ansys荷載邊界設(shè)置
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys荷載邊界設(shè)置的實(shí)例教程
1、空氣盒子與輻射邊界
1) 不同于HFSS，在HFSS 3D Layout中，空氣盒子及其上的輻射邊界是默認(rèn)存在的，不用專(zhuān)門(mén)添加。默認(rèn)情況下不顯示空氣盒子，用戶(hù)可點(diǎn)擊菜單欄設(shè)置。Layout-Draw HFSS Air Box，如下：
2) 如果需要修改空氣盒子設(shè)置，點(diǎn)擊菜單欄HFSS 3D Layout--HFSS Extents…，彈出Set HFSS Model Extent界面。
? Open Region：是否在空氣盒子表面使用輻射邊界或者PML邊界。勾選之后可選擇Radiation或PML邊界。需要注意的是，PML邊界只適用于長(zhǎng)方體，選擇PML邊界時(shí)，不要勾選Truncate model at ground Layers，且Horizontal Padding的值必須大于0。
? Extents：下方的各項(xiàng)設(shè)置決定空氣盒子的類(lèi)型和填充。
? Type：空氣盒子的形狀，Bounding Box表示長(zhǎng)方體，Conformal表示與PCB形狀一致。
? Dielectric下的Horizontal：表示PCB上的介質(zhì)層向外的擴(kuò)展因子。無(wú)單位時(shí)，表示按比例擴(kuò)展，比例基準(zhǔn)區(qū)X，Y中的較大值。有單位時(shí)，表示擴(kuò)展的絕對(duì)長(zhǎng)度。
? Airbox下的Horizontal：控制空氣盒子表面在X，Y方向離PCB有多遠(yuǎn)。擴(kuò)展原則同上。
? Vertical Positive和Negative：分別控制空氣盒子的上下表面里PCB有多遠(yuǎn)。Sync被選中時(shí)，Negative將與Positive保持一致。
展開(kāi) 循環(huán)對(duì)稱(chēng)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(chēng)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(chēng)的旋轉(zhuǎn)軸心重合。在項(xiàng)目樹(shù)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(lèi)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(chēng)軸心穿過(guò)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(chēng)的旋轉(zhuǎn)軸重合，旋轉(zhuǎn)方向與循環(huán)對(duì)稱(chēng)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(chēng)參考坐標(biāo)系操作
添加循環(huán)邊界。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹(shù)中的“模型->對(duì)稱(chēng)->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(chēng)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(chēng)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(chēng)單元，需要添加顯示擴(kuò)展。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹(shù)中“模型->對(duì)稱(chēng)”，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(chēng)模型，因此“重復(fù)數(shù)量”設(shè)置為4，“類(lèi)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(chēng)區(qū)域的設(shè)置。
展開(kāi) 
ansys荷載邊界設(shè)置的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
ansys荷載邊界設(shè)置的最新內(nèi)容
Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析7小時(shí)前
四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個(gè)分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開(kāi)始時(shí)，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開(kāi)始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。
圖 1 阻尼器幾何模型示意圖
