ansys軟件使用步驟的案例
使用Ansys軟件建模的經(jīng)驗與技巧!
使用Ansys軟件建模的經(jīng)驗與技巧
1.始終注意保持使用一致的單位制；
2求解前運行allsel命令
求解前運行allsel命令。要不然，某些已經(jīng)劃分網(wǎng)格的實體而沒有被選擇，那么加在實體模型上加的荷載可能會沒有傳到nodes or elements上去；
3網(wǎng)格劃分問題
牢記《建模與分網(wǎng)指南》上有關(guān)建模的忠告。網(wǎng)格劃分影響模型是否可用，網(wǎng)格劃分影響計算結(jié)果的可接受程度；
自適應(yīng)網(wǎng)格劃分(ADAPT)前必須查自適應(yīng)網(wǎng)格劃分可用單元，在ansys中能夠自適應(yīng)網(wǎng)格劃分的單元是有限的。
網(wǎng)格劃分完成后，必須檢查網(wǎng)格質(zhì)量！權(quán)衡計算時間和計算精度的可接受程度，必要時應(yīng)該refine網(wǎng)格
4 實體建模布爾運算
應(yīng)用實體建模以及布爾運算（加、減、貼、交）的優(yōu)勢解決建立復(fù)雜模型時的困難；但是，沒有把握時布爾運算將難以保證成功！
5 計算結(jié)果的可信度
一般來說，復(fù)雜有限元計算必須通過多人，多次，多種通用有限元軟件計算核對，互相檢驗，相互一致時才有比較可靠的計算結(jié)果。協(xié)同工作時必須對自己輸入數(shù)據(jù)高度負責(zé)，并且小組成員之間保持良好的溝通；有限元分析不是搞什么“英雄主義”，而需要多方面的質(zhì)量保證措施。
6了解最終所需要的成果
建立模型之前，應(yīng)該充分了解最終要求提交什么樣式的成果，這樣能形成良好的網(wǎng)格，早期良好的建模規(guī)劃對于后期成果整理有很大的幫助；
7 撰寫分析文檔
文檔與分析過程力求保持同步，有利于小組成員之間的溝通和模型的檢驗和查證；
8 熟悉命令
對沒有把握的命令應(yīng)該先用簡單模型熟悉之，千萬不能抱有“撞大運”的想法；
9 多種單元共節(jié)點
不同單元使用共同節(jié)點時注意不同單元節(jié)點自由度匹配問題導(dǎo)致計算結(jié)果的正確與否(《建模與分網(wǎng)指南》P 8 )
三維梁單元和殼單元的節(jié)點自由度數(shù)一致，但是應(yīng)該注意到三維梁單元的轉(zhuǎn)動自由度和 殼單元的轉(zhuǎn)動自由度的含義不一樣。
展開 Ansys Zemax | 使用軟件建立立方體衛(wèi)星系統(tǒng)（三）
簡介
此篇文章為本系列的第 3 部分，我們將介紹如何把光機械結(jié)構(gòu)模型從 OpticsBuilder 導(dǎo)出到 Ansys SpaceClaim。然后，我們將演示如何在 Ansys Mechanical 中為有限元分析 (Finite Element Analysis) 準(zhǔn)備模型，并分析生成的 FEA 結(jié)果。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
在 Ansys Mechanical 中為 FEA 做準(zhǔn)備
在 OpticsBuilder 中完成光機械結(jié)構(gòu)設(shè)計后，現(xiàn)在可以將完整的立方體衛(wèi)星模型導(dǎo)入 Ansys 軟件，為有限元分析做準(zhǔn)備。首先，將幾何結(jié)構(gòu)以 STEP 文件格式從 Creo 導(dǎo)出到 3D 建模軟件 Ansys SpaceClaim。在 SpaceClaim 中，為了降低復(fù)雜性，簡化了模型的幾何形狀。
在降低模型幾何結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性后，將設(shè)計引入 Ansys Mechanical，為有限元分析做準(zhǔn)備。
