ANSYS網(wǎng)格無關性分析的案例
利用FLUENT參數(shù)化分析網(wǎng)格無關性
本教程將通過一個簡單的管道內流體流動實例來說明利用FLUENT參數(shù)化分析來進行網(wǎng)格無關性測試。
1 啟動Workbench并建立分析項目
（1）在Windows系統(tǒng)下執(zhí)行“開始”→“所有程序”→ANSYS 19.2→Workbench命令，啟動Workbench 19.2，進入ANSYS Workbench 19.2界面。
（2）雙擊主界面Toolbox（工具箱）中的Analysis systems→Fluid Flow（Fluent）選項，即可在項目管理區(qū)創(chuàng)建分析項目A。
2 導入幾何體
（1）在A2欄的Geometry上單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Import Geometry→Browse命令，此時會彈出“打開”對話框。
（2）在彈出的“打開”對話框中選擇文件路徑，導入幾何體文件。
3 劃分網(wǎng)格
（1）雙擊A3欄Mesh項，進入Meshing界面，在該界面下進行模型的網(wǎng)格劃分。
（2）依次右鍵選擇模型入口邊界和出口邊界，在彈出快捷菜單中選擇Create Named Selection，彈出Selection Name對話框，輸入名稱inlet和outlet，單擊OK按鈕確認。
（3）右鍵單擊模型樹中Mesh選項，依次選擇Mesh→Insert→Sizing。Geometry選擇管道進出口邊緣，Type選擇Number of Divisions，在Number of Divisions中輸入20。
（5）單擊鼠標左鍵選擇Number of Divisions前的方框，顯示P字樣。同樣，選擇Mesh中Statistics里的Nodes和Elements，選擇三個計算參數(shù)。
展開 淺談有限元仿真中的網(wǎng)格無關性
有限元仿真的必要步驟
從有限元分析的原理上看，網(wǎng)格劃分的越細密，求解結果的精度越高。但在實際工程的設計和應用中，網(wǎng)格數(shù)量的急劇增加會導致計算的時間成本大幅增加，而且當網(wǎng)格數(shù)量達到一定數(shù)量后，計算精度的提高并不明顯。因此，在工程應用中，應選擇滿足計算精度的網(wǎng)格，要對模型不同部位的重要程度進行區(qū)分，關鍵部位和關鍵節(jié)點需要提高計算精度，可以選擇細化網(wǎng)格，而遠離約束和載荷的部位或受約束和載荷影響較小的部位可適當選擇較為粗糙的網(wǎng)格進行離散，將有限的資源和時間用到結構的關鍵部位和節(jié)點。
網(wǎng)格無關性的概念
1. 對劃分的網(wǎng)格進行細化
這是一種提高結構模型計算精度的有效途徑，但隨之而來的是對計算效率和精度與計算時間的平衡，大多數(shù)計算機的軟硬件性能都有一定限制，需要選擇合適網(wǎng)格劃分方法和網(wǎng)格數(shù)量，用較低的計算成本獲得盡可能理想的結果。
2. 獲得網(wǎng)格無關的解是國際學術界接受數(shù)值計算論文的基本要求
在求解過程中，通常保持約束和載荷不變，逐步細化網(wǎng)格，對模型計算，比較不同數(shù)量網(wǎng)格條件下的計算結果，判斷結果與網(wǎng)格的無關性。
展開 淺談有限元仿真中的網(wǎng)格無關性 附有限元仿真實踐原理下載
從數(shù)值上來看，隨著網(wǎng)格數(shù)量增大，參數(shù)的數(shù)值解越來越趨向于定值，且從四十萬網(wǎng)格到八十萬網(wǎng)格相鄰兩數(shù)據(jù)相差約為4%；從八十萬網(wǎng)格到一百六十萬網(wǎng)格相鄰兩數(shù)據(jù)相差約為1%；故可認為此時的數(shù)值仿真結果已經(jīng)收斂，網(wǎng)格無關性驗證完畢。
關于網(wǎng)格無關性的驗證，你學會了嗎？
下載地址：有限元仿真實踐原理
ANSYS教學視頻| Fluent Meshing 革命性網(wǎng)格生成界面及流程
課程內容
本視頻介紹了ANSYS全新產品 Fluent Meshing，提供了全新的基于Ribbon風格的界面，提高了操作的便捷性，改善了用戶的體驗，同時提供了基于包面方法的全自動腳本生成網(wǎng)格、基于ANSA集成 Fluent Meshing 的網(wǎng)格生成、基于SCDM結合 Fluent Meshing 等多種網(wǎng)格生成流程。
建議在wifi環(huán)境下觀看
Ansys HFSS | 全新突破性網(wǎng)格融合功能實現(xiàn)系統(tǒng)級全耦合仿真
下面是上述復雜示例的網(wǎng)格和電磁仿真結果。
在最新版本2021 R1的Ansys HFSS中納入了這種“網(wǎng)格融合”功能，想要了解更多網(wǎng)格融合的技術細節(jié)，歡迎報名參加3月9日——Ansys HFSS 2021 R1新功能介紹網(wǎng)絡研討會。
