ANSYS 瞬態(tài)分析
關(guān)注創(chuàng)建者：小冷漠‰ 創(chuàng)建時間：2019-08-07
ANSYS 瞬態(tài)分析的視頻教程
ANSYS 瞬態(tài)分析的實例教程
由于CFD分析的計算量一般比較大，工程師往往都是盡可能地對研究對象進行穩(wěn)態(tài)工況分析，這樣可以在很大程度上提升研發(fā)效率。但實際中，由于物體運動、邊界條件改變或流動自身特性等原因，流動現(xiàn)象都是隨時間變化而變化的，這就必須進行瞬態(tài)CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進行瞬態(tài)CFD分析。
圖1顯示的是一個振蕩器結(jié)構(gòu)，為了減少計算量，我們采用2D模型來分析。由于康達效應(yīng)的影響，入口射流會有偏向一側(cè)曲面的趨勢，而結(jié)構(gòu)又是對稱的，因此射流一開始會隨機偏向任意一側(cè)。當流體偏向某一側(cè)的時候，由于結(jié)構(gòu)存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會對入口射流產(chǎn)生干擾，使得射流偏向另一側(cè)。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會在兩個偏轉(zhuǎn)狀態(tài)之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個明顯的瞬態(tài)現(xiàn)象，需要進行瞬態(tài)分析。
圖1 流體自控振蕩器結(jié)構(gòu)圖
瞬態(tài)分析有兩點是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩(wěn)態(tài)分析的初始值不同，瞬態(tài)分析的初始值是有實際物理意義的，表示瞬態(tài)現(xiàn)象在0時刻的物理狀態(tài)，對于流動內(nèi)部自發(fā)的瞬態(tài)現(xiàn)象，可以先求解一個穩(wěn)態(tài)解作為瞬態(tài)分析的初始值。
2、 合理設(shè)定時間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網(wǎng)格長度，V為特征速度。
所以，我們先按穩(wěn)態(tài)模型設(shè)置的過程求解出一個穩(wěn)態(tài)解。
展開 由于CFD分析的計算量一般比較大，工程師往往都是盡可能地對研究對象進行穩(wěn)態(tài)工況分析，這樣可以在很大程度上提升研發(fā)效率。但實際中，由于物體運動、邊界條件改變或流動自身特性等原因，流動現(xiàn)象都是隨時間變化而變化的，這就必須進行瞬態(tài)CFD分析。今天我們就以流體自控振蕩器為例來了解下如何使用ANSYS進行瞬態(tài)CFD分析。
圖1顯示的是一個振蕩器結(jié)構(gòu)，為了減少計算量，我們采用2D模型來分析。由于康達效應(yīng)的影響，入口射流會有偏向一側(cè)曲面的趨勢，而結(jié)構(gòu)又是對稱的，因此射流一開始會隨機偏向任意一側(cè)。當流體偏向某一側(cè)的時候，由于結(jié)構(gòu)存在反饋回路（紅色虛線），反饋流體會對入口射流產(chǎn)生干擾，使得射流偏向另一側(cè)。這樣，即使在入口射流流量不變的條件下，射流將會在兩個偏轉(zhuǎn)狀態(tài)之間不斷來回切換，出口處就形成了交替出流的情況。這是一個明顯的瞬態(tài)現(xiàn)象，需要進行瞬態(tài)分析。
圖1 流體自控振蕩器結(jié)構(gòu)圖
瞬態(tài)分析有兩點是需要特別注意的：
1、 合理給定初始值。與穩(wěn)態(tài)分析的初始值不同，瞬態(tài)分析的初始值是有實際物理意義的，表示瞬態(tài)現(xiàn)象在0時刻的物理狀態(tài)，對于流動內(nèi)部自發(fā)的瞬態(tài)現(xiàn)象，可以先求解一個穩(wěn)態(tài)解作為瞬態(tài)分析的初始值。
2、 合理設(shè)定時間步Δt。如果周期T已知，那么Δt< T/20，如果T未知，那么
其中L為特征網(wǎng)格長度，V為特征速度。
所以，我們先按穩(wěn)態(tài)模型設(shè)置的過程求解出一個穩(wěn)態(tài)解。
展開 （5）阻尼設(shè)置
圖8