對于結(jié)構(gòu)分析，只需使用組件的核心部分。為了簡化分析模型，移除了立方體衛(wèi)星的側(cè)板和彈簧螺栓等小部件。結(jié)果如下圖所示：
圖 1：Ansys Mechanical 中的簡化模型
在 Ansys Mechanical 中按照以下設(shè)置來為設(shè)計定義材料：
· 兩個反射鏡均由低 CTE 鋁基板 (Al-MS40Si)2 制成
· 主框架由碳纖維增強的聚合物制成
· 計量桿由殷鋼制成
· 圖像傳感器假設(shè)是由 PCB 板制成
請注意，這些材料的選擇只是作為案例演示，而不基于任何實際指標(biāo)的考慮。
下圖展示了這些材料在設(shè)計中的裝配位置：
圖 2：Ansys材料定義
設(shè)置機械連接方式和生成網(wǎng)格
指定材料以后，就可以在模型中設(shè)定連接方式。
展開 Ansys Zemax | 使用軟件建立立方體衛(wèi)星系統(tǒng)（四）
圖 10：主鏡固定系統(tǒng)
實施這個機械設(shè)計變更后，我們可以在 Ansys Mechanical 中重新運行 FEA 分析，并將新的 FEA 數(shù)據(jù)集導(dǎo)入 OpticStudio。導(dǎo)入新數(shù)據(jù)集后，我們可以在擬合評估工具中觀察到次鏡上荷載分布的變化。在圖 11 中，次鏡上的負載分布現(xiàn)在相對于主鏡的方向相同。
圖 11：FEA 數(shù)據(jù)擬合到次鏡（機械設(shè)計更新后）
另一種集思廣益改進光機設(shè)計的方法是研究 Ansys Mechanical 創(chuàng)建的網(wǎng)格。此網(wǎng)格網(wǎng)格是在運行 FEA 分析之前創(chuàng)建的。在下圖（圖12）的底部圖像中，其中一個計量桿在主鏡固定器的整個長度上完全封閉。這可能會導(dǎo)致兩個組件的連接過度受限。
圖12：Ansys Mechanical 中主鏡固定器上的力學(xué)形變網(wǎng)格視圖
為了解決這個問題，對設(shè)計進行了更新，使得該計量桿僅由反射鏡固定器完全封閉較短的距離。通過在主鏡固定器上雕刻出一些材料，將計量桿周圍的孔調(diào)整為與其他三個計量桿的孔相同的厚度。在圖 10 中可以觀察到此更新，其中用紅色箭頭表示。
結(jié)論
通過利用 Ansys Zemax 軟件套件，我們演示了如何采用 3U 立方體衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)，并將其帶入設(shè)計過程的幾個階段。使用此集成工具集，可以使用 OpticStudio 創(chuàng)建光學(xué)設(shè)計，并輕松導(dǎo)出到 OpticsBuilder，以創(chuàng)建光機結(jié)構(gòu)。然后，可以將完整的光機設(shè)計從 OpticsBuilder 導(dǎo)出到 FEA 軟件中進行有限元分析。借助 OpticStudio 的 STAR 模塊，現(xiàn)在可以毫不費力地將結(jié)構(gòu)和熱數(shù)據(jù)從 FEA 軟件導(dǎo)入 OpticStudio，以分析系統(tǒng)性能。
展開 FELAC與ANSYS、MSC等軟件用戶使用上的差異
。
Ansys Zemax | 使用軟件建立立方體衛(wèi)星系統(tǒng)（二）
由此導(dǎo)致的光學(xué)性能的下降可以在之后的建模步驟中使用 FEA 分析和 OpticStudio STAR 模塊進行模擬評估。
對于太空有效載荷，雜散光的影響也是需要著重考慮的，我們可以在光機結(jié)構(gòu)中加入擋板以減少雜散光。但是在本設(shè)計中，我們假設(shè)立方體衛(wèi)星的太陽能電池板可以保護探測器免受大多數(shù)雜散光的影響，從而簡化了設(shè)計。
