ansys周期對(duì)稱設(shè)置
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys周期對(duì)稱設(shè)置的實(shí)例教程
對(duì)于風(fēng)扇葉片、螺旋槳類型的產(chǎn)品模態(tài)分析，往往采用循環(huán)對(duì)稱的方式來進(jìn)行計(jì)算，這樣建立其中的一份，剩余的自動(dòng)擴(kuò)展計(jì)算就可以了，這樣可以極大的縮小網(wǎng)格數(shù)量，降低計(jì)算量。在ANSYS Workbench中如何設(shè)置操作設(shè)置循環(huán)對(duì)稱的方法呢？
在 ANSYS Workbench 中對(duì)風(fēng)扇葉片、螺旋槳等循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析的步驟如下：
1. 幾何模型準(zhǔn)備
創(chuàng)建基礎(chǔ)扇區(qū)，在 DesignModeler 或外部 CAD 軟件中，僅建模一個(gè)完整扇區(qū)（例如單個(gè)葉片及其對(duì)應(yīng)的輪轂部分）。
確保扇區(qū)的兩個(gè)邊界（起始面和終止面）與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸形成的角度為 360°/n（n 為葉片總數(shù)）。例如，對(duì)于 6 葉片風(fēng)扇，單個(gè)扇區(qū)角度為 60°。
定義坐標(biāo)系，在 DM 中創(chuàng)建全局坐標(biāo)系，確保 Z 軸與旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸重合（即葉片繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)）。
2. 循環(huán)對(duì)稱設(shè)置（Modal 模塊）
導(dǎo)入幾何到 Modal 分析系統(tǒng)，將扇區(qū)模型拖入 Modal 分析系統(tǒng)的 Geometry 模塊。
進(jìn)入 Mesh 模塊，激活循環(huán)對(duì)稱：右鍵點(diǎn)擊 Mesh → Insert → Cyclic Symmetry。
選擇循環(huán)對(duì)稱類型：
Full Cyclic：適用于所有葉片完全相同的結(jié)構(gòu)。
定義循環(huán)對(duì)稱邊界
Source Face：選擇扇區(qū)的起始面（例如 0° 位置的面）。
Target Face：選擇扇區(qū)的終止面（例如 60° 位置的面）。
Axis Definition：選擇局部坐標(biāo)系的 Z 軸作為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸。
3. 網(wǎng)格劃分優(yōu)化
網(wǎng)格控制，對(duì)葉片邊緣、輪轂等關(guān)鍵區(qū)域使用更精細(xì)的網(wǎng)格（如 Sizing 或 Inflation）。
展開 定義周期對(duì)稱分析選項(xiàng)
ASEL,S,LOC,Y,0 !選擇低角度組件
CM,CYCLIC_M01L,AREA !定義低角度組件
ASEL,S,LOC,Y,60 !選擇高角度組件
CM,CYCLIC_M01h,AREA !定義高角度組件
ALLSEL
CYCLIC,6,60,1,'CYCLIC' !指定周期對(duì)稱分析選項(xiàng)
!對(duì)盤扇區(qū)進(jìn)行網(wǎng)格劃分
ESIZE,3 !全局單元尺寸
!連接多于面和線
CMSEL,S,HOLEVOL !擇組件HOLEVOL
VSEL,R,LOC,Y,21,30 !選擇均壓孔一側(cè)的體
ASLV,S !所有關(guān)聯(lián)于體的面
WPCSYS,-1,0 !作平面與總體笛卡兒坐標(biāo)系對(duì)齊
wprot,30
wpoff,200 !作平面原點(diǎn)移至均壓孔圓心位置
CSWPLA,11,1 !在工作平面原點(diǎn)創(chuàng)建柱坐標(biāo)系，并激活
ASEL,U,LOC,Z,264.1 !去除均壓孔上表面
ASEL,U,LOC,Z,258.7 !去除均壓孔下表面
ASEL,U,LOC,X,9.9,1.1,0.1 !去除均壓孔側(cè)表面
CSYS,1 !活坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至總體柱坐標(biāo)系
ASEL,U,LOC,Y,30 !去除剖分均壓孔的面
ACCAT,ALL !孔一側(cè)體的三個(gè)側(cè)面連接
LSLA,S !聯(lián)于選擇的面的線
LSEL,R,LOC,Z,264.1 !選擇均壓孔上表面邊界線
LCCAT,ALL !線連接在一起
LSLA,S
LSEL,R,LOC,Z,258.7 !選擇均壓孔下表面邊界線
LCCAT,ALL !線連接在一起
!生成網(wǎng)格
TYPE,1
MSHAPE,0,3D !對(duì)體用六面體單元?jiǎng)澐志W(wǎng)格
VSEL,S,LOC,Y,0,21 !選擇均壓孔一側(cè)的體
VSWEEP,ALL !掃掠形式生成網(wǎng)格
VSEL,S,LOC,Y,21,30 !
