ANSYS中旋轉(zhuǎn)對稱分析的案例
ABAQUS案例-旋轉(zhuǎn)對稱子模型分析及旋轉(zhuǎn)對稱模型在溫度場和過盈裝配下的應(yīng)力位移分析與過約束檢查 ￥3
旋轉(zhuǎn)對稱分析可以大大降低工作量以及計算量，本實例（附件中inp文件）演示了在何種情況下以及如何采用旋轉(zhuǎn)對稱子模型進(jìn)行整結(jié)構(gòu)分析。本實例中采用了旋轉(zhuǎn)對稱子模型分析結(jié)構(gòu)在溫度場和過盈裝配下的應(yīng)力位移分布及計算過盈面總裝配作用力。并演示了如何避免過約束以及如何在局部坐標(biāo)系下查看應(yīng)力和位移。
旋轉(zhuǎn)對稱機械疲勞分析模塊Fe-safe/Rotate?
旋轉(zhuǎn)對稱機械疲勞分析模塊Fe-safe/Rotate?
1、模塊介紹
Fe-safe/Rotate?是fe-safe?基于旋轉(zhuǎn)對稱模型分析的附加模塊。可以采用軸對稱模型加速旋轉(zhuǎn)部件的FEA和疲勞分析。該模塊用于提供旋轉(zhuǎn)部件的，來自于單個靜態(tài)FE分析的完整周期的載荷定義。由單個載荷分析步，F(xiàn)e-safe/Rotate?產(chǎn)生一系列的附加應(yīng)力結(jié)果，就好像模型已經(jīng)通過一系列不同方向旋轉(zhuǎn)（或被周圍旋轉(zhuǎn)的負(fù)載模型）。
Fe-safe/Rotate?是實現(xiàn)采用軸對稱結(jié)構(gòu)有限元模型疲勞分析的理想工具，例如：輪轂、齒輪、軸承和轉(zhuǎn)軸等，同時也支持具有軸對程模型的單個組件，如凸輪的中心、曲軸的法蘭等。
2、功能介紹
●只需一個靜態(tài)有限元分析就可定義一個旋轉(zhuǎn)周期的疲勞；
●以一個載荷步為基礎(chǔ)，F(xiàn)e-safe/Rotate?產(chǎn)生一系列的額外應(yīng)力結(jié)果，就像該模型被旋轉(zhuǎn)一樣。
3、案例應(yīng)用
Fe-safe/Rotate?自動生成疲勞載荷定義。這由一系列描述旋轉(zhuǎn)，包含中間負(fù)荷（如果必要，由FE分析結(jié)果生成）的載荷分析步組成。疲勞載荷定義可以做必要的修改，例如包含縮放比例信息。如果希望的旋轉(zhuǎn)增量小于軸對稱模型的角度，F(xiàn)e-safe/Rotate?可以指示要考慮多個解決方案。每一個解決方案利用組件的軸對稱模型，需要單個靜態(tài)FE分析以便定義一個完整的旋轉(zhuǎn)載荷。
展開 在ansys中怎么施加對稱載荷
比如一個圓柱體如圖所示怎施加對稱載荷呢？
ANSYS workbench 循環(huán)對稱壓力容器靜力分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)壓力容器的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線性靜結(jié)構(gòu)分析步的建立
3、學(xué)習(xí)壓力容器分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)壓力容器對稱循環(huán)約束的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 壓力容器分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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ANSYS Workbench周期對稱模型的模態(tài)分析方法 ￥10
對于風(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)對稱的方式來進(jìn)行計算，這樣建立其中的一份，剩余的自動擴(kuò)展計算就可以了，這樣可以極大的縮小網(wǎng)格數(shù)量，降低計算量。在ANSYS Workbench中如何設(shè)置操作設(shè)置循環(huán)對稱的方法呢？
在 ANSYS Workbench 中對風(fēng)扇葉片、螺旋槳等循環(huán)對稱結(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，僅建模一個完整扇區(qū)（例如單個葉片及其對應(yīng)的輪轂部分）。