阻尼設(shè)置對于瞬態(tài)分析還是比較重要的，能夠反映隨著時間過程中的阻尼對結(jié)果的影響，阻尼的數(shù)值也比較難確定，關(guān)于這方面有很多的文章，可查閱了解。
stiffness coefficient Defined By：剛度阻尼的定義方式。
stiffness coefficient：剛度阻尼數(shù)值
Mass coefficient：質(zhì)量阻尼
Numerical Damping：數(shù)值計算阻尼
Numerical Damping Values：數(shù)值計算阻尼的大小。
（6）分析數(shù)據(jù)設(shè)置
圖9
這里面就說一個
Save MAPDL db：是否保存db文件，如果需要將計算結(jié)果導(dǎo)入ANSYS經(jīng)典，那么可以選擇保存db文件。
（7）可視化
下面是否設(shè)置顯示施加的載荷等，當然是要Display啦。
瞬態(tài)分析不同于靜力學(xué)分析的是需要考慮時間的影響，在計算過程中時間也會參與積分，由此而衍生出一些相關(guān)的設(shè)置問題，很多設(shè)置可以直接采用程序默認的方式，但有些設(shè)置比如阻尼大小，需要查閱資料才能得到準確數(shù)值，算是比較費勁的一個內(nèi)容。
其中有些不容易理解的，比如弱彈簧效應(yīng)，盡可網(wǎng)上查資料了解，說的很詳細，很好理解。
展開 用ANSYS Workbench瞬態(tài)分析，新建或打開一對嚙合模型后，在第三項“connection”，打開“contacts”，在“Bonded-Part1 To Part2”中，把Bonded改為無摩擦的“Frictionless”。
除了選擇“Frictionless”無摩擦的之外，還可以根據(jù)齒輪的嚙合要求，選擇“Frictional”有摩擦的，這時要在下面的一行中加上一個較小的，甚至是很小的摩擦系數(shù)，例如0.01-0.1，這樣選擇的結(jié)果可能是當ANSYS軟件計算有摩擦的嚙合副在計算中計算量較大，因為屬于非線性的，有可能會不收斂。也就是無法得到計算結(jié)果。
“No Separation”僅用于單個齒面靜力分析時用，法向不分離，不能用于嚙合副在一個區(qū)域范圍內(nèi)的嚙合過程的瞬態(tài)分析
“Rough”表征的是粗糙的，相互之間沒有滑動，也就是摩擦系數(shù)無窮大。 “Force Frictional Sliding”表征的是“力作用下的摩擦”，表征的是幾乎無法移動的，有點類似Bonded，一般共軛副中的嚙合分析不會用這種。據(jù)說這類接觸是高版本中才有的。
選擇好接觸形式后，要注意把所有可能在分析動態(tài)運動中嚙合的面都選全，如果接觸面是不相聯(lián)的話，也必須分別選擇各個零件上的可能的嚙合面，這時可以不選齒頂，齒根這些不連續(xù)的面都不能選上，如果選上后，在計算中，如果的確參與了嚙合，有接觸了，軟件自動給出計算的結(jié)果，如果選擇了不可能接觸的面，在計算中就不會收斂，沒有計算結(jié)果，這是要充分注意的。
這是這組齒輪一開始軟件默認一個齒輪有二個面接觸的，另一個齒輪是有三個面接觸的，而這13齒的齒輪，每個齒輪有13個面是接觸的，這就得自己手動設(shè)置。
設(shè)置完成以后是這樣的：
然后點“Apply”，表示確定。
展開 ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現(xiàn)
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形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
概述
材料的性能在很大程度上受其微觀結(jié)構(gòu)影響。本文檔使用 Ansys 材料設(shè)計器展示四種不同類型的微觀結(jié)構(gòu)及其對應(yīng)的宏觀尺度材料性能：隨機單向纖維結(jié)構(gòu)、體心立方顆粒結(jié)構(gòu)、金剛石晶格結(jié)構(gòu)和編織結(jié)構(gòu)。
目標
理解微觀結(jié)構(gòu)與宏觀尺度材料性能之間的關(guān)系
步驟
案例1：隨機單向纖維（木材）
1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個“材料設(shè)計器”組件。檢查單位。
2.