此外，光機結(jié)構(gòu)對光線路徑的影響也是必須要考慮的。立方體衛(wèi)星的外形尺寸較小，可用于光機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的空間有限，這對我們的光機設(shè)計來說是一個挑戰(zhàn)。光機結(jié)構(gòu)設(shè)計的是否成功可以使用 OpticsBuilder 仿真工具進行評估。此功能將在 CAD 環(huán)境中運行光線追跡，并考慮所有相關(guān)的光機結(jié)構(gòu)的影響。如果某些機械組件對結(jié)果不會產(chǎn)生影響，則可以利用 OpticsBuilder 中的 Region of Interest 功能在仿真時排除它們。然后我們可以重新計算在添加光機系統(tǒng)支撐結(jié)構(gòu)之后的光斑尺寸、光束遮擋、像面污染的改變量，以分析由此導(dǎo)致的性能變化。如果這三個指標(biāo)在先前設(shè)置的允許改變量范圍內(nèi)，則可以認(rèn)為光機結(jié)構(gòu)不會對光學(xué)性能產(chǎn)生不可接受的負面影響。這些設(shè)計注意事項是我們在建立此立方體衛(wèi)星案例的最終光機結(jié)構(gòu)時必須要考慮的。
立方體衛(wèi)星光機結(jié)構(gòu)設(shè)計
首先，我們設(shè)計立方體衛(wèi)星的外部框架，為滿足3U設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)外形尺寸約束，其中2U的空間用于光學(xué)設(shè)計和光機結(jié)構(gòu)，最后1U的空間分配給電子設(shè)備和探測器。
為了設(shè)計立方體衛(wèi)星的外部框架，這里采用了加州理工大學(xué)創(chuàng)建的規(guī)格圖作為參考。
圖5：3U立方體衛(wèi)星的外部框架規(guī)格2
以此規(guī)格圖為參考，在 CREO Parametric 軟件中繪制3U立方體衛(wèi)星的外部結(jié)構(gòu)。下圖顯示的是不包含任何光學(xué)元件的外部框架。
展開 Ansys Zemax | 使用軟件建立立方體衛(wèi)星系統(tǒng)（一）
本系列文章將利用 Ansys Zemax 和 Ansys 其它軟件，對立方體衛(wèi)星系統(tǒng)進行高階開發(fā)。我們將介紹一個集成的軟件工具包是如何精簡設(shè)計和分析工作流程的。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
簡介
幾十年來，光學(xué)系統(tǒng)已被開發(fā)用于低、中、高地球軌道運行。對于許多光學(xué)系統(tǒng)來說，封裝的外形約束和源于這種約束的光機設(shè)計都是經(jīng)過逐個系統(tǒng)設(shè)計驗證得到的。立方體衛(wèi)星是一類輕型納米衛(wèi)星，可以容納從激光通信到地球成像等應(yīng)用領(lǐng)域的光學(xué)系統(tǒng)，其獨特之處在于，它們采用了標(biāo)準(zhǔn)化的尺寸和外形約束。
在本系列文章中，我們在開發(fā)立方體衛(wèi)星光學(xué)設(shè)計時參考的論文是 Optical Design of a Reflecting Telescope for CubeSat1。
這是本系列文章的第一部分，我們將解釋立方體衛(wèi)星外形約束的標(biāo)準(zhǔn)，并介紹在 OpticStudio 的序列模式下構(gòu)建立方體衛(wèi)星光學(xué)系統(tǒng)的背景細節(jié)。
立方體衛(wèi)星設(shè)計背景
立方體衛(wèi)星的外形約束標(biāo)準(zhǔn)最初是由加州理工大學(xué)（California Polytechnic State University）和斯坦福大學(xué)（Stanford University）的空間系統(tǒng)開發(fā)實驗室（SSDL）2合作提出的。