確保扇區(qū)的兩個邊界（起始面和終止面）與旋轉(zhuǎn)對稱軸形成的角度為 360°/n（n 為葉片總數(shù)）。例如，對于 6 葉片風(fēng)扇，單個扇區(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)對稱軸重合（即葉片繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)）。
2. 循環(huán)對稱設(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)對稱：右鍵點擊 Mesh → Insert → Cyclic Symmetry。
選擇循環(huán)對稱類型：
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)對稱軸。
3. 網(wǎng)格劃分優(yōu)化
網(wǎng)格控制，對葉片邊緣、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 ANSYS的APDL中如何旋轉(zhuǎn)模型 ￥1
然后，在局部坐標(biāo)系11中對圓通進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。操作完全同上。
也可參考此處鏈接：ansys中旋轉(zhuǎn)模型
最后是如何變回原始坐標(biāo)系？
Ansys Zemax | 如何圍繞空間中的任何點旋轉(zhuǎn)任何元素
可以通過在第6行中輸入值來選擇任何旋轉(zhuǎn)軸點。
圖 17: 鏡頭編輯器顯示一個完全通用的旋轉(zhuǎn)軸。
我們也可以從配對的角度來思考透鏡編輯器中發(fā)生了什么。第6和第8行帶我們到旋轉(zhuǎn)軸點。第11行和第13行也是這樣，在鏡頭之后。第7行和第12行是一對，在鏡頭2上執(zhí)行傾斜和偏心，然后在鏡頭后反轉(zhuǎn)它們。
圖 18: 鏡頭編輯顯示傾斜和偏心用于鏡頭2繞中心20毫米以上的點旋轉(zhuǎn)7°。
以下是設(shè)置的逐行分解:
在第5行之后，我們在光學(xué)系統(tǒng)的軸上的A點(見圖16)。
第6行應(yīng)用從A到旋轉(zhuǎn)軸點所需的厚度、傾斜和/或偏心。在這個例子中，我們沿著鏡頭中心的軸移動了1.5毫米，然后沿著Y軸移動了20毫米到達(dá)樞軸點。
第7行應(yīng)用偏心和傾斜的鏡頭元素。在這個例子中，我們在Tilt About X中輸入了一個7度的值。
第8行反轉(zhuǎn)了用于到達(dá)樞軸點的運動。這就把我們帶回到鏡頭的前面。這一行中的值是使用拾取程序自動計算的。所有拾取器都設(shè)置為第6行，比例因子為-1。還要注意，“Order”標(biāo)志被設(shè)置為1。
第9和10行定義透鏡 2。
第11行返回到軸心點。這一行中的值是通過設(shè)置坐標(biāo)返回到第7行自動計算的(請參見圖7設(shè)置坐標(biāo)返回)。
第12行反轉(zhuǎn)鏡頭2的傾斜和偏心。這些值是使用拾取器自動計算的。所有拾音器設(shè)置為7號線，比例因子為-1。注意，“Order”標(biāo)志被設(shè)置為1。
第13行從樞軸點返回到點A。值是使用坐標(biāo)返回到第6行自動計算的。
同樣的方法可以用于任何光學(xué)元件，使元件相對于任何坐標(biāo)系偏心和傾斜。
最后要注意的是，一旦離軸軸心點設(shè)置好了，我們就可以隱藏這些行。當(dāng)我們不想經(jīng)常改變樞軸點位置時，這簡化了鏡頭編輯器。圖19顯示了簡化的鏡頭編輯器。
展開 hypermesh-ansys聯(lián)合仿真-2D軸對稱橡膠密封分析 ￥3
密封結(jié)構(gòu)為環(huán)形軸對稱，蓋板將黑色橡膠圈壓向底部的帶槽基座上，靠橡膠變形回彈與上蓋板和下基座之間的接觸壓力（密封應(yīng)力）來阻止流體穿過密封界面。蓋板和基座材質(zhì)都是結(jié)構(gòu)鋼，彈性模量為210000MPa，泊松比為0.3；橡膠圈材質(zhì)為邵氏硬度75度的EPDM橡膠。本文采用單位制為mm，N，t，s，MPa。
通過hypermesh建立有限元模型設(shè)置求解控制輸入到ANSYS進(jìn)行求解：
基礎(chǔ)知識：旋轉(zhuǎn)機械中的階次分析
