ansys 自由邊界
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys 自由邊界的視頻教程
![[4] 粘彈性人工邊界系列之成層場(chǎng)地自由場(chǎng)求解](https://img.jishulink.com/cimage/947a02a7c7bd980e22c7db51996f197f.png?image_process=resize,fw_640,fh_404,)
[4] 粘彈性人工邊界系列之成層場(chǎng)地自由場(chǎng)求解
在進(jìn)行土-結(jié)構(gòu)相互作用分析之前，場(chǎng)地自由場(chǎng)的求解是首要完成的任務(wù)。本課程介紹基于1D剪切波理論的成層場(chǎng)地自由場(chǎng)響應(yīng)分析軟件DEEPSOIL。
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Workbench零件自由模態(tài)分析——AnsysWorkbench模態(tài)分析
后續(xù)誒藍(lán)科技還會(huì)陸續(xù)上傳AnsysWorkbench模態(tài)分析的課程。包括單零件體、裝配體等，包括自由模態(tài)、約束模態(tài)、有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析等，進(jìn)行詳細(xì)的講解。歡迎大家持續(xù)關(guān)注。 ?視頻中所用到的所有源文件下載地址 ?鏈接：http://pan.baidu.com/s/1bp3kXUR 密碼：a2xn
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ansys 自由邊界的實(shí)例教程
ANSYS Fluent 邊界條件outflow自由出口的介紹及使用。
一、outflow簡(jiǎn)介
當(dāng)出口壓力與速度均未知時(shí)，可以使用Outflow邊界條件。該邊界通常無(wú)需定義任何物理參數(shù)，F(xiàn)luent利用計(jì)算域內(nèi)部信息通過(guò)數(shù)值外插獲取該邊界上的物理量分布。
Fluent將outflow邊界視作充分發(fā)展邊界，假設(shè)該邊界上的流動(dòng)滿足充分發(fā)展流動(dòng)假設(shè)。充分發(fā)展的流動(dòng)是流動(dòng)速度分布(和/或其他性質(zhì)的分布，如溫度)在流動(dòng)方向上不變的流動(dòng)。需要注意的是，在Outflow邊界上只有法向方向的擴(kuò)散通量為零，切向方向依然可以存在梯度。
二、使用限制
入口為壓力入口時(shí)，不可以使用outflow，此時(shí)應(yīng)該使用壓力出口；
outflow邊界不能用于可壓縮流動(dòng)，不可壓縮流動(dòng)最好用壓力出口；
在不可壓縮的情況下，歐拉模型或混合多相模型可以使用outflow邊界。但如果出口可能產(chǎn)生回流，或流場(chǎng)在出口位置非充分發(fā)展時(shí)，通常使用壓力出口邊界。
三、使用說(shuō)明
在完全展開的流中，流出邊界條件是遵循的，其中出口方向上所有流動(dòng)變量的擴(kuò)散通量為零。但是，也可以在流動(dòng)尚未完全展開的物理邊界處定義流出邊界，如果出口處的零擴(kuò)散通量假設(shè)預(yù)計(jì)會(huì)對(duì)流動(dòng)解決方案產(chǎn)生很小的影響，則可以放心使用。
位置A作為Outflow邊界通常會(huì)計(jì)算不收斂，計(jì)算結(jié)果通常是無(wú)效的。因?yàn)樵撐恢么嬖趪?yán)重的流動(dòng)回流，通過(guò)該邊界的質(zhì)量流量是不確定的。此時(shí)應(yīng)當(dāng)使用壓力出口邊界；
位置B位于后向臺(tái)階再循環(huán)再附點(diǎn)附近。在該位置使用Outflow邊界是不合適的。該位置垂直于出口平面的梯度很大，可以預(yù)料到該邊界對(duì)上游流場(chǎng)影響較大，因此在該位置選擇Outflow邊界是不合適的；
位置C所示的出口邊界位于流動(dòng)充分發(fā)展的區(qū)域。
展開 透射邊界--Pressure.png
透射邊界--Stress.png
自由邊界--Pressure.png
自由邊界--Stress.png
應(yīng)力波傳播到自由面時(shí)，由于空氣介質(zhì)與巖石介質(zhì)波阻抗的差異，會(huì)產(chǎn)生波的透反射，反射拉伸波返回巖石，產(chǎn)生自由面附近的拉伸片裂。如圖所示，相對(duì)于透射邊界（無(wú)反射邊界*BOUNDARY_NON_REFLECTING 1 0 0）巖石產(chǎn)生明顯的環(huán)向拉伸破壞。