標(biāo)準(zhǔn)立方體衛(wèi)星系統(tǒng)的構(gòu)建模塊是1U，即 “一個單位”，是尺寸為10x10x10cm的立方體。雖然1U是立方體衛(wèi)星的基本尺寸，但通過增加更多的1U模塊，我們可以構(gòu)建更大外形尺寸的立方體衛(wèi)星。下面這張來自 NASA 的圖片展示了標(biāo)準(zhǔn)化的立方體衛(wèi)星的尺寸。
圖1：NASA3的標(biāo)準(zhǔn)化立方體衛(wèi)星尺寸
本系列文章中引用的立方體衛(wèi)星光學(xué)設(shè)計是一個 Ritchy-Chretian 型的離軸分段反射式望遠鏡。
展開 Van Oord使用Ansys軟件縮短了基礎(chǔ)設(shè)計時間
Van Oord正在使用Ansys軟件來加快用于海上風(fēng)力發(fā)電行業(yè)的風(fēng)力發(fā)電機基礎(chǔ)的設(shè)計。
Van Oord的工程師正在使用Ansys Cloud和Ansys Mechanical來優(yōu)化新產(chǎn)品設(shè)計，最小化項目風(fēng)險，簡化供應(yīng)商談判并縮短產(chǎn)品開發(fā)時間。
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展開 Ansys Zemax光學(xué)設(shè)計軟件技術(shù)教程：如何使用快速調(diào)整工具和滑塊
滑塊 (Slider)，設(shè)置如下：
您可以輸入表面 3 的起始和結(jié)束厚度值（OpticStudio給出一個合理的數(shù)值范圍預(yù)測），然后您既可以使用滑塊在這個范圍內(nèi)手動調(diào)整數(shù)值，也可以按動畫按鈕讓OpticStudio自動在數(shù)值范圍內(nèi)循環(huán)。OPD圖會隨著表面 3 的厚度變化而自動更新。當(dāng)參數(shù)在不斷變化時，您可以選擇更新所有打開的窗口，或者只更新指定的窗口。
滑塊在快速分析參數(shù)靈敏度并調(diào)整參數(shù)，或粗略手工優(yōu)化時非常有用。在您調(diào)整其他數(shù)據(jù)，打開其他窗口時，快速調(diào)整工具和滑塊會始終保持打開狀態(tài)，并且您可以打開有盡可能多的滑塊窗口。
請注意，由于滑塊和快速調(diào)整工具不是分析窗口，它們不會在文件保存時保存。
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展開 Sap2000模型轉(zhuǎn)Ansys模型軟件(免費使用)
Sap2000轉(zhuǎn)Ansys的apdl命令流免費插件，下載方法：關(guān)注公眾號 有限元術(shù)，回復(fù)STA即可獲得下載鏈接。
Sap2000和Ansys作為土木工程常用的兩大有限元軟件在該領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通常情況下，Sap2000在建模便捷性上相對于Ansys/APDL來說更為便捷，筆者開發(fā)了將Sap2000模型轉(zhuǎn)化為Ansys/apdl的小型軟件接口，以便捷地實現(xiàn)從sap2000向ansys模型的導(dǎo)入。
（1）目前版本功能：
支持梁單元（I型截面，矩形截面，圓形截面，箱型BOX截面，C型截面，L型截面，圓管截面，T型截面），殼單元（三角形和四邊形）和實體單元（僅支持六面體單元）；
荷載種類：節(jié)點力荷載，節(jié)點位移荷載，線均布荷載，面壓力荷載，實體表面均布荷載。
（2）使用方法：
（2.1）在sap2000中選擇 文件-導(dǎo)出-sap2000文本文件(*.s2k)；