現(xiàn)代工業(yè)體系中，無論大到汽車、小到鐘表都涉及到旋轉(zhuǎn)機械，當(dāng)這些旋轉(zhuǎn)機械處于運動狀態(tài)時，其本身或與之關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生一定幅值的噪聲信號，當(dāng)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，相應(yīng)幅值也會隨之變化。一般從噪聲信號的測試結(jié)果看，噪聲信號所對應(yīng)的頻率總是轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)頻）的倍數(shù)，這種倍數(shù)關(guān)系即是階次。
什么是階次
階次主要針對旋轉(zhuǎn)機械，它代表的意義是旋轉(zhuǎn)部件每旋轉(zhuǎn)一圈某事件發(fā)生的次數(shù)。作為一個處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的部件，它會產(chǎn)生一定幅值的響應(yīng)（振動或/和噪聲）。隨著轉(zhuǎn)速的變化，這個響應(yīng)也會發(fā)生變化。這個階次響應(yīng)與轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)頻之間有對應(yīng)關(guān)系。確切地說階次是轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)頻的倍數(shù)，對轉(zhuǎn)速保持不變。獨立于軸的實際轉(zhuǎn)速，是參考軸轉(zhuǎn)速的倍數(shù)或者分?jǐn)?shù)。而結(jié)構(gòu)的振動噪聲響應(yīng)通常出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速的倍數(shù)或者分?jǐn)?shù)處，也就是這些階次處。
為什么要關(guān)心階次
旋轉(zhuǎn)部件產(chǎn)生的響應(yīng)大多數(shù)情況下都與特定的階次（當(dāng)然還有共振頻率產(chǎn)生的響應(yīng)）相關(guān)，在特定的階次上會出現(xiàn)相應(yīng)的響應(yīng)。旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的每一個零部件（如曲軸、傳動齒輪、發(fā)動機活塞、輪胎等）對系統(tǒng)的振動噪聲Overall level 都有貢獻(xiàn)。階次分析幫助確定每一個獨立零部件對Overalllevel 有多大的貢獻(xiàn)。
同時，階次分析也能夠幫助工程師確定問題來源。
展開 復(fù)合材料有限元分析中慎用對稱性！
圖10 45°層（施加對稱約束）
同理，-45度鋪層也有類似的問題。
當(dāng)你的有限元模型關(guān)心的恰巧是對稱面上或者對稱面附近的力學(xué)響應(yīng)時，上述復(fù)合材料對稱模型就是完全錯誤的，這種情況下的對稱簡化反倒是弄巧成拙。可惜的是，此類模型在期刊論文、學(xué)位論文里層出不窮。
看到這里，是不是感覺背后有股涼意襲來，不要害怕，接下來再賜幾個開拓理由。
【特殊情況1】
并非所有的復(fù)合材料層壓結(jié)構(gòu)都不能使用對稱性，如果你的模型中僅有0°層和90°層，是可以使用對稱性的。
【特殊情況2】
如果層壓板中含有±45°之類的非0°層和非90°層，當(dāng)厚度方向鋪層序列為對稱鋪層時，可以使用沿厚度對稱的二分之一模型，但是不能進(jìn)一步使用相對于面內(nèi)對稱的四分之一或者八分之一模型。
【特殊情況3】
當(dāng)層壓板有限元模型中含有±45°之類的非0°層和非90°層，但你所關(guān)心的響應(yīng)位置遠(yuǎn)離對稱面時，也可以近似使用面內(nèi)對稱約束。
另外再閑扯幾句，各向同性材料結(jié)構(gòu)有限元模型中，結(jié)構(gòu)的幾何、邊界約束、載荷均關(guān)于某個平面有對稱性，模型采用的完整有限元模型，計算結(jié)果也有可能不對稱。這種情況下，還要檢查網(wǎng)格是否也關(guān)于某個平面對稱，最終參與計算的是網(wǎng)格，而非幾何，幾何對稱而網(wǎng)格不對稱，計算結(jié)果也可能不對稱噠。
以上為個人經(jīng)驗之談，不當(dāng)之處，歡迎批評指正！
敬請關(guān)注
復(fù)合材料力學(xué)公眾平臺舉行的抽獎活動即將結(jié)束，名額有限，中獎情況將于2019年3月11日中午揭曉，點擊以下鏈接參與抽獎。
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【聲明】：本文由作者首發(fā)復(fù)合材料力學(xué)公眾平臺，授權(quán)技術(shù)鄰學(xué)院轉(zhuǎn)發(fā)。原文鏈接如下：
