在ANSYS Workbench中进行子模型分析(Submodeling)是解决大型有限元模型中特定区域的局部细节问题的一种方法。它通过在全局模型中计算出边界条件,然后在局部子模型中进行更精细的分析,以提高效率并获得更准确的局部解。
ANSYS Workbench中的子模型功能能够导入上游(源)分析的解的输出,并将该输出作为边界条件应用于下游(目标)系统分析,以便能够更精确地分析感兴趣区域。程序将整个全模型的结果用作下游分析系统的导入数据,并能指定为子模型的几何区域插入边界条件数据。
下面通过一个简单的静力分析说明子模型分析的步骤。
模型同前面所述的孔板拉伸问题,详见一个简单的静态结构分析流程和网格类型和密度选择。模型采用3D壳模型,厚度5mm。
2)网格划分
3)施加载荷和约束
4)求解全模型
运行求解,获得全模型的解,包括等效应力、位移等信息。全模型的结果必须足够准确,否则子模型分析的结果必然不可靠。2、子模型建立与分析
1)创建子模型静态分析项目
新建名称为子模型的静态分析项目,并将上述全模型的分析结果数据导入子模型分析项目的设置中。在数据传输过程中,应用程序会在 Mechanical中创建一个Submodeling对象。
2)定义子模型
从上述应力云图,可以看出孔附近存在应力集中问题,即确定孔附近是需要进行局部细化分析的区域。另外可以看出,孔附近具有明显应力梯度的区域尺寸在70mm左右,故子模型即为孔中心左右偏置35mm的区域。利用SpaceClaim在全模型中分割出该区域的几何。一般应使得切割平面边界离应力集中区域足够远。3)设置子模型
对子模型区域进行细化网格划分,以提高计算精度。整体尺寸按1mm,并加密圆孔附近网格,尺寸按0.5mm。总网格数量为3676。导入全模型分析的相关边界条件。右键Submodeling对象->Insert->Imported Cut Boundary Constraint,导入全模型分析的边界条件。同时在Imported Cut Boundary Constraint下的Imported Load Transfer Summary中可以查看导入数据传递的汇总信息。
4)子模型求解
确保子模型的边界位移与全模型的分析结果一致。根据导入的全模型边界条件,进行子模型求解。通过子模型分析可以获得更精确的位移、应力分布。对比全模型和子模型结果,可验证子模型边界条件的准确性。