循環(huán)對稱分析
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
循環(huán)對稱分析的視頻教程
ANSYS-WorkBench基礎(chǔ)教程 剎車盤的循環(huán)對稱模型的靜力分析
本課程主要講解了workbench通過循環(huán)對稱建模的方式對剎車盤進(jìn)行靜力分析，并在workbench中調(diào)用APDL結(jié)果云圖。
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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
旋轉(zhuǎn)對稱分析可以大大降低工作量以及計算量，本課程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。
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workbench 對稱平板結(jié)構(gòu)分析
對稱（結(jié)構(gòu)對稱及邊界對稱）平板進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，為對稱模型的分析提供簡化方法。
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循環(huán)對稱分析的實例教程
該案例演示了使用循環(huán)建模方法和線性攝動解方法進(jìn)行離心葉輪葉片分析。該問題包括模態(tài)分析、全諧分析、使用線性擾動的預(yù)應(yīng)力模態(tài)分析、使用非線性擾動的預(yù)應(yīng)力全諧響應(yīng)分析以及使用線性擾動進(jìn)行的預(yù)應(yīng)力模態(tài)疊加諧響應(yīng)分析。
循環(huán)對稱性分析的結(jié)果與從全（360度）模型分析獲得的參考結(jié)果進(jìn)行了驗證。
介紹
循環(huán)對稱建模是分析具有圍繞對稱軸360度重復(fù)幾何圖案的結(jié)構(gòu)的有力工具。循環(huán)對稱性存在于許多土木工程結(jié)構(gòu)中，如圓頂、冷卻塔和工業(yè)煙囪。也可以在機械設(shè)備中找到，例如銑刀、渦輪葉片盤、齒輪、風(fēng)扇和泵葉輪。
循環(huán)對稱模型可以使用整個結(jié)構(gòu)的單個部分（稱為基扇區(qū)）來求解，從而加強循環(huán)子結(jié)構(gòu)之間的連續(xù)性和兼容性邊界條件。循環(huán)對稱性分析大大減少了模型大小和計算成本。
問題描述
本示例中的葉輪葉片組件是航空航天應(yīng)用中使用的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機的子系統(tǒng)。
以下模型顯示了單個離心葉輪葉片的循環(huán)對稱扇形：
該模型由護(hù)罩和扇形角為27.692度的葉輪葉片組件組成。整個模型由13個主葉片和分離器組成，如圖所示：
在循環(huán)扇形模型上分別進(jìn)行了模態(tài)、帶線性和非線性基礎(chǔ)靜態(tài)解的擾動預(yù)應(yīng)力模態(tài)、全諧波、帶非線性基礎(chǔ)靜態(tài)解的擾動預(yù)應(yīng)力全諧波、以及帶非線性基礎(chǔ)靜態(tài)解的擾動模態(tài)疊加諧波分析。
擾動模態(tài)循環(huán)對稱分析包括線性和非線性靜態(tài)分析的初始預(yù)應(yīng)力條件。具有線性靜態(tài)解的初始應(yīng)力狀態(tài)由旋轉(zhuǎn)葉輪組件以及施加在葉輪葉片上的壓力載荷產(chǎn)生。非線性靜態(tài)分析的初始應(yīng)力狀態(tài)是由旋轉(zhuǎn)的葉輪葉片、施加在葉輪葉片上的壓力載荷和施加在葉輪葉組件模型所有節(jié)點上的熱載荷產(chǎn)生的。
擾動全諧和擾動模態(tài)疊加諧循環(huán)對稱性分析包括由于非線性靜力分析而產(chǎn)生的初始預(yù)應(yīng)力條件。初始應(yīng)力狀態(tài)由葉輪組件的旋轉(zhuǎn)和施加在葉輪葉片組件模型的所有節(jié)點上的熱載荷產(chǎn)生。
展開 分析具有對稱結(jié)構(gòu)的零部件的時候，我們采取的通用做法一般是對對稱面施加相應(yīng)的Symmetry/Anisymmetry/Encastre約束，這樣子雖然沒有錯，但是對稱面之間的力值傳遞沒有，與實際情況多少會有些出入，那么有沒有什么好的方法？
采用循環(huán)對稱分析，重編inp文件！
Step-1：導(dǎo)入幾何零部件、建立簡單的材料屬性
Step-2：中間輪緣要與兩側(cè)的結(jié)構(gòu)連為一體
在connector中，建立tie連接，將兩側(cè)的結(jié)構(gòu)耦合
Step-3：將兩側(cè)的循環(huán)對稱面也施加相關(guān)的tie約束
由于施加了tie約束，因此節(jié)點之間可以傳遞相應(yīng)的力與位移，不會像普通的約束那樣造成剛度過大
Step-4：這里，我們做一個簡單的離心力分析
首先，對心部結(jié)構(gòu)施加固定約束
然后對整體結(jié)構(gòu)施加200rpm的旋轉(zhuǎn)速度
這里，輸入表達(dá)式 “2*pi*200/60” 即可，因為pi實際在abaqus中為內(nèi)建的常量
Step-5：劃分網(wǎng)格
這個不難
Step-6：輸出inp文件，對其進(jìn)行修改
這里，我們用ultraEdit打開進(jìn)行編輯
先建立一個對稱循環(huán)坐標(biāo)系