附件中兩個(gè)文件：一個(gè)是邊界上表面張力和接觸點(diǎn)潤(rùn)濕的公式推導(dǎo)，還有一個(gè)就是改進(jìn)后的sloshing_tank的例子，將原來(lái)的例子縮小了1000倍，以突顯表面張力的作用。
wetting_and_surface_tension.pdf
sloshing_small(1e-2)_reset.rar
jiangyemotaifenxi.avi
初學(xué)ANSYS的自由模態(tài)分析：
槳葉的自由模態(tài)分析：
槳葉形狀如圖所示，尺寸為29寸逆槳。
材質(zhì)預(yù)設(shè)為Structural steel。
任何物體在自由狀態(tài)下都存在 6 個(gè)剛體運(yùn)動(dòng) - 三個(gè)方向的平移和三個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果不施加任何約束進(jìn)行模態(tài)分析，則至少會(huì)出現(xiàn) 6 個(gè)零頻率，稱為剛體模態(tài)。
槳葉的前六階為零頻和接近零頻。
固有頻率：是指結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在受到外界激勵(lì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)時(shí)，只由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定的特定的頻率。
固有頻率也稱為自然頻率。物體做自由振動(dòng)時(shí)，其位移隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化，振動(dòng)的頻率僅與系統(tǒng)固有特性有關(guān)如質(zhì)量、形狀、材質(zhì)等有關(guān)，其對(duì)應(yīng)周期稱為固有周期。
固有頻率與外界激勵(lì)沒有關(guān)系，是結(jié)構(gòu)的一種固有屬性。不管外界有沒有對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行激勵(lì)，結(jié)構(gòu)的固有頻率都是存在的，只是當(dāng)外界有激勵(lì)時(shí)，結(jié)構(gòu)是按固有頻率產(chǎn)生振動(dòng)響應(yīng)的。
固有頻率做為某一物體的固有屬性,在某種程度上,就跟物體的大小的概念一樣,當(dāng)物體的性質(zhì)發(fā)生變化時(shí)才會(huì)改變。
實(shí)際的分析對(duì)象是無(wú)限維的，所以其模態(tài)具有無(wú)窮階。但是對(duì)于運(yùn)動(dòng)起主導(dǎo)作用的只是前面的幾階模態(tài)。所以計(jì)算時(shí)根據(jù)需要計(jì)算前幾階的。
展開 本文專門介紹使用單點(diǎn)金剛石車床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進(jìn)行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設(shè)備。加工塑料光學(xué)元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用 三軸金剛石車床（圖 1）進(jìn)行直接切割，或者更常見的是利用切割模具來(lái)加工透鏡。
圖1. 三軸金剛石切割機(jī)（左） 金剛石切割刀具（右）
傾斜角度
讓我們看一下儀器的局限性（圖 2）。刀具的側(cè)面傾角限制了沿任何徑向橫截面的最大可能斜切角。由于這樣的徑向橫截面與子午面重合，因此相應(yīng)的斜率在 OpticStudio 中稱為“子午斜率”。相對(duì)而言，旋轉(zhuǎn)對(duì)稱表面子午斜率對(duì)于自由曲面而言，沿不同的徑向截面具有不同的分布。
另一個(gè)參數(shù)是 “弧矢斜率” 角度。當(dāng)我們?cè)谌S金剛石車床上加工自由曲面時(shí)，刀具在工件的每一圈都沿 Z 軸來(lái)回移動(dòng)，以加工非旋轉(zhuǎn)對(duì)稱形狀的透鏡。在這種情況下，刀具的后角限制了表面沿鏡頭上每個(gè)圓圈變化的速度，這稱為弧矢斜率。更準(zhǔn)確地說(shuō)，刀具在表面上產(chǎn)生螺旋軌跡，但螺旋的步長(zhǎng)非常小，在大多數(shù)情況下，可以將刀具軌跡視為一系列圓圈。對(duì)于旋轉(zhuǎn)對(duì)稱鏡片，弧矢斜率剛好為零。
圖 2. 子午和弧矢斜率，黃線表示沿哪個(gè)方向測(cè)量斜率
有時(shí)，從加工的角度來(lái)看，將工件放置在平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸之外而不是沿軸放置是合理的，這樣刀具在工件上的軌跡看起來(lái)幾乎是直線。在這種情況下，我們應(yīng)該控制所謂的 “X斜率” 和 “Y斜率”（圖3）。
圖3.
