ansys子模型分析的案例
ANSYS子模型分析的一般步驟-實例講解
作者：張應遷
子模型簡介
子模型是得到模型部分區域中更加精確解的有限單元技術。在有限元分析中往往出現這種情況，即對于用戶關心的區域，如應力集中區域，網格太疏不能得到滿意的結果，而對于這些區域之外的部分，網格密度已經足夠了。如圖1所示。
圖1 輪轂和輪輻的子模型 a)粗糙模型，b)疊加的子模型
要得到這些區域的較精確的解，可以采取兩種辦法：(a)用較細的網格重新劃分并分析整個模型；(b)只在關心的區域細化網格并對其分析。顯而易見，方法(a)太耗費機時，方法(b)即為子模型技術。
子模型方法又稱為切割邊界位移法或特定邊界位移法。切割邊界就是子模型從整個較粗糙的模型分割開的邊界。整體模型切割邊界的計算位移值即為子模型的邊界條件。
子模型基于圣維南原理，即如果實際分布載荷被等效載荷代替以后，應力和應變只在載荷施加的位置附近有改變。這說明只有在載荷集中位置才有應力集中效應，如果子模型的位置遠離應力集中位置，則子模型內就可以得到較精確的結果。
ANSYS并不限制子模型分析必須為結構（應力）分析。子模型也可以有效地應用于其他分析中。如在電磁分析中，可以用子模型計算感興趣區域的電磁力。
除了能求得模型某部分的精確解以外，子模型技術還有如下幾個優點：
? 它減少甚至取消了有限元實體模型中所需的復雜的傳遞區域。
? 它使得用戶可以在感興趣的區域就不同的設計（如不同的圓角半徑）進行分析。
? 它幫助用戶證明網格劃分是否足夠細。
值得注意的是，使用子模型也有一些限制條件具體如下：
? 只對體單元和殼單元有效。
? 子模型的原理要求切割邊界應遠離應力集中區域。
展開 ANSYS_WORKBENCH子模型分析技術
ANSYS_WORKBENCH子模型分析技術
ANSYS Workbench子模型分析實例
在WB19.0中使用子模型方法進行求解一般步驟如下：
1．創建幾何模型；
2．創建子模型分析項目，如圖18-2所示，單擊Geometry右鍵選擇Duplicate復制幾何模型；
3．在子模型分析項目中進行切分，獲得子模型分析的局部幾何體；
4．完成粗糙網格的整體模型的求解；
5．將求解結果與子模型分析項目進行數據共享，同時加載到子模型切割邊界，如圖2所示，設置整體分析項目下Solution到子模型Setup中的連接；
6．在子模型分析項目中細化網格完成更為精確地求解；
7．結果后處理。
圖2 創建分析項目和數據連接
子模型分析實例—直角支撐結構應力分析
本例以直角支撐機構為分析對象，為讀者詳細介紹如何使用WB19.0進行子模型方法的應用，通過每一步的操作設置以及最終分析結果對比，使讀者能夠更好的掌握該方法的使用。
1. 問題描述
如圖3所示直角支撐板結構，厚度為10mm，其過渡圓角為8mm，分析在受到豎直向下的掛載力作用時結構的整體應力分布情況。
圖3 直角板幾何示意圖
2. 幾何建模
幾何體建模分為兩部分內容，分別為整體幾何建模和子模型局部幾何體建模，下面分別作介紹。
1．整體幾何建模
（1）進入DM編輯窗口建立幾何模型，如圖4所示為幾何模型草圖，各長度按照圖中給定的進行繪制。
圖4 幾何草圖
（2）退出草圖編輯，依次單擊菜單欄中的ConceptàSurfaces From Sketches，生成幾何面，然后在其詳細設置窗口中的Thickness輸入10mm，完成后單擊Generate生成模型，如圖5所示。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的子模型分析技術
【問題背景】
在經典界面中有子模型分析技術，那么這種技術能否在WB中使用呢？
答案是肯定的。
本算例說明如何在WB中使用子模型技術。
【問題描述】
一塊開孔薄板，左邊固定，右邊施加1MPa的拉力，求板中的最大應力。
【問題分析】
該問題中存在應力集中，應力集中發生在孔的上下邊沿。
為了得到應力的收斂值，需要對應力集中點反復加密網格，然后對整個板進行計算。對于簡單的問題而言，這種方法是可以的。但是如果板很復雜，這樣反復計算耗時很長。
比較合理的方法是使用子模型法。
經典界面中子模型法操作復雜，而WB則對子模型法提供了完美的支持。本算例說明如何在WB中用子模型法進行操作。