復(fù)合材料有限元分析中慎用對稱性！
展開 ANSYS中的AROTAT命令——繞軸旋轉(zhuǎn)線生成面
1.命令格式
AROTAT, NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6, PAX1, PAX2, ARC, NSEG
其中，
NL1, NL2, NL3, NL4, NL5, NL6：待旋轉(zhuǎn)線的線號，最多可由鍵盤輸入6條線的線號，這些線必須是不間斷的。待旋轉(zhuǎn)線必須與旋轉(zhuǎn)軸在同一個平面內(nèi)。如果NL1=P，則激活圖形拾取功能，忽略命令的其它內(nèi)容。若NL1=ALL，則旋轉(zhuǎn)所有選擇的線。此外，NL1也可以是組件名。
PAX1, PAX2：定義旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)鍵點號，兩關(guān)鍵點的連線即為旋轉(zhuǎn)軸。
ARC：轉(zhuǎn)動的弧長（角度表示），PAX1-PAX2矢量的右手法則方向為旋轉(zhuǎn)正方向。默認(rèn)360度。
NSEG：旋轉(zhuǎn)生成的面數(shù)。默認(rèn)90度一個面，旋轉(zhuǎn)360度即生成四個圓柱面。
注：繞軸旋轉(zhuǎn)線生成圓柱面。旋轉(zhuǎn)過程中會生成相關(guān)的線和關(guān)鍵點，并相應(yīng)的指定最小的可用編號。
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基于Ansys Workbench的大變形旋轉(zhuǎn)分析 ￥14.9
一 分析背景
塑料齒輪、棘輪或者卡扣結(jié)構(gòu)，往往伴隨著大變形、旋轉(zhuǎn)位移、高泊松比等情況。仿真中的難題主要有：
1.如何方便地施加旋轉(zhuǎn)位移？
2.如何處理大變形、高泊松比導(dǎo)致的網(wǎng)格畸變？（網(wǎng)格，接觸算法，非線性算法，單元類型等）
3.如何后處理？（力矩提取，應(yīng)變處理）
本案例做了以下模型（簡陋又不失細(xì)節(jié)的模型），黃色塊繞著圓柱中心轉(zhuǎn)動，綠色的齒受到擠壓。仿真計算齒能承受的最大破壞力矩，或者安全情況下所能承受的力矩。
圖一 塑料齒輪模型
二 分析過程
注意，在這個模型中，我把所有能夠提高收斂性的方法都加上了。一般情況下是不需要的。
2.1 建模及幾何設(shè)置
模型如圖一，然后設(shè)置Geometry的Element Control為Manual。
然后設(shè)置幾何體為減縮積分模型（主要針對大變形幾何）。
圖二 手動單元控制
展開 ANSYS壓氣機輪 盤結(jié)構(gòu)（周期對稱）分析-附命令流
將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)21度
VSBW,ALL !將所有體用當(dāng)前工作平面分割
wprot,,,9 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)9度
VSBW,ALL !將所有體用當(dāng)前工作平面分割
wprot,,,9 !將工作平面繞工作平面Y軸旋轉(zhuǎn)9度
VSBW,ALL !將所有體用當(dāng)前工作平面分割
LDELE,52,,,1 !刪除軸線
CSYS,1 !將激活坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到總體柱坐標(biāo)系
VSEL,S,LOC,X,180,220 !選擇徑向位置與均壓孔相同的體
CM,HOLEVOL,VOLU !用這些體創(chuàng)建名為HOLEVOL的組件，便于后面引用
ALLSEL
VPLOT !顯示體
SAVE
!定義周期對稱分析選項
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' !指定周期對稱分析選項
!對盤扇區(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)系對齊
wprot,30
wpoff,200 !作平面原點移至均壓孔圓心位置
CSWPLA,11,1 !在工作平面原點創(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 !
