ansys數(shù)值仿真步驟的案例
基于Adams與Ansys的噴漿機(jī)斷臂仿真分析 附ANSYS和ADAMS聯(lián)合仿真步驟--剛?cè)峄旌夏Ｐ?/span>
后臂各鉸點(diǎn)x、y、z方向受力情況
基于Ansys的后臂有限元模型建模及仿真
1.基于HyperMesh有限元模型前處理
為了獲得精度較高的網(wǎng)格，也方便定義后臂材料屬性。本案例中使用HyperMesh對(duì)后臂幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
HyperMesh網(wǎng)格模型
為了方便在對(duì)應(yīng)的鉸點(diǎn)上施加上面得到的Adams仿真分析得到的受力結(jié)果，在后臂的鉸座表面處均建立了點(diǎn)網(wǎng)格（MASS21）,并與鉸座表面節(jié)點(diǎn)建立起剛性連接。定義點(diǎn)網(wǎng)格質(zhì)量近似為0，這樣在點(diǎn)網(wǎng)格施加的力可以等效的傳遞到鉸座表面各節(jié)點(diǎn)處。
HyperMesh中建立的剛性連接
2.Ansys有限元模型
將HyperMesh建立的網(wǎng)格文件輸出為cdb格式并導(dǎo)入到Ansys中，在油缸鉸座位置設(shè)置約束，并在鉸點(diǎn)處分別添加x、y、z方向的作用力。（注意：此時(shí)坐標(biāo)系需要與Adams中是否保持一致）
Ansys 仿真模型
進(jìn)行上述設(shè)置后，進(jìn)行慣性釋放（Inertia Relif）后進(jìn)行求解，得到后臂應(yīng)力仿真分析結(jié)果。
后臂應(yīng)力仿真分析結(jié)果
后臂斷裂位置與有限元結(jié)果對(duì)比
通過(guò)對(duì)比該公司現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題斷臂的位置和有限元仿真結(jié)果，后臂出現(xiàn)裂縫和斷開(kāi)位置均位于后臂的T型角處，與仿真應(yīng)力最大位置一致。
后臂斷裂位置與有限元結(jié)果對(duì)比
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展開(kāi) hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-《基本步驟2》 ￥1
在前文《hypermesh-ANSYS聯(lián)合仿真-基本步驟1》中詳細(xì)說(shuō)明了hypermesh-ANSYS聯(lián)合仿真的基本步驟，文中主要說(shuō)明的是用hypermesh前處理生成CDB文件后讀入APDL再進(jìn)行分析，本文簡(jiǎn)單介紹如何將CDB文件讀入workbench進(jìn)行分析，hypermesh生成的CDB文件可以直接讀入APDL進(jìn)行分析，但是因?yàn)榧嫒菪詥?wèn)題往往不能直接讀入workbench。
hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-《基本步驟1》
2.Ansys
APDL是ANSYS的經(jīng)典界面，通常所說(shuō)的ANSYS就是指經(jīng)典的APDL界面，APDL界面可以完成從建模、計(jì)算分析和后處理，APDL的參數(shù)功能非常方便，通過(guò)參數(shù)化的語(yǔ)言可以大大提高重復(fù)性的建模、載荷施加及后處理分析工作，大大提高分析效率。但是對(duì)于實(shí)際工程中的問(wèn)題往往很難實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模，因?yàn)閷?shí)際工程中的模型往往比較復(fù)雜規(guī)模也比較大，尤其對(duì)于復(fù)雜裝配體結(jié)構(gòu)，單獨(dú)通過(guò)APDL很難高效完成建模工作。
3.Hypermesh-Ansys聯(lián)合仿真