（2.2）解壓縮后雙擊：SapToAnsys.exe運行，即可彈出軟件界面；
（2.3）點擊 選擇.s2k文件，選擇之前導(dǎo)出的s2k文件；
（2.4）點擊 轉(zhuǎn)apdl，即可生成對應(yīng)的apdl命令流；
（2.5）在Ansys/apdl窗口中采用file-Read Input from 讀入生成的命令流。
重點：本軟件免費使用，無需付費，如有使用問題歡迎聯(lián)系qq:897938834或在公眾號 有限元術(shù) 后臺留言。
歡迎關(guān)注公眾號：有限元術(shù)
[完]
展開 數(shù)字孿生 | 如何使用Ansys Twin Builder軟件加速電動汽車開發(fā)
擴展仿真環(huán)境，揭示電動汽車性能
此外，OEM廠商還可以使用Twin Builder軟件在虛擬環(huán)境中運行所有可能的測試用例，以了解車輛性能。這有助于了解測試驗證的成功次數(shù)、失敗次數(shù)以及失敗原因。借助這些額外的洞察信息，汽車制造商可以決定哪些設(shè)計方案能夠?qū)嶋H進行原型制造和測試。
當(dāng)您擁有所有ROM后，通過數(shù)字孿生將其連接到開放式集成平臺，這樣您能夠擴展仿真環(huán)境，以分析特定駕駛場景中的車輛性能。通過這種級別的數(shù)據(jù)交換，可以在所有開發(fā)階段，以及在各種虛擬測試場景或邊緣案例中，針對自動駕駛、高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、動力總成和車輛動力學(xué)無縫測試和驗證模型的性能。
Sambharam表示：“從本質(zhì)上講，OEM廠商需要一款能夠在虛擬環(huán)境中盡可能模擬基于需求的測試矩陣的工具。而這正是Twin Builder軟件的靈活性和準(zhǔn)確性，ROM，以及多物理場功能的用武之地。將這些功能集成到第三方駕駛仿真器中，使汽車制造商能夠捕獲邊緣案例，其考慮了各種基于物理場的相互作用（結(jié)構(gòu)、流體、電磁等），軟件和硬件之間的相互作用以及車輛與駕駛環(huán)境之間的相互作用。”
數(shù)字孿生方興未艾，但一些OEM廠商并未充分利用這種技術(shù)來更快地推進電氣化目標(biāo)。
目前，Ansys開放數(shù)字孿生平臺Ansys Twin Builder的免費試用，歡迎點擊鏈接進行申請：
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為了使求解更強且盡可能通用，建議在需要進行表面參考時使用 SURC() 和 SOSO() 函數(shù)：
SURC() 通過其（特殊的）注釋字符串參考表面
SOSO() 獲取要設(shè)置求解的表面/物體編號
請記住，如果在鏡頭數(shù)據(jù)編輯器中的任何曲率半徑單元上使用ZPL宏求解，則此參數(shù)的所有求解都將計算曲率 (1/R)，而不是曲率半徑（R）。這意味著應(yīng)用于此參數(shù)的求解應(yīng)返回曲率半徑的倒數(shù)，而不是曲率半徑本身。
用戶負責(zé)對宏返回的數(shù)據(jù)進行錯誤檢查。例如，如果宏調(diào)用 RAYTRACE 來計算光線參數(shù)，則應(yīng)使用 RAYE() 來確保沒有發(fā)生任何錯誤（例如漸暈或全內(nèi)反射）。如果發(fā)生錯誤，則宏應(yīng)在未調(diào)用 SOLVERETURN 的情況下退出，以確保沒有值返回到單元格。 這在優(yōu)化過程中尤其重要。以下代碼給出了如何測試錯誤的示例。
通常，宏求解應(yīng)保持簡短，簡單，并避免冗長的計算。
最后，請注意，OpticStudio不會嘗試限定或驗證求解宏。此功能很強大，且具有靈活性，但必須謹(jǐn)慎使用。
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