本文原刊登于Ansys.com：《Boost Your Ansys Workflow: 5 Tips for Faster, More Accurate Structural Checks》

編輯整理：邱成宇 | Ansys 高級應用工程師

在結構工程中，精度和效率是必須滿足的目標。由于項目變得越來越復雜，能夠在確保符合行業標準的同時簡化工作流程，對于取得成功的結果非常關鍵。

本文將介紹使用SDC Verifier來優化您的Ansys工作流程的五種實用方法。通過利用這些方法，您可以優化分析流程，減少錯誤并縮短整體項目時間，而所有這些都是當今工程領域競爭激烈的環境中的關鍵影響因素。

技巧1：使用自動識別工具簡化模型設置

使用連接、梁構件和焊縫識別工具來簡化模型準備

設置結構分析模型時，需要對連接、梁構件和焊縫進行精確識別和分類。SDC Verifier的Joint Finder、Beam Member Finder和Weld Finder可自動執行此流程，并提高效率。

• Joint Finder按類型（1D、2D、3D、板件（2D、3D、未定義）和梁-板連接（工具可確保識別到此類連接））對連接進行分類。對于其他梁連接，分類取決于單元方向、約束和用戶自定義的識別設置。識別出的連接可以用作下述其他工具的判斷基準。

• Beam Member Finder使用上述識別出來的連接，在Y、Z方向以及扭轉方向上識別梁構件并進行分段。該工具可根據需要自動將構件分解為子構件，以涵蓋結構細節和方向因子（例如強/弱軸）。長度系數和受壓構件類型等其他自定義設置，可應用于各個獨立構件，以便根據以下標準對計算進行定制化調整，相關標準包括：AISC ASD 1989鋼結構設計規范（1989年第9版）、AISC 360-10鋼結構設計規范（2010年第14版）、API RP 2A-LRFD（1993年第1版）、API RP 2A-WSD（2007年第21版）、EuroCode 3鋼結構設計規范（EN1993-1-1，2005年）、ISO 19902（2007年第1版）、ISO 19902（2020年第2版）以及Norsok N004（2013年修訂版第3版）。

• Weld Finder可定位焊縫和焊接部件。它會指定焊接長度、類型和焊腳厚度等關鍵屬性，這些屬性對于強度和疲勞分析至關重要。對于強度計算，焊縫尺寸會被明確定義，以確保在所有方向上（沿焊縫方向、垂直方向和剪切方向）都能夠正確考慮焊縫強度。對于疲勞計算，它會沿焊縫方向自動調整單元應力，從而最大限度地縮短設置時間。Weld Finder使您能夠在部件之間設置焊接和非焊接條件，通過抗拉性能或屈服性能篩選焊縫，并驗證識別設置。（視頻見原文）

優勢：這些工具可簡化設置，從而快速準確地定義和調整模型部件。這種條理清晰的準備工作可確保模型精確符合仿真要求，并顯著提高整個工作流程的速度和準確性。

實施方法：在Ansys Mechanical結構有限元分析軟件中初始化Joint Finder后，在SDC Verifier中運行Beam Member Finder，以按方向對梁進行分段，并且運行Weld Finder，以識別模型中的焊縫。上述每個工具都提供可自定義的幾何結構、載荷、約束和有限元分析（FEA）模型選擇設置，使您能夠調整選項，以減少識別時間，并確保準確高效地準備分析模型。

例如，在板屈曲驗證過程中，SDC Verifier中的面板識別工具可用于在結構模型中自動對面板、板件和加勁肋進行分割和分類。如視頻中所示，只需點擊一下該工具即可識別這些單元，而篩選功能可實現清晰的可視化和驗證。這種簡化的方法，可確保所有部件都已被準確定義并可開始分析。（視頻見原文）

使用面板識別工具，我們只需一鍵點擊即可識別面板、板件和加固件。此外，篩選器有助于通過不同顏色將這些單元可視化，以便確認所有單元均已正確分割并準備好進行驗證。

技巧2：使用集成式的載荷工具簡化工況設置

SDC Verifier提供了一套載荷管理工具，可高效處理Ansys工作流程中的復雜載荷工況。處理各種環境、結構或者運行載荷時，這些工具都可以在定義和管理載荷場景時，減少工作量和出錯的可能性。

FEM Loads

使用SDC Verifier中的FEM Loads工具，用戶可以為其模型部件直接分配各種集中力、分布壓力和復雜載荷（如風載荷、浮力載荷和波浪載荷）。不過，加速度和力矩必須在Ansys Mechanical中施加。