傳統(tǒng)的電子系統(tǒng)電磁分析方法重點關注的是PCB設計和高速信號，定義電路板堆疊和材料屬性，并仿真信號跡線，生成信號丟失和相鄰跡線（近端/遠端）串擾的S參數(shù)響應模型，并將其整合到后續(xù)的電路仿真中，以測量總體發(fā)送/接收信號的保真度。然而，與連接單個S參數(shù)模型相比，當前電子系統(tǒng)的復雜性需要一種更全面的方法進行電磁耦合仿真，系統(tǒng)將集成從音頻到毫米波的廣泛信號頻率，并在極緊湊的體積外殼中采用高級封裝。
Ansys HFSS團隊正在著力推進多項技術更新，包括計算和網(wǎng)格生成的關鍵領域，以實現(xiàn)這樣的分析。
展開 葉輪機械CFD分析周期性網(wǎng)格設置方法
周期性幾何簡化
由于葉輪機械的局部特征對流場結果的準確性至關重要，在進行網(wǎng)格劃分的過程中，常常需要對葉片、輪轂等局部細小特征進行高分辨率的捕捉，因此導致最終劃分的葉輪機械流場網(wǎng)格量巨大無比，求解效率較低。
而實際上，葉輪機械幾何及流場都具有周期性的特點，為了優(yōu)化求解速度，我們完全可以充分利用這一特點，提取出葉輪機械的周期性幾何進行分析，如下圖所示，在幾何工具中截取具有周期性的流體域，提取的時候要注意，我們需要得到的是轉動周期性區(qū)域，我們可以根據(jù)葉片的數(shù)量進行角度計算，并通過旋轉軸截取固定角度的扇形周期區(qū)域。
周期性網(wǎng)格控制
通過Ansys Workbench導入幾何，并應用Ansys Meshing進行網(wǎng)格劃分。為了便于后續(xù)Fluent進行周期面的設置，我們可以使用Meshing中的“Match Control”工具對周期面上的網(wǎng)格設置。
如下圖所示，應用Match Control工具，可以確保周期面上的網(wǎng)格對應，這樣當網(wǎng)格導入Fluent中時，可以直接建立一致性網(wǎng)格的周期面。
周期性界面設置
將已經(jīng)劃分的網(wǎng)格導導入Fluent中，如果周期面對應的named selection前綴為periodic，導入Fluent后，網(wǎng)格將會自動設置周期邊界，否則需要按照以下方法進行周期面設置：
（1）對相關計算域指定旋轉軸，如下圖所示。
（2）在控制臺中輸入命令“/mesh/modify-zones/make-periodic”，并分別輸入周期面對應的ID號，按照提示創(chuàng)建旋轉周期面。
展開 如何提高模擬分析的準確性-網(wǎng)格篇
前 言
網(wǎng)格是Moldflow模擬分析的基礎，其質量直接決定流動模式、熔接線位置、氣穴預測及凍結層因子等關鍵仿真結果的準確性。不同類型網(wǎng)格（Beam、Midplane、Fusion、3D）各有適用場景，邊長控制、匹配率、關鍵區(qū)域網(wǎng)格密度等參數(shù)設置不當，都會導致分析結果偏離實際生產。本專題（網(wǎng)格篇）從網(wǎng)格類型選擇、邊長控制、匹配率提升及網(wǎng)格對典型結果的影響入手，幫助工程師掌握提高模流分析準確性的網(wǎng)格處理方法。
第一站：網(wǎng)格篇
01選擇最適合的網(wǎng)格 ：
Moldflow 支持的四種網(wǎng)格
Moldflow 支持的四種網(wǎng)格
梁單元 Beam (1D) - 適用于水路，流道等柱體單元。
中性面網(wǎng)格Midplane (2.5D) - 適用于薄壁件，流動寬度至少是厚度的四倍。
雙層面網(wǎng)格Dual Domain (Modified 2.5D) - 適用于薄壁件，流動寬度至少是厚度的四倍。
實體網(wǎng)格 3D Tetrahedral elements - 適用于厚壁和 “矮胖” 類型的產品，寬厚比小于4:1。
選擇網(wǎng)格即為選擇分析的理論模型，不同的網(wǎng)格，在某些分析方向上結果會有較大差異，根據(jù)產品模型的結構和分析目的，選擇最適合的網(wǎng)格 。
例如，同一個產品模型，如果采用不同的網(wǎng)格類型，分析結果有較大差異
由于 Beam 單元和 3D 網(wǎng)格，能夠考慮壁厚側邊的熱量散失，所以模擬的流動模式，與實驗的結果更為一致。
展開 ANSYS強度折減法邊坡穩(wěn)定性分析及地震荷載分析 ￥30
采用ANSYS有限元強度折減方法對滑坡穩(wěn)定系數(shù)進行求解，通過有限元強度折減方法對不同工況下滑坡穩(wěn)定系數(shù)進行計算，并將模擬計算值與極限平衡方法進行對比，驗證了強度折減方法的有效性。