WB中，首先創建粗糙模型并進行分析；
然后拷貝粗糙模型分析系統得到子模型分析系統，并建立粗糙模型與子模型分析系統的關系；
接著修改子模型分析系統中的幾何模型，只取與應力集中點周圍的部分幾何體；
然后導入粗糙模型在切割邊界處的位移，根據此來計算子模型的應力；
對子模型反復加密網格，就可以得到應力集中點的精確解。
【求解過程】
1.分析粗糙模型。
（1）創建靜力學分析系統。
（2）創建幾何模型。
選擇長度單位是毫米，創建一個草圖
然后根據該草圖形成面體。
并設置對該面體進行2D分析。
（3）劃分網格。
自動劃分。此時使用粗糙的網格劃分。
（4）定義邊界條件。
固定左邊線。
右邊線施加1Mpa的均布載荷。
（5）求解并查看應力。
得到X方向的正應力如下圖。
可見，在孔的上下兩邊，應力最大,為2.7Mpa。
那么真正的最大應力是多少呢？
下面使用子模型加密得到。
2.分析子模型。
展開 
ANSYS知識普及9——AWB如何添加子模型（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網上；
2、如侵犯知識產權，請聯系ANSYS專家本人或者技術鄰，我將第一時間刪除。
小技巧：加本人關注，可以及時觀看本人發布的技術貼
背景介紹
前段時間，看見“MoreGuo”發了一貼“ANSYS加載預變形的分析例子”，非常好。利用子模型加載預變形，
該貼鏈接為http://www.yqgqt.org.cn/content/post/282973。
剛好最近自己也在做這方面的內容。但該貼缺少子模型技術的操作流程。百度了一下，特轉載。
以下內容轉自宋博士的博客“基于ANSYS WORKBENCH的子模型分析技術”
該貼鏈接為http://blog.sina.com.cn/s/blog_9e19c10b0102v7xd.html
借花獻佛，供大家借鑒參考。
【問題背景】
在經典界面中有子模型分析技術，那么這種技術能否在WB中使用呢？
答案是肯定的。
本算例說明如何在WB中使用子模型技術。
【問題描述】
一塊開孔薄板，左邊固定，右邊施加1MPa的拉力，求板中的最大應力。
【問題分析】
該問題中存在應力集中，應力集中發生在孔的上下邊沿。
為了得到應力的收斂值，需要對應力集中點反復加密網格，然后對整個板進行計算。對于簡單的問題而言，這種方法是可以的。但是如果板很復雜，這樣反復計算耗時很長。
展開 子模型法在ANSYS Composite PrepPost（ACP）復合材料分析中的應用
本文首先以ANSYS Workbench子模型法及其應用意義進行說明，而后簡述ANSYS Composite PrepPost（ACP）在復合材料中的應用的一般基本流程，最后給出子模型法在ACP分析中如何實現進行簡要概述說明。
全文共分為三個部分，本部分主要進行最后一部分的子模型法在ACP分析中如何實現的基本操作的概要說明，其他兩部分可參見文后鏈接。
子模型在ACP復合材料應用流程操作簡例
(1) 子模型分析首先需要對整體模型進行子模型切割，如圖1所示在DM模塊中創建整體模型，并進行切割邊界。
展開 Abaqus子結構與子模型分析技術 附ABAQUS結構工程分析及實例詳解文檔下載
02
—
子模型
鋼架分析模型
如果已經完成了一個結構分析，想要用更精細化的模型來研究該結構的局部響應，那么我們可以使用子模型分析技術來完成這個想法。
子模型是整體模型的局部區域，它可以具有更精細的幾何結構或網格劃分，通過將整體分析中截斷面上的載荷或位移傳遞給子模型邊界的方法，來驅動子模型進行分析。
子模型使用不同的單元并增加了8顆螺栓
在此鋼架分析的案例中，整體模型中沒考慮細節連接形式，采用了比較粗糙的S4R殼單元，而在子模型里我們采用精細化的幾何結構和網格，將螺栓連接考慮在內，單元類型都采用C3D8I實體單元，子模型的第一個分析步施加螺栓預緊力，第二個分析步施加子模型邊界驅動。
