子模型法在ANSYS Composite PrepPost(ACP)復合材料分析中的應用
本文首先以ANSYS Workbench子模型法及其應用意義進行說明,而后簡述ANSYS Composite PrepPost(ACP)在復合材料中的應用的一般基本流程,最后給出子模型法在ACP分析中如何實現進行簡要概述說明。
全文共分為三個部分,本部分主要進行最后一部分的子模型法在ACP分析中如何實現的基本操作的概要說明,其他兩部分可參見文后鏈接。
(1) 子模型分析首先需要對整體模型進行子模型切割,如圖1所示在DM模塊中創建整體模型,并進行切割邊界。
圖1
(2) 【Engineering Data】選擇Composite Materials數據庫材料Epoxy Carbon Woven (230 GPa) Wet,各向異性參數如圖2所示。
圖2
(3) 拖拽引入ACP_Pre前處理模塊,完成該結構復合材料鋪層設計如圖3,流程參閱前文說明,略。ACP_Pre前處理后,拖拽靜力學求解模塊Static Structural進行項目流程圖,將B5單元格內容拖拽至C2的Model單元格,選擇導入數據形式為Shell,完成傳遞ACP殼體鋪層結構進入靜力學求解模塊Static Structural。
圖3
(4) 靜力學求解,邊界條件如圖4所示,求解結果如圖5所示。(注:本文為方便比較采用了整體應力顯示,這并不恰當。請讀者嚴格采用ACP_Post中ply的后處理結果。)
圖4
圖5
(5) 子模型的求解過程,首先對工程項目B進行復制獲得工程項目E,進行相關幾何結構抑制處理(僅保留中間結構),其次引入整體結構材料屬性和Setup設置,設置工程項目傳遞過程路徑如圖6所示,在劃分網格E4單元格中進行網格細化劃分,并再次進行ACP_Pre鋪層前處理,如圖7所示。
圖6
圖7
(6) 求解子模型的創建可以采用:拖拽全新Static Structural工程項目,或對原有項目C進行復制創建。本例幾何結構對稱設置屬性,采用原有項目復制創建,將項目E的Setup單元格拖入項目F的Model單元格,右鍵項目連接通道刪掉項目C和項目F的連接通道數據傳遞,再將項目C中Solution單元格拖拽到項目F的Setup單元格上引入子模型的邊界條件,需要對模型進行更新。
(7) 進入項目F,設置對稱命名選擇并抑制原有分析邊界條件,右鍵Submodeling (F3)插入Imported Cut Boundary Constraint,并選擇切割邊界如圖8和9所示。
圖8
圖9
(8) 提交求解并后處理,可以知道子模型后求解的結果如圖10所示,相比粗糙模型求解值由245.13升高至264.43。(注:本文為方便比較采用了整體應力顯示,這并不恰當。請讀者嚴格采用ACP_Post中ply的后處理結果。)對于在ACP-Post中進行Ply結構的觀察,單層評估結果的粗糙值與子模型結構值變化范圍更大。
圖10
(9) 拖拽ACP_Post模塊作為項目G至項目E4單元格,同時引入項目F4單元格至G5單元格,更新完成項目G5數據傳遞,最終分析流程如圖11所示。復材層結果和失效形式參閱前文過程介紹,不再累述。
圖11
來源:書妍CAE
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