05-ANSYS-Workbench--Mechanical-前处理

3-1Workbench-MechanicalIntroduction第三章前处理GeneralPreprocessing3-2TrainingManual简介•在这一章，将会涵盖不使用Wizards的使用特征：•内容:A.几何B.接触C.作业3-1,“接触控制”D.网格划分E.命名选择F.坐标系G.作业3-2,“网格控制”•这一章介绍的功能会应用在ANSYSDesignSpaceEntra和更高级的产品的许可中。GeneralPreprocessing3-3TrainingManual简介•上一章，通过使用MechanicalWizards介绍MechanicalGUI。•本章介绍不使用Wizards的GUI操作。GeneralPreprocessing3-4TrainingManual…简介•TheOutlineTree是进行分析的基本步骤–TheContextToolbar,DetailsView,和GraphicsWindow的更新,都是靠OutlineTree的分支进行选择。–本章将会重点使用OutlineTree。使用OutlineTree意味着用户导航会通过SimulationGUI.GeneralPreprocessing3-5TrainingManualA.几何分支•Geometry分支列出了模型的组成部分。•在模拟过程中，有三种类型的实体会被分析到：–实体一般是3D或2D体/面/部件–只由面组成的面体–只由线组成的线体–后面将一一进行讲解GeneralPreprocessing3-6TrainingManual…体的类型•实体一般为3D或2D:–3D实体是由带有二次状态方程的高阶四面体或六面体实体单元进行网格划分的。–2D实体是由带有二次状态方程的高阶三角形或四边形实体单元进行网格划分的。•“2D”开关设置在Project页输入。•几何导入后，不能将几何类型由2D变成3D。–结构的每个节点含有三个平动自由度（DOF）或对热场有一个温度自由度。三维实体二维实体轴对称横截面GeneralPreprocessing3-7TrainingManual…体的类型•面体素是指几何上为2D，空间上为3D的体素：–面体为有一层薄膜（有厚度）的结构，厚度作为输入值提供。–面体由带有6个自由度(UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ)的线性壳单元进行网格划分。•线体素是指几何上为一维空间上为三维的结构：–是用来描述与长度方向相比较其他两个方向的尺寸很小的结构，截面的形状不会显示出来。。–线体由带有个6个自由度(UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ)的线性梁单元行网格划分。线体表面体GeneralPreprocessing3-8TrainingManual…多体部件•在很多应用程序中，体素（bodies）和部件（parts）是一样的。但在DM中可以有多体部件存在。•多体部件中共用边界的地方，在公共界面上的节点是共用的。•如果节点是共享的，在这种情况下是不需要定义接触的。•例子:相邻体上共用节点GeneralPreprocessing3-9TrainingManual…材料属性•为体添加材料属性，从目录树中选取体，然后在下拉菜单中选取“Material”–新的材料数据可以在“EngineeringData”下添加和输入。然后新的材料就可以从下拉菜单中得到。–对于surfacebodies，如上所讲，定义一个厚度是必要的。GeneralPreprocessing3-10TrainingManual…几何体表格•提供体素和已经定义的材料的总表–选择“Geometry”分支和“Worksheet”GeneralPreprocessing3-11TrainingManualB.接触•存在多个部件时，需要确定部分之间的相互关系。–接触区域定义部件是如何相互作用的。•若不进行接触或点焊设置，部件将不会相互影响：–在结构分析，接触和点焊防止部件防止部件的相互渗透，同时也提供了部件之间荷载传递的方法。–在热分析，接触和点焊允许部件之间的热传递。–多体部件不需要接触或点焊。BA表面接触单元可以看作是“皮肤”，它覆盖的地区将发生接触。载荷GeneralPreprocessing3-12TrainingManual…实体接触•输入装配体，自动检测接触面并生成接触对:–临近面用于检测接触状态。接触探测公差在“Connections”分支细节可以看到。•接触也是使用的二维几何体。接触“面”是指的边界。•某些许可允许表面到边缘，边缘到边缘和混合体/面接触。•请注意，需要在进行分析之前检查自动生成的接触对。GeneralPreprocessing3-13TrainingManual…实体接触–接触单元提供部件间的连接关系。–每个部分维持独立的网格。这意味着，小体和大体没必要保持一致的网格精度。注意在不部件接口处不匹配的网格。四面体单元和六面体单元组合是可能的。GeneralPreprocessing3-14TrainingManual…实体接触•在“contact”分支点击某个接触对，构成这个接触对的部件就会变成透明的，以便观察。–选取一个接触对，与该接触对无关的部件变成透明的。–透明度可以通过“ToolsOptions…Simulation:Contact:Transparency”控制.在“Contact”分支的Detailview中可以关掉透明显示GeneralPreprocessing3-15TrainingManual…实体接触•“GoTo”的作用是允许接触定义时有更多的细节描述：–correspondingbodiesintree–Bodieswithoutcontact–Contactregionsforselectedbodies–Contactscommontoselectedbodies–接触可以基于部件名称进行快速的重命名。