SDC Verifier提供了一個直觀的界面，可根據需要精確調整每個載荷，而預配置的標準設置有助于確保符合行業規范。

實用技巧：通過這種方式設置FEM載荷可加速流程，并有助于防止忽略在手動施加載荷時可能錯過的關鍵區域。

Predefined Load Cases

對于更高級的載荷管理，SDC Verifier的Predefined Load Cases工具讓您能夠自動生成符合EN 13001、Eurocode和ASCE 7-10等標準的復雜載荷組合。該工具使您能夠按類別指定單獨的載荷，應用校正系數，甚至根據需要使用反向邏輯來設置附加載荷集。

• 載荷工況標準化：選擇預定義的載荷標準，以自動創建載荷工況。
• 載荷類別：按標準類別指定載荷（例如風、雪、重力），以便快速分組和管理。
• 載荷系數和位置：為每個載荷集自定義載荷系數，并通過位置分組控制同步/非同步應用。

示例：可以將風載荷（系數1.5）和重力載荷（系數1.35）分組到同一位置，而將雪載荷（系數1.5）分組到另外的不同位置，從而支持符合標準的靈活載荷場景。

Load Sets功能

SDC Verifier中的Load Sets功能提供了一種高效的方法，可將作用于結構上的各單獨載荷同時結合起來。該軟件提供兩種主要的載荷集類型：

• 標準載荷集：該方法利用指定系數對載荷進行線性組合，以便進行簡單求和。
• 頻譜載荷集：頻譜載荷集主要用于動態分析，其可根據平方和的平方根計算結果，非常適合受應力影響的分析類別。

一旦完成配置后，您可以將載荷集直接導出到Mechanical軟件。每個載荷集都是單獨的求解步驟，保持原始的載荷值和系數，從而能夠實現準確的仿真。此外，Solution Combination導出選項可生成累積組合，用于更廣泛的評估。

技巧3：利用預設驗證工具加速標準合規性檢查

符合業界認可的標準在工程工作流程中至關重要，尤其是在確保不同行業的安全性、功能性和合規性時。通過將SDC Verifier集成到您的Ansys工作流程中，您可以訪問符合多項全球標準的綜合預設驗證，包括Eurocode、ASME、DNV、ABS、AISC等。SDC Verifier的標準驗證工具提供了自動化的結構檢查方法，涵蓋從屈曲到疲勞和焊接強度的所有方面，同時，還可針對附加或專有標準進行定制。

舉例來說，SDC Verifier中的標準檢查包括以下內容：

• 符合ABS和DNV標準的板屈曲檢查，能夠解決結構裝配體中板件上的變化載荷。
• 符合ASME和Eurocode標準的構件和焊接強度驗證，能夠確保材料在預期應力源下保持韌性。
• 符合EN 13001和Eurocode 3標準的疲勞標準檢查，非常適合循環載荷環境。

該軟件支持廣泛的參數化，使用戶能夠根據特定項目要求快速配置驗證流程。此外，自動化工作流程可簡化合規性驗證流程，確保速度和可靠性。工程師無需為每次檢查手動定義參數，而是可以運行一系列預定義標準，以生成一致、可用于報告的結果，這對于高效滿足項目截止日期和監管期望尤其有價值。

下面的視頻演示了如何在SDC Verifier中無縫添加和配置Eurocode 3標準。只需點擊幾下鼠標，即可預定義關鍵參數，包括單元位置、終端條件（剛性或非剛性）和應力特性。使用包絡載荷計算出的板屈曲結果，清晰地突出顯示了全局X和Y方向上應力過載的區域。圖例進行了更新，以提升可視化效果，使工程師能夠高效地找出合規性問題。（視頻見原文）

我們使用包絡載荷來計算板屈曲。軟件突出顯示了板件在X和Y方向上應力過載的區域，并更新了圖例，以確保清晰易懂。

同樣地，工具在DNV標準驗證流程上也展現出了相同的效率水平。我們可以基于預定義的模板預加載阻力系數、材料屬性和屈曲參數，從而簡化設置，并且在清晰的圖中可視化板屈曲和加勁肋檢查結果，其中，突出顯示的應力過載區域有助于進行快速調整，以滿足合規性要求。

此外，我們可以無縫地添加DNV標準。阻力系數和材料屬性已經過預加載，板屈曲和加固件的結果也在圖中清晰可見。

通過將上述工具集成到Mechanical軟件中，您可以利用最少的工作量進行快速而徹底的合規性驗證，從而促進初始設計審批和持續的結構健康檢查工作。（視頻見原文）

技巧4：利用自動報告生成功能減少后處理

手動生成報告會占用寶貴的工程時間，尤其是當項目需要詳細且符合標準的文檔時。SDC Verifier的Report Wizard和Report Designer工具可簡化此流程，提供自動化、可自定義的報告生成功能，從而幫助工程師在平臺中直接創建完善的項目報告。

使用自定義選項自動創建報告

Report Wizard使工程師能夠按照向導式工作流程，快速生成完整且符合標準的報告。該向導使用預設模板來自動執行模型屬性、載荷工況結果和合規性檢查等基本項的數據編譯、繪圖和制表工作。這樣，工程師只需幾個步驟即可生成一份全面的報告，并涵蓋了所有必要的合規性檢查。