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基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預(yù)應(yīng)變下的y方向變形云圖
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10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對(duì)面
當(dāng)產(chǎn)品復(fù)雜度從“零件”躍遷到“系統(tǒng)”，有限元模型動(dòng)輒上億自由度，接觸對(duì)數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。如何讓“超大規(guī)模裝配模型在 8 小時(shí)內(nèi)完成建模-求解-校核”成為日常，而非傳奇？
10 月 24 日（周五）下午，Ansys 總部院士朱永誼博士首次線下開講，帶來(lái)四大“黑科技”：
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概要
本文專門介紹使用單點(diǎn)金剛石車床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進(jìn)行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設(shè)備。加工塑料光學(xué)元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用
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在OpticStusio的序列和非序列模式中，我們可以使用各式的工具進(jìn)行自由曲面的光學(xué)設(shè)計(jì)。本文中，我們提供了一個(gè)以切比雪夫多項(xiàng)式表面（Chebyshev Polynomial surface）設(shè)計(jì)出離軸拋物面的范例，且此系統(tǒng)是在系列模式中進(jìn)行設(shè)計(jì)的。另外，在OpticStudio的序列模式中有超過(guò)20種自由曲面供選擇，本文將提到鏡頭數(shù)據(jù)編輯器（Lens Data
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初學(xué)ANSYS的自由模態(tài)分析：
槳葉的自由模態(tài)分析：
槳葉形狀如圖所示，尺寸為29寸逆槳。
材質(zhì)預(yù)設(shè)為Structural steel。
任何物體在自由狀態(tài)下都存在 6 個(gè)剛體運(yùn)動(dòng) - 三個(gè)方向的平移和三個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。如果不施加任何約束進(jìn)行模態(tài)分析，則至少會(huì)出現(xiàn) 6 個(gè)零頻率，稱為剛體模態(tài)。
槳葉的前六階為零頻和接近零頻
ANSYS Fluent 邊界條件outflow自由出口的介紹及使用。
一、outflow簡(jiǎn)介
當(dāng)出口壓力與速度均未知時(shí)，可以使用Outflow邊界條件。該邊界通常無(wú)需定義任何物理參數(shù)，F(xiàn)luent利用計(jì)算域內(nèi)部信息通過(guò)數(shù)值外插獲取該邊界上的物理量分布。
Fluent將outflow邊界視作充分發(fā)展邊界，假設(shè)該邊界上的流動(dòng)滿足充分發(fā)展流動(dòng)假設(shè)。充分發(fā)展的流動(dòng)是流動(dòng)速度分布
本文專門介紹使用單點(diǎn)金剛石車床加工自由曲面的主要可制造性參數(shù)，解釋了可制造性參數(shù)如何與儀器參數(shù)相關(guān)聯(lián)，并展示了如何在 OpticStudio 中檢查和控制這些可制造性參數(shù)。此外，還解釋了如何處理其考察區(qū)域外的自由曲面的行為。例如，使用塑料自由曲面透鏡（Alvarez透鏡元件）等。
表面參數(shù)控制
鏡頭加工中需要進(jìn)行控制的表面參數(shù)將取決于加工方法和設(shè)備。加工塑料光學(xué)元件最流行和最廣泛使用的方法之一是使用
在OpticStusio的序列和非序列模式中，我們可以使用各式的工具進(jìn)行自由曲面的光學(xué)設(shè)計(jì)。本文中，我們提供了一個(gè)以切比雪夫多項(xiàng)式表面（Chebyshev Polynomial surface）設(shè)計(jì)出離軸拋物面的范例，且此系統(tǒng)是在系列模式中進(jìn)行設(shè)計(jì)的。另外，在OpticStudio的序列模式中有超過(guò)20種自由曲面供選擇，本文將提到鏡頭數(shù)據(jù)編輯器（Lens Data Editor）中一些好用的篩選功能
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，不用專門添加。默認(rèn)情況下不顯示空氣盒子，用戶可點(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…，
在這篇文章中，我們將演示如何使用 OpticStudio 的 TrueFreeForm 面，設(shè)計(jì)AR/VR設(shè)備中的人眼追跡系統(tǒng)（eye-tracking subsystem），這個(gè)系統(tǒng)通常位于裝置的楔形透鏡結(jié)構(gòu)中。此外，為了完成子孔徑（sub-aperture）矢高（sag）的優(yōu)化，我們會(huì)透過(guò)優(yōu)化 TrueFreeForm 面的網(wǎng)格矢高（grid-based sag）以達(dá)成目標(biāo)。在優(yōu)化的過(guò)程中