展開 ANSYS2021R1軸承旋轉(zhuǎn)計算分析 ￥15
ANSYS2021R1軸承旋轉(zhuǎn)計算分析
如圖所示滾珠軸承，對滾珠軸承在正常運轉(zhuǎn)過程中位移及應(yīng)力狀態(tài)分析。
汽車CFD分析中，車輪旋轉(zhuǎn)不同模擬方法的比較研究
因此，車輪空氣動力學(xué)研究在車輛空氣動力學(xué)中起著重要作用。車輪旋轉(zhuǎn)是駕駛過程中車輪最突出的特征。前人的研究表明，車輪旋轉(zhuǎn)對氣動阻力，通風(fēng)阻力和流場結(jié)構(gòu)有顯著影響。由于車輪旋轉(zhuǎn)在車輛空氣動力學(xué)中的重要性，有必要選擇精確的車輪旋轉(zhuǎn)模擬方法，以確保數(shù)值結(jié)果的準(zhǔn)確性。
目前常用的是三輪旋轉(zhuǎn)模擬方法：移動壁（MW），多參考框架（MRF）和滑動網(wǎng)格（SM）。在一些以前的文獻(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)MW和MRF都可能帶來一些誤差，并且SM在這些方法中具有最高的精度。到目前為止，雖然已有一些文獻(xiàn)對這三種方法進(jìn)行了比較，但他們一般都進(jìn)行了定性分析。
定量分析或?qū)φ`差的深入研究都是不充分的。 SM方法只知道它消耗了太多的計算資源，但定量描述沒有明確表達(dá)。另外，在升力和通風(fēng)阻力方面，三種方法的比較研究幾乎是空白。本文將比較兩種不同車型的三種旋轉(zhuǎn)仿真方法：快背式和a notchback DrivAer，并對結(jié)果進(jìn)行深入分析，以探索誤差和流體機理。實驗數(shù)據(jù)也用于相關(guān)性。最后，將結(jié)合這些方法評估這些方法的適用性。
數(shù)值設(shè)定幾何和網(wǎng)格
在本文中，選擇了兩種不同的車型。一個是全尺寸通用快背轎車（沒有鏡子和光滑的車身底板），另一個是40％縮放的notchback DrivAer（帶鏡子和光滑的車身底板）。轎車型號長4.32米，寬1.66米，高1.15米。正面投影面積為1.82平方米。 DrivAer模型的長度為1.85米，寬度為0.70米，高度為0.57分鐘。這兩個模型可以在圖1中看到。
車輪半徑分別為0.311米和0.127米。帶有不同輪輻形狀的5輻式開放式輪圈，適用于這兩款車型。此外，為了進(jìn)行MRF和SM模擬，必須通過界面夾住輪輻區(qū)域。輻條區(qū)域和接觸面片如圖2所示。計算域選擇長度為11 L（模型前4 L），高度為8 H，寬度為12 W，以避免邊界干擾和堵塞率限制在1％。
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