然后對之前對稱面的tie連接進(jìn)行修改
Step-7：提交作業(yè)并做出后處理顯示
展開 對于葉輪機，螺旋槳，電機等這一類具有循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)的機械來說，其建模分析應(yīng)充分利用此類結(jié)構(gòu)的特點—重復(fù)性和軸對稱性，只需通過對基本扇區(qū)的建模分析并對結(jié)果加以擴展即可得到整體結(jié)構(gòu)的結(jié)果。對于模型復(fù)雜、扇區(qū)較多的結(jié)構(gòu)利用循環(huán)對稱分析可以極大的降低計算規(guī)模，減少求解時間。
1.基本理論
通常結(jié)構(gòu)的動力學(xué)基本模型可以表示為：
式中M、C、K分別為結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣。
U代表各節(jié)點的位移，f為結(jié)構(gòu)的外力。
結(jié)構(gòu)的循環(huán)對稱邊界條件可表示為：
ua，ub分別為低角度邊的基本扇區(qū)位移和復(fù)制扇區(qū)位移
Ua`，Ub`分別為高角度邊的基本扇區(qū)位移和復(fù)制扇區(qū)位移
k表示諧波指數(shù)，α為扇區(qū)角度，N為扇區(qū)數(shù)量。
2.算例模型
模型的基本參數(shù)如下表所示：
材料參數(shù)
幾何參數(shù)
彈性模量
2E11 Pa
扇區(qū)數(shù)量
18
泊松比
0.3
葉片長度
1 m
密度
8000 kg/m3
葉片厚度
0.05 m
算例模型及模型的對稱邊界區(qū)域如左圖所示，擴展后的模型如右圖：
在實際操作中需保證對稱邊界上幾何體的一致和網(wǎng)格節(jié)點的一一對應(yīng)。設(shè)置好模型的邊界條件后還需要施加模型的轉(zhuǎn)速并先進(jìn)行預(yù)應(yīng)力求解，本例施加的轉(zhuǎn)速為1500r/min。最后再進(jìn)行常規(guī)的模態(tài)分析。
3.結(jié)果分析
由于分析對象是循環(huán)對稱結(jié)構(gòu)，所以最終模態(tài)結(jié)果是按照節(jié)徑數(shù)排列的。
展開 小弟做風(fēng)扇葉片的循環(huán)對稱模態(tài)分析，計算結(jié)果如下：
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE HRM-INDEX
1 232.29 1 1 1 0
2 421.05 1 2 2 0
3 516.10 1 3 3 0
4 1168.8 1 4 4 0
5 1435.7 1 5 5 0
6 239.84 2 1 6 1
7 239.84 2 2 7 1
8 465.82 2 3 8 1
9 465.82 2 4 9 1
10 930.28 2 5 10 1
11 238.95 3 1 11 2
12 238.95 3 2 12 2
13
展開 1.如圖所示，取一基本區(qū)域作為分析對象
2.進(jìn)入fem環(huán)境，劃分網(wǎng)格。
首先，設(shè)置網(wǎng)格匹配：2d dependent mesh,具體設(shè)置如圖所示
注意：Type:Symmetric
3.劃分主面2d網(wǎng)格
4.劃分從面2d網(wǎng)格
5.可看到主面和從面上節(jié)點的個數(shù)和位置是對應(yīng)的
6.劃分體，用tet10單元
7.設(shè)置材料屬性，這些不詳述，材料為鋁
8.進(jìn)入sim環(huán)境
9.點 automatic coupling，具體設(shè)置如圖所示
這步的目的主要是設(shè)置從而的節(jié)點的位移與主面上節(jié)點的位移保持一致
10.施加邊界條件：
約束主面的節(jié)點第二自由度為0，即旋轉(zhuǎn)自由度為0
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循環(huán)對稱分析的最新內(nèi)容
一、核心功能：全方位覆蓋功率與熱性能測試
Power Tester 功率循環(huán)及熱測試平臺整合了功率循環(huán)與熱性能分析雙重核心能力，為功率半導(dǎo)體器件提供全生命周期可靠性驗證。
在功率循環(huán)測試方面，設(shè)備可對 IGBT、SiC MOSFET、GaN 等器件施加 0-6000A 寬范圍周期性電流負(fù)載，模擬從常溫到 200℃的極端工況，支持恒定電流、結(jié)溫差（ΔTj）、殼溫差（ΔTc）等多種循環(huán)模式
循環(huán)對稱分析：適合用于旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，比如渦輪機械。只建一個角度段，加循環(huán)邊界條件，就能節(jié)省模型規(guī)模。
磨損預(yù)測功能：我們加入了磨損計算模型，通過工況和應(yīng)力場計算結(jié)構(gòu)磨損量。特別適合鏟斗、接觸輪、支撐件等長期磨損部位。
循環(huán)對稱分析：適合用于旋轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)，比如渦輪機械。只建一個角度段，加循環(huán)邊界條件，就能節(jié)省模型規(guī)模。
磨損預(yù)測功能：我們加入了磨損計算模型，通過工況和應(yīng)力場計算結(jié)構(gòu)磨損量。特別適合鏟斗、接觸輪、支撐件等長期磨損部位。
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.
