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轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)一般為對(duì)軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)；對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，采用Solid186實(shí)體單元需要比較高的電腦配置而且計(jì)算耗時(shí)也比較長(zhǎng)，此時(shí)可以考慮采用軸對(duì)稱實(shí)體單元Solid272、273單元來模擬；Solid272、273單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)只有3個(gè)方向的平動(dòng)自由度，只要求模型軸對(duì)稱，并不需要邊界條件軸對(duì)稱。

這里要注意選擇的單元為CAX4R，為軸對(duì)稱雙線性縮減積分單元。同時(shí)本實(shí)驗(yàn)也選擇了二階單元CAX8R進(jìn)行結(jié)果對(duì)比分析。

摘要：本實(shí)例展示了如何使用經(jīng)濟(jì)軸對(duì)稱模型對(duì)螺栓管法蘭連接進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，以及如何評(píng)估軸對(duì)稱模型的精度。模型中使用了多級(jí)子模型分析對(duì)比不同大小子模型對(duì)于分析結(jié)果精度的影響。結(jié)果表明，簡(jiǎn)化的軸對(duì)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）。

軸對(duì)稱殼單元 Abaqus中的軸對(duì)稱殼單元命名如下： 第一項(xiàng)： 應(yīng)力/位移殼（S） 熱傳輸殼（DS） 第二項(xiàng)： 軸對(duì)稱（AX） 帶有非線性的軸對(duì)稱，非對(duì)稱變形（AXA） 第三項(xiàng)：插值階數(shù) 第四項(xiàng)： 可選：耦合溫度-位移（T），F(xiàn)ourier模態(tài)的數(shù)量（1，2，3，4） 例如，DSAX1是一個(gè)具有一階插值的軸對(duì)稱傳熱殼單元

圖4 對(duì)稱面法向X軸 (10)使用同樣的方式，新建兩個(gè)Symmetry Region，確定模型的另外兩個(gè)對(duì)稱面，分別為Y軸法向，如圖5所示，以及Z軸法向，如圖6所示。

對(duì)于實(shí)體單元以及軸對(duì)稱單元模型，我們需要在旋轉(zhuǎn)速度軸上使用BEAM188添加無質(zhì)量線單元來繪制這些軌道。頻率為1666.67 Hz的二維軸對(duì)稱模型的軌道如下圖所示。轉(zhuǎn)子線為深藍(lán)色，而軌道為淺藍(lán)色。

重點(diǎn)介紹了以下特性和功能： • 具有扭轉(zhuǎn)能力的軸對(duì)稱單元（PLANE182）。 • 通過定義表面修整的網(wǎng)格獨(dú)立方法對(duì)加固單元進(jìn)行建模。 • 二維到三維分析，將二維軸對(duì)稱輪胎模型擠出到三維模型（EEXTRUDE），然后將二維網(wǎng)格中的求解變量映射到新的三維網(wǎng)格，并重新平衡結(jié)果（MAP2DTO3D）。

圖 5 Workbench Mechanical添加對(duì)稱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)鏡像對(duì)稱單元，需要添加顯示擴(kuò)展。點(diǎn)擊項(xiàng)目樹中“模型->對(duì)稱”，在詳細(xì)信息框中將“重復(fù)數(shù)量”設(shè)置為2，“類型”默認(rèn)為笛卡爾，“方法”為一半。由于該案例的對(duì)稱法線是X軸，需要調(diào)節(jié)“ΔX”，及兩個(gè)鏡像對(duì)稱單元的距離，此處設(shè)置為1e-5m。界面操作如圖 6所示。

此處注意坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，雖然我們?cè)赾ad中是X、Y坐標(biāo)，但換到ANSYS截面定義中，x坐標(biāo)代表單元坐標(biāo)系Y軸，y坐標(biāo)系代表單元坐標(biāo)系Z軸。 這個(gè)是和secdata里面的定義是一致的，如下所示。

（此類問題無需定義對(duì)稱接觸體）圖2 循環(huán)對(duì)稱問題示意圖圖3 循環(huán)對(duì)稱設(shè)置循環(huán)對(duì)稱問題的特點(diǎn)■ 自動(dòng)提供適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格約束邊界條件■ 對(duì)稱軸上的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)約束在垂直于對(duì)稱軸的平面上■ 只用于實(shí)體單元■ 輸入數(shù)據(jù)包括： 對(duì)稱軸的方向矢量 對(duì)稱軸的位置 扇型塊的角度■ 該功能可以與“接觸”功能一起使用，在這種情況下，循環(huán)對(duì)稱扇形區(qū)域的兩邊對(duì)應(yīng)位置必須同屬于一個(gè)接觸體

