID 226却是高阶单元，所以也需要将目标单元修改成高阶单元；命令为ModelConnectionsContactsCommands，并输入以下语句：

keyopt，cid，1，1

keyopt，cid，1，1

（摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课程讲义.）