對于需要更多控制功能的團隊，Report Designer進一步拓展了這些功能，提供詳細的自定義選項，允許用戶根據特定項目和利益相關方的要求進行調整。工程師可以創建單個報告項，自定義報告的布局，并從外部文檔添加特定的章節、注釋、圖像和數據，從而根據需要靈活創建詳細或簡明的報告。

Report Designer的主要特性

• 靈活的布局控制：工程師可以設計自定義報告布局，修改頁眉、頁腳、頁邊距和字體，以符合項目標準。Report Designer提供了基于表格的布局，其中可以調整行、列和跨度，以直觀地從功能上組織內容。
• 包含基本項目數據：工程師可以根據監管或客戶特定文檔要求，整合模型描述、識別的單元、載荷摘要和標準圖。對于多載荷工況，其會按作業、載荷或選擇自動組織結果，從而實現結構化的數據展示。
• 改進的結果組織方式：結果可以根據載荷或選擇進行排序，使工程師能夠按照最相關的順序展示結果。此外，峰值區域、載荷摘要和組件極端值的表格和圖會自動分組到指定部分，從而在報告中提供清晰且符合邏輯的數據流。

• 直接導出選項：在SDC Verifier中，只需單擊鼠標即可將報告導出為Word或PDF格式，從而節省調整格式的時間，并確保準確保留所有詳細信息。

技巧5：對多種場景進行批處理

在結構分析中，高效的后處理對于解釋結果和識別關鍵區域至關重要。SDC Verifier提供了一套工具來簡化此流程，使工程師能夠獲得可執行的洞察，并快速做出數據驅動型決策。

Peak Finder

Peak Finder工具具有強大的功能，可用于識別載荷工況中的峰值應力區域。通過設置篩選條件（例如值范圍或單元百分比），用戶可以根據應力或單元力等具體參數快速確定關鍵區域。該工具以圖和詳細匯總表的形式直觀展示結果，便于用戶理解和分析峰值行為。

主要特性：

• 根據載荷或檢查結果確定峰值區域。
• 按自定義范圍、絕對值或單元百分比過濾峰值。
• 使用可自定義的可視化選項，生成特定區域的繪圖，例如跨區域的基本值或平均值。
• 將峰值區域導出到圖或表格中，以評估單獨載荷的影響。

實際示例：使用Peak Finder突出顯示復雜模型中的應力過載區域，以便立即將需要進一步關注或設計調整的區域可視化。

Governing Loads工具

對于具有大量載荷組合的模型，Governing Loads工具可識別影響結構行為的關鍵載荷。該工具通過將結果范圍縮小到影響程度最大的工況，簡化了載荷組分析。

主要特性：

• 定義峰值閾值并根據載荷組選擇控制載荷
• 生成最壞工況場景的匯總表或包含每個選擇的所有控制載荷的詳細表格
• 繪制控制載荷的可視圖并標記關鍵區域，以便于識別
• 將控制載荷導出到新的載荷組，以便進一步分析或比較

用例：當分析具有多個載荷組合的大型結構時，Governing Loads工具可幫助您專注于最重要的結果，從而節省時間和精力。

Freebodies

Freebodies工具可計算模型特定部件上的平衡力和力矩，適合用于子結構建模或確定接觸件/連接件的受力情況。

主要特性：

• 檢索任意節點或單元選擇的內部或外部載荷
• 通過坐標系、節點選擇方法和顯示模式（例如節點求和、角點結果或整體匯總）自定義計算
• 使用清晰、井然有序的表格和圖將力和力矩可視化

示例：使用Freebodies功能對作用于船舶結構特定組件上的力進行分析，確保關鍵連接在各種載荷條件下的完整性。

它為何如此重要

SDC Verifier的前處理和后處理工具通過處理載荷應用和結果分析，簡化了大規模模型的處理。這些工具可幫助工程師：

• 高效管理和應用復雜載荷工況
• 確定設計中的高影響區域的優先級
• 通過自動化載荷處理和結果解釋來節省時間
• 通過可自定義的篩選器和篩選標準提高準確性

使用這些方法，您可以加快分析速度，減少錯誤并確保項目順利進行。歡迎體驗SDC Verifier——在Mechanical軟件中免費試用并體驗所有功能。

關于SDC Verifier

SDC Verifier是Ansys的技術合作伙伴，其有限元分析咨詢服務被全球各地的行業領軍企業廣泛采用，以直觀的自動化工具和功能而著稱，有助于設計和驗證復雜的工程結構，將工程咨詢與軟件開發的優勢相結合，使得團隊能夠即時提出、測試和優化各種想法與功能，同時還能在開發階段及時修復各種錯誤。

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