有限元強度折減法是20世紀70年代末由英國科學家Zienkiewicz提出的，是通過不斷提高強度折減系數(shù)來降低坡體巖土抗剪強度參數(shù)，并反復試算，直到達到極限破壞狀態(tài)，程序自動根據(jù)彈塑性有限元計算結果得到滑動破壞面，同時得到滑坡的強度儲備安全系數(shù)。該方法在理論體系上比極限平衡法更嚴格，它全面滿足了靜力許可、應變相容以及土體的非線性應力-應變關系。
地震荷載加載前需要對模型進行模態(tài)分析求解，來獲得固有頻率及瑞麗阻尼系數(shù)，然后再對模型進行動態(tài)加載。
第一步：模型建立、施加邊界條件、自重工況下強度折減
第二步：模態(tài)分析求解
第三步：求解瑞麗阻尼系數(shù)、地震波加載
展開 采用ANSYS分析軟件的可靠性分析方法及實例!
隨著數(shù)值模擬技術的飛速發(fā)展，可利用概率有限元法進行結構可靠性分析軟件也有不少，以ANSYS分析軟件為例，基于概率有限元的結構可靠性分析的具體運算方法和步驟。
ANSYS分析軟件的結構可靠性分析主要可以解決以下問題：
① 根據(jù)輸入?yún)?shù)的不確定性計算結果變量的不確定程度；
② 確定由于輸入?yún)?shù)的不確定性導致結構失效的概率數(shù)值；
③ 已知容許失效概率確定結構行為的榮幸范圍，如最大變形、最大應力等；
④ 判斷對輸出結果和失效概率影響最大的參數(shù)，計算輸出結果相對于輸入?yún)?shù)的靈敏度；
⑤ 確定輸入變量、輸出結果等設計參數(shù)間的相關系數(shù)。
結構可靠性分析在ANSYS中主要由生成分析文件、可靠性分析和可靠性結果輸出三個階段組成。其中，生成分析文件是整個分析過程中至關重要的一環(huán)，可靠性分析階段通過重復執(zhí)行分析文件來完成可靠性分析的循環(huán)。因此，必須保證分析文件的正確性和完整性。
生成分析文件階段
生成分析文件主要由初始化模塊、前處理模塊、求解模塊、后處理模塊組成。初始化模塊主要對實體對象、分析對象進行參數(shù)化設定并賦以初值。前處理模塊即實體建模階段，包括模型的生成，輸入單元類型、實常數(shù)、彈性模量、泊松比、載荷等參數(shù)，網(wǎng)格劃分等過程。必須注意的是，進行結構可靠性分析必須采用參數(shù)化建模。后處理模塊主要是提取相應的計算結果，將值賦給指定的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)。
可靠性分析階段
可靠性分析階段的主要內容包括指定分析文件，選擇和定義分析的輸入、輸出變量，確定各變量服從的分布類型、分布函數(shù)及其參數(shù)，指定輸出結果變量，選擇分析方法和工具，執(zhí)行分析循環(huán)和保存分析結果。
展開 葉輪機械CFD分析周期性網(wǎng)格設置方法
周期性幾何簡化
由于葉輪機械的局部特征對流場結果的準確性至關重要，在進行網(wǎng)格劃分的過程中，常常需要對葉片、輪轂等局部細小特征進行高分辨率的捕捉，因此導致最終劃分的葉輪機械流場網(wǎng)格量巨大無比，求解效率較低。
而實際上，葉輪機械幾何及流場都具有周期性的特點，為了優(yōu)化求解速度，我們完全可以充分利用這一特點，提取出葉輪機械的周期性幾何進行分析，如下圖所示，在幾何工具中截取具有周期性的流體域，提取的時候要注意，我們需要得到的是轉動周期性區(qū)域，我們可以根據(jù)葉片的數(shù)量進行角度計算，并通過旋轉軸截取固定角度的扇形周期區(qū)域。
周期性網(wǎng)格控制
通過ANSYS Workbench導入幾何，并應用ANSYSMeshing進行網(wǎng)格劃分。為了便于后續(xù)Fluent進行周期面的設置，我們可以使用Meshing中的“Match Control”工具對周期面上的網(wǎng)格設置。
如下圖所示，應用Match Control工具，可以確保周期面上的網(wǎng)格對應，這樣當網(wǎng)格導入Fluent中時，可以直接建立一致性網(wǎng)格的周期面。
周期性界面設置
將已經(jīng)劃分的網(wǎng)格導導入Fluent中，如果周期面對應的named selection前綴為periodic，導入Fluent后，網(wǎng)格將會自動設置周期邊界，否則需要按照以下方法進行周期面設置：
（1）對相關計算域指定旋轉軸，如下圖所示。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys Sherlock在汽車電子可靠性分析中的應用
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隨著汽車電子行業(yè)發(fā)展對產品性能的要求逐步提升，可靠性問題也越來越突出。如何能及早的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題是研發(fā)工程師的重中之重，Ansys Sherlock的推出和逐漸廣泛應用，通過利用其獨特的方法，可以滿足用戶工程化高可靠性產品的要求，進而縮短研發(fā)周期，降低企業(yè)成本。