該程序根據(jù)需要更新數(shù)據(jù)庫，根據(jù)需要生成接觸單元，并將邊界條件、載荷和節(jié)點(diǎn)溫度從二維網(wǎng)格傳遞到擠出三維網(wǎng)格。該程序?qū)⑺星蠼獾淖兞浚ü?jié)點(diǎn)和單元解）映射到新的三維網(wǎng)格，并自動(dòng)重新平衡三維模型的解。然后，可以通過多幀重啟動(dòng)，根據(jù)需要應(yīng)用非軸對(duì)稱加載，繼續(xù)對(duì)三維模型進(jìn)行分析。

假設(shè)熱解和結(jié)構(gòu)解是軸對(duì)稱的。該示例使用了第一個(gè)火箭噴嘴示例問題中使用的相同幾何形狀；然而，使用具有建模層能力的三維實(shí)體單元代替具有軸對(duì)稱選項(xiàng)的二維殼單元。 使用均質(zhì)材料選項(xiàng)進(jìn)行熱分析，然后使用4層材料選項(xiàng)進(jìn)行分析。這些分析的解用作結(jié)構(gòu)分析的載荷（均質(zhì)和4層材料選項(xiàng)）。將獲得總共四種結(jié)構(gòu)解。 為了確保熱分析的軸對(duì)稱解，TEMP沿θ方向（CE命令）被約束為相同。

3.4 特殊殼單元類型Abaqus 還提供了一些特殊類型的殼單元，適用于特定的應(yīng)用場(chǎng)景： 軸對(duì)稱殼單元：如 SAX1、SAX2、SAX2T 等，用于模擬軸對(duì)稱殼結(jié)構(gòu)，如圓柱殼、圓錐殼等。這些單元能夠顯著減少模型規(guī)模，提高計(jì)算效率，特別適用于具有軸對(duì)稱幾何和載荷的問題。 薄殼單元：如 S4R5、S8R5 等，強(qiáng)化了基爾霍夫條件，適用于非常薄的殼結(jié)構(gòu)。

2) 由于關(guān)心的是應(yīng)力集中部位的應(yīng)力狀態(tài)，所以在模型中使用C3D20R 單元（20 節(jié)點(diǎn)六面體二次縮減積分實(shí)體單元）。 3) 基于結(jié)構(gòu)和載荷的對(duì)稱性，只作出 1/2 模型進(jìn)行分析。

建模 表示兩個(gè)環(huán)的二維軸對(duì)稱模型被劃分網(wǎng)格并加載，如圖所示。 環(huán)用二維軸對(duì)稱平面182單元（KEYOP（3）=1）劃分網(wǎng)格。通過用接觸單元（CONTA172）和目標(biāo)單元（TARGE169）覆蓋表面，在兩個(gè)環(huán)之間建立無摩擦接觸模型。 創(chuàng)建了該模型的兩個(gè)版本，一個(gè)具有不對(duì)稱接觸，另一個(gè)具有對(duì)稱接觸。

幾何建模：軸對(duì)稱問題，只需要取出一個(gè)截面，由于結(jié)構(gòu)上下對(duì)稱，再取該截面的一半建模，以減小計(jì)算量。 分析步：只需要一個(gè)分析步。 邊界條件：對(duì)于對(duì)稱面施加對(duì)稱邊界條件，在鋼材表面施加均布載荷。 網(wǎng)格劃分：使用四邊形雜交軸對(duì)稱單元CAX8H.【求解過程】1.

（此類問題無需定義對(duì)稱接觸體）圖2 循環(huán)對(duì)稱問題示意圖圖3 循環(huán)對(duì)稱設(shè)置循環(huán)對(duì)稱問題的特點(diǎn)■ 自動(dòng)提供適當(dāng)?shù)木W(wǎng)格約束邊界條件■ 對(duì)稱軸上的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)約束在垂直于對(duì)稱軸的平面上■ 只用于實(shí)體單元■ 輸入數(shù)據(jù)包括： 對(duì)稱軸的方向矢量 對(duì)稱軸的位置

一般使用一維模型計(jì)算，比如轉(zhuǎn)子使用BEAM188梁單元，軸承使用combi214。也可使用三維單元計(jì)算，但因計(jì)算量巨大，一般不選用3D模型。近年來發(fā)展起來的二維軸對(duì)稱諧波單元可以說比較好的兼顧了模型的精度和計(jì)算速度。之前的ANSYS版本一般都是在經(jīng)典版本中使用二維軸對(duì)稱諧波單元，ANSYS WORKBENCH中也可使用二維軸對(duì)稱諧波單元，需要命令行來輔助完成，操作性不好。