子模型邊界驅動方式分為基于節點的驅動（通過Load模塊BC-Submodel設置）和基于面的驅動（通過Load模塊Load-Submodel設置）。相較于整體模型，局部（子模型區域）剛度變化較大時宜采用基于面的驅動，但它只支持實體-實體單元，且僅在靜力學分析中可以使用；基于節點的驅動使用范圍較廣，支持多種單元類型之間的驅動，其中就包括此鋼架分析中使用的殼-實體單元，并且可以在Standard/Explicit之間的相互驅動；同一個子模型中兩種驅動方式可以混合使用。
展開 Abaqus子結構與子模型分析技術-2個工程案例 ￥99.99
子模型是整體模型的局部區域，它可以具有更精細的幾何結構或網格劃分，通過將整體分析中截斷面上的載荷或位移傳遞給子模型邊界的方法，來驅動子模型進行分析。
子模型使用不同的單元并增加了8顆螺栓
在此鋼架分析的案例中，整體模型中沒考慮細節連接形式，采用了比較粗糙的S4R殼單元，而在子模型里我們采用精細化的幾何結構和網格，將螺栓連接考慮在內，單元類型都采用C3D8I實體單元，子模型的第一個分析步施加螺栓預緊力，第二個分析步施加子模型邊界驅動。
子模型邊界驅動方式分為基于節點的驅動（通過Load模塊BC-Submodel設置）和基于面的驅動（通過Load模塊Load-Submodel設置）。相較于整體模型，局部（子模型區域）剛度變化較大時宜采用基于面的驅動，但它只支持實體-實體單元，且僅在靜力學分析中可以使用；基于節點的驅動使用范圍較廣，支持多種單元類型之間的驅動，其中就包括此鋼架分析中使用的殼-實體單元，并且可以在Standard/Explicit之間的相互驅動；同一個子模型中兩種驅動方式可以混合使用。
多圖層顯示計算結果
同一圖層顯示整體模型和子模型來檢查驅動邊界
子模型位移云圖和螺栓應力
子模型支持多層級分析，即一個子模型可以作為后續子模型的整體模型來使用，所以這個技術在跨尺度分析中也會用到；另外，我們知道，因邊界條件的不確定性導致的誤差是有限元分析里最主要的、最難搞定的一類誤差，而子模型由于具有邊界驅動的優勢，也常出現在高精度有限元仿真中，用來克服邊界誤差。
展開 干貨 | ANSYS Workbench子模型技術應用方法
子模型是得到模型部分區域中更加精確解的有限單元技術。在有應力集中區域，網格太疏不能得到滿意結果，要得到這些區域較精確的解，可采取兩種方法：一種是用較細的網格重新劃分并分析整個模型；另一種是只在關心區域細化網格并對其分析。前一種方法需要的計算機資源高，同時計算時間長，后一種方法即為子模型技術。本文介紹ANSYS Workbench中子模型技術具體應用方法。
1.創建分析模塊
打開Workbench后，雙擊Toolbox中的靜力學分析模塊Static Structure，如圖1所示。
圖1 創建靜力學分析模塊
2.完整模型靜力學分析
分析對象底面固定約束，上頂面受10000N壓力，網格采取自動劃分，提取應力分布結果如下圖所示，最大應力值為36.884MPa。
展開 干貨 | ANSYS Workbench子模型技術應用方法
子模型是得到模型部分區域中更加精確解的有限單元技術。在有應力集中區域，網格太疏不能得到滿意結果，要得到這些區域較精確的解，可采取兩種方法：一種是用較細的網格重新劃分并分析整個模型；另一種是只在關心區域細化網格并對其分析。前一種方法需要的計算機資源高，同時計算時間長，后一種方法即為子模型技術。本文介紹ANSYS Workbench中子模型技術具體應用方法。
1.創建分析模塊
打開Workbench后，雙擊Toolbox中的靜力學分析模塊Static Structure，如圖1所示。
圖1 創建靜力學分析模塊
2.完整模型靜力學分析
分析對象底面固定約束，上頂面受10000N壓力，網格采取自動劃分，提取應力分布結果如下圖所示，最大應力值為36.884MPa。
展開 ANSYS網絡培訓 ANSYS 17.0工作流程和求解器進展（HPC、CMS+RBD、梁、子模型技術等）
培訓時間：
2016年6月14日
14:00 - 15:00
本次網絡培訓將為您介紹ANSYS 17.0工作流程和求解器進展，具體如下：模型網格處理技術又有很大的進展，涵蓋幾何、網格、復雜截面梁單元、復合材料建模，以及變形后的網格生成幾何。