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【Ansys線上直播回看】Ansys電子產品熱可靠性分析解決方案
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根據(jù)權威機構統(tǒng)計，電子產品的失效有55% 是跟溫度相關的，因此熱可靠性分析對于電子產品來說至關重要。如何準確地獲取溫度是熱可靠性分析的前提，Ansys Icepak 的多物理場解決方案具有獨特的優(yōu)勢。
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展開 旋轉機械的周期性網(wǎng)格劃分與CFD數(shù)值分析
attention：此葉輪之所以能劃分出60°周期性網(wǎng)格，是因為葉片數(shù)為6，所以無論以怎樣的60°角度去切，其左右部分旋轉60°后是都可以重合在一起的，即其各種計算參數(shù)都是一致的 即 P:left=P:right
葉輪1.jpg
葉輪2.jpg
分割成60°周期模型.jpg
截圖23.gif
網(wǎng)格放大圖1.jpg
截圖26.gif
進口邊網(wǎng)格細化
截圖27.gif
葉輪主流區(qū)域網(wǎng)格劃分，葉輪的左邊兩塊和右邊兩塊區(qū)域都是一一對稱的，這也是能夠進行周期計算的原因
截圖29.gif
截圖30.gif
截圖01.gif
壁面附近相對速度矢量分布放大圖
展開 [推薦]利用Ansys的概率分析功能實現(xiàn)結構的可靠性分析
[推薦]利用Ansys的概率分析功能實現(xiàn)結構的可靠性分析
摘要：
有限元分析軟件Ansys5.7提供了概率分析功能，使對結構的概率分析非常容易。在本文中對Ansys的概率分析方法作了簡單的介紹，提出了利用Ansys的概率分析功能進行結構的可靠性分析的方法，并通過一個實例，說明了利用Ansys的概率分析功能實現(xiàn)結構的可靠性分析的可行性。
關鍵詞： 有限元分析、概率設計、可靠性分析
Abstract:
The software of FEA (Finite Element Analysis) Ansys 5.7 provides the function of probabilistic design, which makes structural probabilistic analysis very easy. In this paper, the method of probabilistic design is introduced. The technique of the structural reliability analysis through the probabilistic design of Ansys is presented. From an instance, it shows that the method presented is feasible.
Keywords：Finite Element Analysis, probabilistic analysis, reliability analysis
1.
展開 Ansys影響非線性收斂穩(wěn)定性及其速度的因素分析
解決非線性分析不收斂的技巧
1模型中結構剛度的大小。
對于某些結構，從概念的角度看，可以認為它是幾何不變的穩(wěn)定體系。但如果結構相近的幾個主要構件剛度相差懸殊，在數(shù)值計算中就可能導致數(shù)值計算的較大誤差，嚴重的可能會導致結構的幾何可變性——忽略小剛度構件的剛度貢獻。 如出現(xiàn)上述的結構，要分析它，就得降低剛度很大的構件單元的剛度，可以加細網(wǎng)格劃分，或著改用高階單元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。構件的連接形式（剛接或鉸接）等也可能影響到結構的剛度。
2線性算法（求解器）。
ANSYS中的非線性算法主要有：稀疏矩陣法(SPARSE DIRECT SOLVER)、預共軛梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。稀疏矩陣法是性能很強大的算法，一般默認即為稀疏矩陣法（除了子結構計算默認波前法外）。預共軛梯度法對于3-D實體結構而言是最優(yōu)的算法，但當結構剛度呈現(xiàn)病態(tài)時，迭代不易收斂。為此推薦以下算法：
1）、BEAM單元結構，SHELL單元結構，或以此為主的含3-D SOLID的結構，用稀疏矩陣法；
2）、3-D SOLID的結構，用預共軛梯度法；
3）、當你的結構可能出現(xiàn)病態(tài)時，用稀疏矩陣法；
4）、當你不知道用什么時，可用稀疏矩陣法。
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