在ANSYS Workbench中，子模型分析（Submodeling）是一种用于解决大规模模型中局部细节问题的分析方法。通过子模型分析，可以在不对完整模型进行过于细化网格划分的前提下，聚焦于模型某些关键区域（如应力集中区或几何细节区），能以较少的计算成本获得更高的计算精度。子模型分析基于“边界加载法”的原理，也有称为“位移兼容性”或“插值法”。它假设子模型的边界位移可以从全局的完整模型中获得，并将这些位移作为边界条件施加到子模型中，从而计算子模型内部的响应。具体如下， 1）全局模型分析
首先对整个模型进行分析，通常使用较粗的网格划分以减少计算成本。在全局分析中，计算出感兴趣区域（如结构危险区域）的边界位移和其他相关信息。 2）子模型提取
从整个模型中提取感兴趣的区域，建立一个几何较小但网格更细化的子模型。子模型的边界应包含在完整模型中相同的边界位置，即是全模型的子集。 3）导入边界条件
将整个模型计算得到的分析结果插值到子模型边界上，作为子模型的边界条件。通过这种方式，子模型分析充分考虑了全模型的整体约束和载荷影响。 4）子模型分析
对子模型进行分析求解，获得该区域的更精确的结果（如局部应力、应变分布）。二、适用条件
全模型和子模型的几何需要具有足够的连续性。子模型的边界应在全模型中足够远离应力集中区域，以确保边界位移的准确性。子模型的边界需要与全模型一致，并且细化网格不应导致不必要的刚性失配。以下是在ANSYS Workbench中进行子模型分析的步骤，详细参见子模型分析流程。 1）创建全模型
建立全整模型，定义材料、边界条件和载荷，并进行有限元求解。在求解完成后，确定感兴趣区域的边界。 2）建立子模型
从全局模型中提取感兴趣区域，创建更细化的几何模型。定义相同的材料和必要的边界条件。 3）设置子模型边界条件
在子模型的边界上，定义从全模型分析得到的位移边界条件。在ANSYS Mechanical中，结构分析一般可导入以下几种边界条件。![]()
a、Body Temperature（体温度）
当温度传递到结构分析时，将自动插入导入的体温度对象来表示传递。b、Cut Boundary Constraint（剪裁的边界约束）
对Solid-Solid或Solid-Shell子建模边界应用位移边界，对Shell-Solid子建模边界应用位移和旋转。应用详见子模型分析流程案例。c、Cut Boundary Remote Force（剪裁的边界远程力）
对Beam-Shell（壳）或Solid（实体）子模型边界应用力和力矩边界。每个远程力和力矩对共享一个远程点，默认情况下，该远程点是可变形的。![]()
d、Cut Boundary Remote Constraint（剪裁的边界远程约束）
对Beam-Shell（壳）或Solid（实体）子模型边界应用位移和旋转力边界。这些载荷条件是根据在全模型最近的梁节点上定义的结果生成的。使用此方法，程序默认使用刚性的远程位移对象来施加每个位移或旋转。
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4）求解子模型
使用细化网格对子模型求解，获取局部应力、应变的高精度结果。 5）结果对比和验证
四、注意事项
1）边界区域选择
确保子模型边界不在应力剧烈变化的区域，应远离应力集中区域。2）边界位移插值方法
插值过程中可能会因网格差异导致不连续，应检查位移传递的平滑性。 3）网格划分
4）验证分析结果
可以通过逐步细化网格或调整子模型区域范围，验证结果的收敛性和准确性。
参考资料：ANSYS Help