RMBGeneralPreprocessing3-16TrainingManual…实体接触•选择“contact”和“target”面手动定义接触对。点击鼠标右键选择GeneralPreprocessing3-17TrainingManual…高级实体接触•对ANSYSProfessional许可和以上，高级接触操作是可行的：–自动检测尺寸和滑动–不对称接触–接触结果工具–更多接触可用公式–Pinball控制GeneralPreprocessing3-18TrainingManual…高级实体接触•Pinball区域表示接触探测区域：–当接触间隙在pinball半径内时进行接触计算/检测。–可输入Pinball半径尺寸，以确保粘性接触是一个大间隙或裂口问题成立。–Pinball半径以球形显示在图形窗口中。–四种接触状态：近场，远场，关闭/滑动，关闭/粘着。GeneralPreprocessing3-19TrainingManual…表面体接触•壳接触，包括线与面或线与线接触：–壳接触的默认项是关闭的。–用户可以打开面与线或线与线接触。–设置优先级防止在给定设置优先级的区域的生成多个接触区域。GeneralPreprocessing3-20TrainingManual…点焊•点焊连接提供了离散点接触组装的方法：–点焊是在CAD软件中定义的。目前，只有在Mechanical支持的DesignModeler和Unigraphics中可以定义点焊。点焊对GeneralPreprocessing3-21TrainingManual…接触表•“Connections”分支中的“Worksheet”表列出了定义的所有接触和点焊。GeneralPreprocessing3-22TrainingManual•Workshop3.1–接触控制•目标:–研究多种接触的行为。C.Workshop3.1–ContactControlGeneralPreprocessing3-23TrainingManualD.网格划分•节点和单元是几何模型网格划分的组成：–在求解开始时自动生成默认网格。–用户可以在“生成”网格之前，去检查网格控制设置。–较细的网格产生更精确的解，但也会增加CPU时间以及对内存要求。GeneralPreprocessing3-24TrainingManual…整体网格划分控制•基于物理场的网格划分允许用户指定物理场，选择如下的场类型控制选项：–实体单元中间节点–单元形状检查–类型转换•物理场包括:–结构–电磁–流体–显示•物理场设置将预先配置高级网格缺省设置，这些将在随后讲述•注意：本章只论述结构网格。GeneralPreprocessing3-25TrainingManual…整体网格划分控制•基本网格划分控制在“Mesh”分支下的“Defaults”中是可用的。–用户控制单个网格大小的选项•“Relevance”设置在–100与+100之间-Relevance=粗划分+Relevance=细划分GeneralPreprocessing3-26TrainingManual…整体网格划分控制•高级全局控制：–RelevanceCenter：设置关联性滑块点–ElementSize：为整个模型定义单元大小。–ShapeChecking：•StandardMechanical–适用于线性应力，线性模型和线性热分析•AggressiveMechanical–适用于大变形和材料非线性•SolidElementMidsideNodes：–ProgramControlled（程序控制）（默认选项）、Dropped（退化形式）或Kept（原有形式）单元A单元B原有形式退化形式GeneralPreprocessing3-27TrainingManual…整体网格划分控制•StraightSidedElements：–当模型中存在实体或存在由DesignModeler得到的场体时进行显示。电磁分析时必须使用。•InitialSizeseed：–控制着每个部件网格的初始大小。（更多细节参见下一页）•Smoothing：–尝试通过移动节点位置来提高单元质量。可设置平滑迭代次数（低、中、高）。•Transition：–控制单元增长速率（平缓、快速）。GeneralPreprocessing3-28TrainingManual…整体网格划分控制•InitialSizeSeed（初始种子大小）：–ActiveAssembly（默认）:•初始网格大小将由激活的部件（未抑制的）决定。–FullAssembly（整个组件）：•初始网格大小不会受部件的状态（抑制或活动）的影响。–Parts（部件）：•初始种子独立地建立在每个部件大小基础上，且网格不会因为部件受抑制而改变。一般给与一个细化的网格。基于部件网格种子划分得到的节点数：44,013（网格划分建立在部件种子的基础上，因此部件间不太统一。）基于组件的网格种子划分得到的节点数：15,670（部件间的网格划分更统一）GeneralPreprocessing3-29TrainingManual…局部网格划分控制•局部的MeshControls（网格控制）可以应用于选择的几何模型或一个命名的选择集。只有选中了Mesh，这些功能才可行。可行的控制包括：–MethodControl（方法控制）–SizingControl（大小控制）–ContactSizingControl（接触大小控制）–RefinementControl（加密控制）–MappedFaceMeshing（面映射网格划分（不包括EMAG和循环））–InflationControl（膨胀控制）–PinchControl（修剪控制）–GapTool（只不包括EMAG）GeneralPreprocessing3-30TrainingManual…局部网格划分控制:方法(继续)•MethodControl：为用户提供了如何划分实体模型的选项：只能适用于实体。•Automatic（默认选项）：–若可以的话，物体将被扫掠划分