從智能手機的熱交互、緊湊外殼內(nèi)的高功率電路板散熱，到極端天氣下的工業(yè)設(shè)備耐候性等復(fù)雜現(xiàn)實場景，通過熱仿真技術(shù)，工程師能夠精準預(yù)測設(shè)計在不同溫度場景下的行為，深刻理解熱能如何影響產(chǎn)品的效率、可靠性與安全性，從而在研發(fā)早期快速調(diào)整設(shè)計方案，實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能表現(xiàn)。
Ansys應(yīng)用類系列網(wǎng)絡(luò)研討會——熱仿真系列專題已上線，將重點介紹 Ansys 多款求解器矩陣在電子散熱、電熱耦合及復(fù)雜熱管理問題中的實際應(yīng)用
概述：
本案例展示了阻尼器的諧響應(yīng)分析仿真。通過對比有無粘彈性材料的兩種仿真工況，突出了粘彈性材料在阻尼減振中的作用。通過選擇合適的材料參數(shù)，粘彈性阻尼器能夠在高頻載荷范圍內(nèi)有效抑制變形幅值。
目標：
1、理解諧響應(yīng)分析的工作流程
2、熟悉在 Ansys Mechanical 中通過命令片段定義粘彈性材料模型
步驟：
1、打開 Ansys Workbench
樹脂轉(zhuǎn)注成型（Resin Transfer Molding，RTM）是一種先進的復(fù)合材料成型制程，通常透過將纖維布含浸樹脂來生產(chǎn)高性能復(fù)合材料零件。RTM能夠生產(chǎn)具備高質(zhì)量、復(fù)雜幾何形狀，以及尺寸精度、機械性能良好且一致的零部件。
Moldex3D RTM可以讓使用者在Studio上依照現(xiàn)場纖維布之鋪排來進行立體網(wǎng)格設(shè)計，也能從外部前處理軟件如Rhino、Hypermesh等輸入。Studio
概述
O型圈在密封應(yīng)用中得到了廣泛使用。本模型采用軸對稱方法對O型圈的密封過程進行模擬。
目標
探究超彈性材料的特性
加深對大型非線性變形的理解
了解軸對稱建模的工作原理
步驟
1、在Ansys Workbench中創(chuàng)建一個靜力結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)。
2、定義超彈性材料。
3、導(dǎo)入O型圈幾何模型。該仿真基于二維方案進行，然后通過旋轉(zhuǎn)得到三維結(jié)果。O型圈與設(shè)備的橫截面如圖
今日16:00，Ansys官方『Ansys Zemax公差分析功能解析』研討會將介紹Ansys Zemax 公差分析新工具 NEST，并完整解析 Zemax 公差分析的核心流程。感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：5月14日（星期四），16:00-17:00
內(nèi)容簡介：
1. Zemax公差分析新工具NEST介紹
2. Zemax公差分析流程介紹
講師：
袁逸凡
研討會簡介：
車燈在路面顛簸、發(fā)動機激勵下易出現(xiàn)支架斷裂、焊點疲勞等問題，是汽車可靠性開發(fā)的重點。本次 ANSYS 車燈振動疲勞分析研討會，圍繞輸入數(shù)據(jù)規(guī)范、核心分析方法、仿真結(jié)果解讀及工程優(yōu)化建議四大模塊展開教學(xué)，幫助工程師快速掌握從數(shù)據(jù)準備到方案迭代的全流程仿真技能，高效解決車燈振動疲勞失效難題。
適合人群:
汽車車燈、電子電器行業(yè)的結(jié)構(gòu)仿真工程師、可靠性工程師
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓撲優(yōu)化仿真解決方案，以及輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程案例分析，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內(nèi)容簡介：
1. Ansys Mechanical 拓撲優(yōu)化仿真解決方案
2.輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析
講師：
<h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">概述</strong></h2><p>在本例中，我們將對茶壺進行熱分析，展示鋼材料和瓷材料在穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析中的溫度分布情況。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color