結(jié)合hypermesh的高效前處理功能和ANSYS的參數(shù)化載荷施加和參數(shù)化后處理功能可以大大提高項(xiàng)目分析效率，下圖是hypermesh完成前處理后導(dǎo)出CDB文件讀入APDL后輸入的參數(shù)化分析語(yǔ)言，讀入模型后再執(zhí)行下圖命令自動(dòng)完成物理場(chǎng)轉(zhuǎn)換、載荷施加、分析步設(shè)置、求解器設(shè)置、開(kāi)始求解等剩下的全部過(guò)程，當(dāng)然也可以另外添加后處理的參數(shù)化過(guò)程自動(dòng)輸出關(guān)心的計(jì)算結(jié)果。
4.Hypermesh-Ansys聯(lián)合仿真基本過(guò)程
一般建議采用ANSYS中的SCDM前處理模塊先對(duì)CAD模型進(jìn)行大部分的幾何處理，比如修復(fù)幾何錯(cuò)誤、抽中面、刪除孔等小特征，通過(guò)拉伸和移動(dòng)調(diào)整幾何，經(jīng)過(guò)上述步驟基本可以完成80%-100%的幾何簡(jiǎn)化工作，然后再導(dǎo)入hypermesh進(jìn)行簡(jiǎn)單處理再劃分網(wǎng)格、賦予單元、材料、截面、建立模型連接裝配、建立接觸關(guān)系等工作。
求解器選擇
啟動(dòng)hypermesh后彈出User Profiles對(duì)話框，選擇ANSYS作為軟件的設(shè)置環(huán)境，點(diǎn)擊OK后軟件界面的所有環(huán)境是適應(yīng)ANSYS求解器的，包括單元類型及其他設(shè)置等。
展開(kāi) 基于Ansys的汽車氣動(dòng)噪聲數(shù)值仿真分析實(shí)例
數(shù)值模擬方法可在新車設(shè)計(jì)初期的造型階段進(jìn)行氣動(dòng)噪聲的預(yù)測(cè)，為選型及造型參數(shù)修改提供依據(jù)，從而可以較早地得到較理想的產(chǎn)品，避免產(chǎn)品缺陷。
湍流模型的選擇
氣動(dòng)噪聲模擬可以選擇幾種不同的數(shù)值方法，大渦模擬可以得到精確的模擬效果，但要求生成的網(wǎng)格質(zhì)量好，計(jì)算比較耗時(shí)。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的初始階段，往往需要噪聲的大致分布情況，基于模型的噪聲源方法可以解決這一問(wèn)題。
模型的湍流動(dòng)能輸運(yùn)方程：
湍流動(dòng)能耗散率輸運(yùn)方程：
式中：
Gk為平均速度梯度產(chǎn)生的湍流動(dòng)能
Gb為浮力產(chǎn)生的湍流動(dòng)能
β為熱膨脹系數(shù)
μt 為湍流粘度
σk，σt為k，ε的湍流普朗特常數(shù)。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，模擬中使用的常數(shù)分別取值為：Cμ=0.09，σk=1.0，σε=1.3，C1ε=1.44，C2ε=1.92，C3ε=1。
基于公司現(xiàn)在對(duì)氣動(dòng)噪聲的要求，選擇模型是比較適宜的。
模型網(wǎng)格的劃分和計(jì)算域的建立
模型是在CATIA軟件上建立的，然后導(dǎo)入ICEMCFD軟件中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。為了提高計(jì)算的效率，對(duì)模型的底部進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，流場(chǎng)仿真計(jì)算所取的計(jì)算域到達(dá)一定的大小時(shí)，汽車的流場(chǎng)就不再受計(jì)算域大小的限制。假設(shè)汽車模型長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為W，高為H，則計(jì)算域的取法為汽車前部取3L，側(cè)面取4W，上部取5H，汽車后部取7L。
為了解決汽車求解域大，網(wǎng)格數(shù)目多的難點(diǎn)，按照離車身的距離不同，網(wǎng)格的大小也不同。離車身近的區(qū)域網(wǎng)格劃分比較密，使之能夠清楚的表現(xiàn)車身表面附近的細(xì)致情況；而遠(yuǎn)離車身的區(qū)域，網(wǎng)格可以適當(dāng)?shù)南∈瑁詼p少網(wǎng)格的數(shù)量，節(jié)約計(jì)算時(shí)間。
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