No.1 逆向求解背景介紹

傳統（正向）分析和逆向分析之間的基本區別在于初始幾何狀態。

• 傳統正向求解過程

初始幾何形狀在加載條件下發生變形，并根據變形幾何形狀對結果進行評估。

而在某些情況下，零件已經在荷載作用下設計好了，并且有了變形的幾何形狀，但是未變形的參考幾何形狀和變形的輸入幾何形狀上的應力/應變是未知的。

在這種情況下，需要用到逆向分析，以找到參考幾何和應力/應變相關的變形輸入幾何。

• 什么是逆向分析

通過在一組負載下已經產生變形的初始幾何，求解未加載狀態下的幾何（也稱為參考幾何）的過程。

逆向分析僅適用于應變、位移或轉動足夠大，需要將變形幾何與未變形參考幾何區分開的幾何非線性問題。

逆向求解法在生物力學模擬中很有用。

在生物力學模擬中，輸入的幾何圖形一般由醫學掃描圖像組成，且模型已經變形并承受載荷。

在這種情況下，如果要確定由于進一步載荷加載產生的幾何變形和應力應變，需要使用非線性靜態分析反解的方法來恢復未變形的參考幾何形狀，然后使用正向求解分析來進行進一步的加載。

此外，在葉輪機械工程中，熱態-冷態法是常用的轉子葉片設計方法。

代表原始形狀的轉子葉片幾何形狀被稱為冷態幾何，而在工作條件下的形狀被稱為熱態幾何。

設計師一般從葉片的熱態幾何形狀開始，通過迭代的設計優化來確定最終冷態幾何形狀。是一個以簡單梁模型代替的典型的葉片冷態設計工作流程。

• 迭代法的第一步是施加氣動、向心等載荷重新求解熱態幾何，得到兩倍變形的熱態幾何。

• 然后將該分析的位移結果應用于原始熱態幾何模型的反方向上，得到了1代冷態幾何模型。

• 1代冷態幾何再次受到相同的載荷，以獲得1代熱態幾何。

• 然后將該1代熱態幾何與原始熱態幾何進行比較。如果差異夠小可接受，該1代冷態幾何被認為是最終的冷態幾何；否則，將根據差異更新1代冷態幾何，并繼續此過程，直到獲得可接受的冷態幾何為止。

通過迭代方法獲得所需精度的冷態幾何過程非常費時和消耗資源，因為每個迭代都是一個可能涉及許多子步的非線性求解過程。現在通過反解法，ANSYS可以在單一的求解分析中獲取冷態幾何。

No.2 ANSYS逆向求解操作步驟

在ANSYS中執行逆向求解的過程，和正常的正向求解過程無異，不同的是需要在Analysis Settings的Advanced卡片中將“Inverse Option”屬性設置為Yes。

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