ANSYS通過收購MultiPlas，巖土材料極大豐富，涵蓋Cam-clay、Mohr-Coulomb、Jointed Rock、Drucker-Prager concrete等巖土本構，從而更加有效解決土壤、巖石、顆粒、混凝土、砌體等非線性結構力學問題，對于眾多的土木行業用戶是最大的福音。 新的分布式并行求解技術全面支持Lanczos特征求解器，使得動力學求解規模和速度大幅提升，加速10倍以上。 ANSYS HPC計算效率大幅提升，有效使用更多的計算機內核參與計算。
CMS技術用于剛體動力學，使得剛柔混合動力學求解規模和速度大幅提升。
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基于子模型-全局模型技術的微動疲勞Abaqus有限元分析
本說明書首次提出了基于子模型和全局模型技術的微動疲勞有限元模擬方法，并利用晶體塑性有限元方法模擬了pad和軸向體應力作用下specimen的微動疲勞過程，并根據等效塑性應變分布云圖識別出模型內部和接觸表面最先發生起裂的薄弱部位。我們所提出的方法考慮了試樣晶粒尺寸、形態和組構等細觀特征，克服了宏-細觀尺度耦合問題，可從物理層面分析試樣的微動疲勞特征并預測其初始起裂壽命。
本計算任務書主要說明了利用Abaqus軟件完成的300次循環加載的微動疲勞模擬結果。
2 仿真計算采用的設備基本情況（CPU、內存等）
計算采用移動工作站Dell Precision 7550，CPU為至強W-10885M四核處理器；內存為128GB。
3 計算模型的處理技術
（1）子模型-全局模型耦合技術
（2）晶體塑性有限元模擬技術
圖1 計算模型設計（a為接觸半寬）
計算模型采用了子模型-全局模型耦合技術。模型尺寸如圖1所示。
子模型微動疲勞模擬技術可歸納為如下步驟：(a)第一步，分別建立粗網格全局模型和局部區域細化的子模型，并沿子模型邊界部位切割全局模型；(b)第二步，對宏觀全局模型進行微動疲勞分析，并保存子模型邊界附近的分析結果；(c)第三步，定義子模型邊界，設置各個分析步中的驅動變量(driven variables)，并對細觀子模型進行微動疲勞分析；(d)第四步，比較全局模型和子模型在子模型邊界附近的分析結果，驗證子模型設置的有效性。
4 方法計算的機時耗費情況
計算耗費時間約20個小時。
5仿真計算的結果分析
圖2 豎向荷載作用下，試驗的(a)全局模型, (b)子模型區域范圍內的全局模型, (c)子模型Mises應力云圖和(d) 底部邊界應力曲線。
展開 ABAQUS案例-旋轉對稱子模型分析及旋轉對稱模型在溫度場和過盈裝配下的應力位移分析與過約束檢查 ￥3
旋轉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對稱子模型進行整結構分析。本實例中采用了旋轉對稱子模型分析結構在溫度場和過盈裝配下的應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系下查看應力和位移。
子模型分析 原創案例
子模型分析
子模型是得到模型部分區域中更加精確解的有限單元技術。
使用情形：用戶關心的區域，如應力集中區域，網格太疏不能得到滿意結果，而對于這些區域之外的部分，網格密度已經足夠了。
原理：子模型方法又稱為切割邊界位移法或特定邊界位移法。切割邊界就是子模型從整個較粗糙的模型分隔開的邊界，整體模型切割邊界的計算位移值即為子模型的邊界條件。子模型基于圣維南原理。
由于模型尺寸問題，應力集中問題無法解決。
解決方法：
分析包含網格的全局模型得到對應的位移場分布
創建關系區域的局部模型，得到1中的變形作為邊界條件，以便精確求解
使用ansys Workbench 可以共用材料參數，傳遞結果。將全模型的solution鏈接到子模型的setup中。
使用Comsol也可以做類似的操作，設置參考下圖
歡迎關注微信公眾號：揚聲器系統設計與仿真
展開 Abaqus子模型分析實例 ￥19.89
工程分析中，我們有時候往往需要對特殊部位進行細節詳細分析（如連接區），為了提高計算精度通常我們會采用細化單元的方式進行，但是對于整個模型（如全機，或整個機翼）如果采取精細化建模方法會導致網格數量非常龐大極大影響計算效率，所以本文介紹一種子模型的分析方法來解決此問題。
分析結果對比（主要是說明子模型設置方法，因此未對機翼進行網格細化處理）：