4、模型設(shè)置：在頂面添加一個(gè) 30kg 的點(diǎn)質(zhì)量。創(chuàng)建一個(gè)遠(yuǎn)程點(diǎn)，剛性約束頂面的運(yùn)動(dòng)。使用 “多區(qū)域” 網(wǎng)格劃分方法對(duì)各部件劃分網(wǎng)格。
5、分析設(shè)置與邊界條件：固定阻尼器底面，對(duì)遠(yuǎn)程點(diǎn)施加 20000N 的水平力。假設(shè)工作載荷頻率在 1000Hz 至 1250Hz 之間，將響應(yīng)頻率設(shè)置為 500Hz 至 1500Hz，并添加 0.02 的阻尼系數(shù)。
定義分析設(shè)置和邊界條件。開(kāi)啟大變形并定義一些子步。在垂直方向上定義地球重力，并將小圓柱體向下移動(dòng) 3 毫米。由于流體的體積模量導(dǎo)致體積變化可忽略不計(jì)，可以假設(shè)體積守恒，大圓柱體的垂直運(yùn)動(dòng)應(yīng)為 3 毫米/402.6 ≈ 0.0075 毫米（圖3）。
（圖3：邊界條件示意圖）
5. 插入命令行以定義流體靜壓?jiǎn)卧?/div>
流-固耦合仿真（FSI）：計(jì)算流體域的流場(chǎng)壓力實(shí)時(shí)作用于固體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上，結(jié)構(gòu)的變形或振動(dòng)也反過(guò)來(lái)影響流體邊界的形狀及流動(dòng)狀況。
即在CFD模擬風(fēng)荷載的基礎(chǔ)上，將荷載數(shù)據(jù)傳遞至結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)（尤其是柔性構(gòu)件如幕墻、屋頂、索結(jié)構(gòu)）的變形與振動(dòng)響應(yīng)；結(jié)構(gòu)變形反過(guò)來(lái)又影響周?chē)鲌?chǎng)形態(tài)，形成雙向反饋循環(huán)。這種閉環(huán)反饋對(duì)于準(zhǔn)確分析風(fēng)致結(jié)構(gòu)變形、振動(dòng)疲勞乃至極端風(fēng)荷載下的結(jié)構(gòu)安全性至關(guān)重要。
Zemax OpticStudio 的版本必須為 Ansys Zemax OpticStudio Premium 或 Ansys Zemax OpticStudio Enterprise。不支持 Legacy Zemax OpticStudio。Lease 和 Paid-Up 兩類(lèi) Ansys Zemax 許可證均可用于使用該工具。
圖1 U形渡槽過(guò)水?dāng)嗝?【荷載&邊界設(shè)置】耦合接口選擇層流和固體力學(xué)，耦合類(lèi)型為結(jié)構(gòu)上的流體荷載，設(shè)置水流速為0.1m/s，在渡槽底面固結(jié)。
圖2 流固耦合類(lèi)型設(shè)置
【優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)設(shè)置】在COMSOL中設(shè)置拓?fù)鋬?yōu)化，然后設(shè)置最小應(yīng)變能和閾值體積上限為0.3和0.5。最大迭代次數(shù)為100次，優(yōu)化容差設(shè)置為0.001。
使用六面體主導(dǎo)網(wǎng)格方法對(duì)整個(gè)部件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，設(shè)置全局網(wǎng)格尺寸為 3 mm。為內(nèi)表面創(chuàng)建命名選擇，用于后續(xù)生成靜水壓流體單元。使用剖切視圖有助于選擇內(nèi)表面。
4. 施加邊界條件并定義分析類(lèi)型。 開(kāi)啟大變形，并定義若干子步。固定底面，在頂面施加 600 N 的壓力載荷。插入命令片段以創(chuàng)建靜水壓流體單元。這些單元的行為由理想氣體定律控制。
6、定義分析設(shè)置并指定邊界條件。固定底部部件，并將頂部部件向下移動(dòng)2毫米（圖2）。在O型圈與其他兩個(gè)部件之間定義接觸。開(kāi)啟大變形選項(xiàng)，并定義至少50個(gè)子步以確保收斂。
圖2. 邊界條件
7、運(yùn)行仿真并查看結(jié)果。該仿真基于二維軸對(duì)稱(chēng)模型進(jìn)行求解，在查看結(jié)果時(shí)，通過(guò)對(duì)稱(chēng)擴(kuò)展功能繞Y軸旋轉(zhuǎn)擴(kuò)展顯示為三維效果。
</p><p><br></p><p>如圖 2 所示，在模型上施加相關(guān)的熱邊界條件。假定茶壺內(nèi)的茶水溫度為 100°C。
如果AI能夠自動(dòng)在軟件中設(shè)置邊界條件，也是可以的，但是目前都是人工設(shè)置，畢竟我們?nèi)斯ぷ约河袝r(shí)候都搞不明天邊界條件如何設(shè)置，更何況AI來(lái)設(shè)置了.
目前網(wǎng)絡(luò)上最成功的AI設(shè)計(jì)莫過(guò)于發(fā)動(dòng)機(jī)的AI設(shè)計(jì)了，形如人體構(gòu)造的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，3D打印出來(lái)。當(dāng)然其結(jié)果是合理的。