展開 循環(huán)對(duì)稱需要依據(jù)坐標(biāo)系進(jìn)行，該程序默認(rèn)設(shè)置的參考系只有笛卡爾全局坐標(biāo)系，而循環(huán)對(duì)稱需要依據(jù)柱坐標(biāo)系進(jìn)行，因此需要手動(dòng)插入柱坐標(biāo)系，并使得坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)軸心與循環(huán)對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)軸心重合。在項(xiàng)目樹中右鍵點(diǎn)擊“坐標(biāo)系”，選擇插入坐標(biāo)系。點(diǎn)擊“模型->坐標(biāo)系->坐標(biāo)系”，在詳細(xì)信息框中進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。將“類型”設(shè)置為圓柱形，“原點(diǎn)”依據(jù)本人的設(shè)置參考進(jìn)行，本案例依據(jù)全局坐標(biāo)系進(jìn)行參考，由于該案例的循環(huán)對(duì)稱軸心穿過全局坐標(biāo)系原點(diǎn)，便直接將“原點(diǎn)X”、“原點(diǎn)Y”、“原點(diǎn)Z”均設(shè)置為0。調(diào)整主軸朝向，使得柱坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)軸與循環(huán)對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)軸重合，旋轉(zhuǎn)方向與循環(huán)對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)方向一致。此處設(shè)置主軸Z依據(jù)全局Y軸進(jìn)行定義，主軸Y保持默認(rèn)。界面操作如圖 10所示。
圖 10 Workbench Mechanical創(chuàng)建循環(huán)對(duì)稱參考坐標(biāo)系操作
添加循環(huán)邊界。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中的“模型->對(duì)稱->循環(huán)區(qū)域”，在詳細(xì)信息框中進(jìn)行詳細(xì)設(shè)置。選擇循環(huán)對(duì)稱低邊界和高邊界，需要注意此處需要完整選擇所有的低邊界-高邊界對(duì)，未被選擇的將默認(rèn)不進(jìn)行循環(huán)對(duì)稱操作，會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的正確性。選擇坐標(biāo)系，為上一步創(chuàng)建的坐標(biāo)系。界面操作如圖 11所示。
圖 11 Workbench Mechanical添加循環(huán)邊界操作
添加顯示擴(kuò)展。若希望在結(jié)果計(jì)算完成后，顯示完整的實(shí)體，而非一個(gè)循環(huán)對(duì)稱單元，需要添加顯示擴(kuò)展。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中“模型->對(duì)稱”，在詳細(xì)信息框中將“重復(fù)數(shù)量”設(shè)置為需要重復(fù)的數(shù)量，此案例是四分之一對(duì)稱模型，因此“重復(fù)數(shù)量”設(shè)置為4，“類型”設(shè)置為“極”，“方法”為完全。由于該案例旋轉(zhuǎn)單元每繞軸心旋轉(zhuǎn)90°重復(fù)一次，因此“Δθ”設(shè)置為90°。界面操作如圖 12所示。至此，完成對(duì)稱區(qū)域的設(shè)置。
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對(duì)于風(fēng)扇葉片、螺旋槳類型的產(chǎn)品模態(tài)分析，往往采用循環(huán)對(duì)稱的方式來進(jìn)行計(jì)算，這樣建立其中的一份，剩余的自動(dòng)擴(kuò)展計(jì)算就可以了，這樣可以極大的縮小網(wǎng)格數(shù)量，降低計(jì)算量。在ANSYS Workbench中如何設(shè)置操作設(shè)置循環(huán)對(duì)稱的方法呢？
在 ANSYS Workbench 中對(duì)風(fēng)扇葉片、螺旋槳等循環(huán)對(duì)稱結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)分析的步驟如下：
1. 幾何模型準(zhǔn)備
創(chuàng)建基礎(chǔ)扇區(qū)，在
對(duì)于三維實(shí)體，往往會(huì)遇到取對(duì)稱單元開展計(jì)算的情況。我們需要對(duì)實(shí)體設(shè)置邊界，此外在做結(jié)果顯示的時(shí)候也希望能對(duì)結(jié)果進(jìn)行顯示，能完整顯示實(shí)體的結(jié)果云圖，而非對(duì)稱單元的結(jié)果云圖。以下操作基于Workbench進(jìn)行。
首先對(duì)Workbench進(jìn)行設(shè)置。Workbench暫時(shí)默認(rèn)無法對(duì)模型進(jìn)行擴(kuò)展顯示，如果需要擴(kuò)展顯示整體模型，還需進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。打開Workbench，在主界面中依次選擇工具(Tool)-
一、問題描述
某型壓氣機(jī)輪 盤如圖1所示，其截面如圖2所示。盤上6個(gè)均壓孔均布。將葉片引起的離心效果均勻施加于輪、盤邊緣。
圖1 帶有均壓孔的壓氣機(jī)輪 盤
