如果模型本身結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的，同時(shí)它的約束與外載也是對(duì)稱分布的，那么我們可以對(duì)模型進(jìn)行對(duì)稱簡(jiǎn)化，一方面可以提升計(jì)算效率，另一方面也方便我們進(jìn)行邊界條件的加載。在本實(shí)例中，一個(gè)圓柱形的薄壁筒體在圓筒長(zhǎng)度的中間處受到力F的擠壓，如圖1所示需要計(jì)算力F作用點(diǎn)在徑向的位移。薄壁圓筒的兩端是自由邊，由于模型結(jié)構(gòu)、約束與外載都是對(duì)稱的，所以可以將模型簡(jiǎn)化為一個(gè)八分之一的殼單元模型。 

圖1 結(jié)構(gòu)計(jì)算模型

(1)啟動(dòng)ANSYS Workbench，加載Static Structurall結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模塊。

(2)右鍵單擊A3單元格，選擇彈出菜單項(xiàng)Import Geometry→Browse...，彈出文件選擇對(duì)話框，選擇幾何模型文件ex1-4\ex1-4.stp。（案例文件下載地址見(jiàn)文章底部）

(3)雙擊A4單元格進(jìn)入結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模塊。

(4)模型為整體的八分之一模型，殼單元，確定殼單元的厚度為2mm，模型使用默認(rèn)材料，如圖2所示。

 圖2 殼單元厚度

(5)單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Mesh，在Details of Mesh中確定模型單元長(zhǎng)度為5mm。

(6)右鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Mesh，單擊彈出菜單項(xiàng)Generate Mesh生成模型網(wǎng)格，如圖3所示。

 圖3 模型網(wǎng)格劃分

(7)右鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Model，選擇Insert→Symmetry，插入一個(gè)對(duì)稱工具。

(8)右鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)上已經(jīng)插入的對(duì)稱工具Symmetry，選擇Insert→Symmetry Region。

(9)由于使用了八分之一對(duì)稱模型，所以模型一共有3個(gè)對(duì)稱面，在Details of Symmetry Region中選擇模型中的其中一條對(duì)稱邊，同時(shí)確定該對(duì)稱面的法向?yàn)槿肿鴺?biāo)系的X軸，如圖4所示。

 圖4 對(duì)稱面法向X軸

(10)使用同樣的方式，新建兩個(gè)Symmetry Region，確定模型的另外兩個(gè)對(duì)稱面，分別為Y軸法向，如圖5所示，以及Z軸法向，如圖6所示。

 圖5 對(duì)稱面法向Z軸

 圖6 對(duì)稱面法向Y軸

(11)右鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Static Structural，選擇Insert→Force，在模型頂點(diǎn)加載一個(gè)豎直向下，即-Y方向的外載荷25N，整體模型中外載荷F=100N，由于使用了對(duì)稱模型，外載荷為整體載荷的四分之一，如圖7所示。

 圖7 模型外載荷

(12)右鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Solution，選擇Solve進(jìn)行計(jì)算。

(13)使用Solution→Insert→Directional Deformation，插入一個(gè)模型的沿Y方向的變形結(jié)果，右鍵點(diǎn)擊Directional Deformation，選擇Evaluate All Results，得到模型沿Y軸方向，即豎直方向的變形量，最大為0.0377mm，位于外載荷加載位置，如圖8所示。

 圖8 模型X方向變形

(14)左鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Symmetry，發(fā)現(xiàn)有對(duì)稱模型的擴(kuò)展顯示功能，如圖9所示。

 圖9 對(duì)稱擴(kuò)展顯示

(15)由于在X、Y、Z這3個(gè)方向，都為對(duì)稱，則在Detail of Symmetry中的Num Repeat中輸入2，在Method中選擇Half，分別在ΔX、ΔY、ΔZ中，輸入0.01mm，如圖10所示，即可在后處理中對(duì)模型進(jìn)行擴(kuò)展顯示，得到整體模型的結(jié)果，如圖11所示。

 圖10 對(duì)稱擴(kuò)展設(shè)置

 圖11 模型整體結(jié)果

(16)如果左鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)Symmetry，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有對(duì)稱模型的擴(kuò)展顯示功能，則可以在Workbench平臺(tái)的Tools→Options→Appearance中，勾選Beta Options選項(xiàng)，通過(guò)打開(kāi)Beta Options，來(lái)打開(kāi)對(duì)稱模型的擴(kuò)展顯示功能，如圖12所示。

 圖12 打開(kāi)Beta Options

在上一節(jié)的內(nèi)容中，完成了本實(shí)例的主要內(nèi)容，即對(duì)稱模型的應(yīng)用。在本節(jié)內(nèi)容中，借用本實(shí)例模型，補(bǔ)充一個(gè)我們平時(shí)可能需要使用的功能，也就是如何將我們計(jì)算得到的模型節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與結(jié)果導(dǎo)出，當(dāng)然我們可以使用APDL命令流來(lái)完成這項(xiàng)工作，但我們不使用APDL，使用更簡(jiǎn)單的方法。

(1)延續(xù)上一節(jié)的內(nèi)容，在模型后處理中，選擇File→Options，在Export中，將Include Node Numbers和Include Node Location都設(shè)為Yes，即輸出節(jié)點(diǎn)的編號(hào)與節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖13所示。

圖13 節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)出選項(xiàng)

(2)右鍵單擊模型樹(shù)節(jié)點(diǎn)中的Directional Deformation，即我們后處理得到的模型在X方向的位移量數(shù)據(jù)，選擇Export→Export Text File，可以將模型在X方向的位移量數(shù)據(jù)導(dǎo)出為txt文件或者xls文件，如圖14所示。

圖14 數(shù)據(jù)保存

(3)打開(kāi)ex1-4.xls文件，即得到了所有節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)與位移值，可以使用該數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理工作，如表1所示，僅截取了部分節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)。

表1 模型節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)與位移數(shù)據(jù)表

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