摘要：本實例展示了如何使用經(jīng)濟軸對稱模型對螺栓管法蘭連接進(jìn)行設(shè)計分析，以及如何評估軸對稱模型的精度。模型中使用了多級子模型分析對比不同大小子模型對于分析結(jié)果精度的影響。結(jié)果表明，簡化的軸對稱子模型在分析精度上具有較好的保真度。
關(guān)鍵詞：接觸，螺栓載荷，局部坐標(biāo)系定義
1.幾何模型
螺栓法蘭連接結(jié)構(gòu)主要包含三部分：法蘭（flange）、螺栓（bolt）、墊片（gasket）。各部件的幾何形狀和尺寸取自
1引言
在現(xiàn)代船舶設(shè)計與運行中，船體的振動問題一直是確保航行安全與乘員舒適的重要課題。船舶在行駛過程中，除了受風(fēng)浪等外部自然載荷的影響外，船上動力系統(tǒng)、機械設(shè)備以及貨物的振動也會對船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復(fù)雜的動態(tài)效應(yīng)。過度振動不僅可能導(dǎo)致船體產(chǎn)生顯著的變形、較高的振動速度和加速度，還會引發(fā)噪聲問題，對船上人員的健康構(gòu)成潛在威脅，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)結(jié)構(gòu)疲勞、裂紋擴展以及安全事故。
近年來，隨著船舶結(jié)構(gòu)形式和工況要求的不斷提高
一 引言
國產(chǎn)自主有限元軟件iSolver在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域有著高精度和高可靠性，已經(jīng)在許多工程案例中得到驗證。目前，已發(fā)布的案例大多集中在單一載荷作用下的結(jié)構(gòu)分析，涉及的應(yīng)用場景主要是靜力分析或單一的動態(tài)載荷。然而，在實際工程中，結(jié)構(gòu)往往需要承受多種載荷的綜合作用。為進(jìn)一步驗證iSolver在復(fù)雜荷載條件下的分析能力，本文將使用iSolver對十字形連接的鋼架結(jié)構(gòu)進(jìn)行反向循環(huán)載荷分析，并與Abaqus
對稱平面可方便的用于定義對稱條件
可代替某些固定邊界條件
自動設(shè)置很高的分離力，不會發(fā)生分離
只允許接觸面上的切向運動
僅適用于剛性曲線或曲面
自動進(jìn)行相應(yīng)的對稱線或?qū)ΨQ面的延伸，避免退出號2400
循環(huán)對稱
在循環(huán)對稱問題中，如果結(jié)構(gòu)的幾何和荷載周期性變化，則可只取結(jié)構(gòu)的一部分建立模型，循環(huán)對稱問題通過勾選分析任務(wù)中的循環(huán)對稱來進(jìn)行定義
其余設(shè)置類似常規(guī)接觸設(shè)置
對稱接觸體的特點
對稱平面可方便的用于定義對稱條件
可代替某些固定邊界條件
自動設(shè)置很高的分離力，不會發(fā)生分離
只允許接觸面上的切向運動
僅適用于剛性曲線或曲面
自動進(jìn)行相應(yīng)的對稱線或?qū)ΨQ面的延伸，避免退出號2400
循環(huán)對稱
在循環(huán)對稱問題中，如果結(jié)構(gòu)的幾何和荷載周期性變化，則可只取結(jié)構(gòu)的一部分建立模型，循環(huán)對稱問題通過勾選分析任務(wù)中的循環(huán)對稱來進(jìn)行定義
簡介
溫度循環(huán)試驗 (Thermal Cycling tests, TCT) 是一種于IC產(chǎn)業(yè)可靠度測試當(dāng)中的重要測試項目之一。用以測試產(chǎn)品于反復(fù)升降的環(huán)境溫度下，是否能夠在設(shè)計的周期內(nèi)維持其質(zhì)量。TCT試驗內(nèi)容是將封裝好的產(chǎn)品放入控溫環(huán)境中，以每分鐘5至15度的溫度變化率使產(chǎn)品反復(fù)承受一連串的高低溫變化。最常見的破壞模式來自于產(chǎn)品內(nèi)部組件因為熱膨脹系數(shù)差異(CTE differences)
