Ansys Workbench 2022中文版有限元分析从入门到精通
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1.5 项目原理图

项目原理图通过放置应用或系统到项目管理区中的各个区域,以定义全部分析项目。它表示了项目的结构和工作的流程。为项目中各对象和它们之间的相互关系提供了一个可视化的表示。项目原理图由单元格组成,如图1-16所示。

图1-16 项目原理图

项目原理图因要分析的项目不同而不同,可以仅由单一的单元格组成,也可以是含有一套复杂链接的系统耦合分析或模型的系统。

项目原理图中的单元格是将工具箱中的应用程序或系统直接拖曳到项目管理界面中或直接在项目上双击载入。

1.5.1 系统和单元格

要生成一个项目,需要从工具箱中添加单元格到项目原理图中形成一个系统,一个系统可由多个单元格组成。要定义一个项目,还需要在单元格之间进行交互。也可以在单元格中右击,在弹出的快捷菜单中选择可使用的单元格。通过一个单元格,可以实现下面的功能。

 通过单元格进入数据集成的应用程序或工作区。

 添加与其他单元格间的链接系统。

 分配输入或参考的文件。

 分配属性分析的组件。

每个单元格含有一个或多个单元,如图1-17所示。每个单元都有一个与它关联的应用程序或工作区,例如Ansys Fluent或Mechanical应用程序。可以通过此单元单独地打开这些应用程序。

1.5.2 单元格的类型

图1-17 项目原理图中的单元格

单元格包含许多可以使用的分析和组件系统,下面介绍几个通用的分析单元。

1.工程数据

使用工程数据组件定义或访问材料模型中的分析所用数据。双击工程数据的单元格,或右击,打开快捷菜单,从中选择“编辑……”命令,以显示工程数据的工作区。可从工作区中定义数据材料等。

2.几何结构

使用几何结构单元来导入、创建、编辑或更新用于分析的几何模型。

1)4类图元

 体(三维模型):由面围成,代表三维实体。

 面(表面):由线围成。代表实体表面、平面形状或壳(可以是三维曲面)。

 线(可以是空间曲线):以关键点为端点,代表物体的边。

 关键点(位于三维空间):代表物体的角点。

2)层次关系

从最低阶到最高阶,模型图元的层次关系如下。

 关键点。

 线。

 面。

 体。

如果低阶的图元连在高阶图元上,则低阶图元不能删除。

3.模型

模型建立之后,需要划分网格,它涉及以下4个任务。

 选择单元属性(单元类型、实常数、材料属性)。

 设定网格尺寸控制(控制网格密度)。

 网格划分以前保存数据库。

 执行网格划分。

4.设置

使用此设置单元可打开相应的应用程序。设置包括定义载荷、边界条件等。也可以在应用程序中配置分析。应用程序中的数据被纳入Workbench的项目中,其中也包括系统之间的链接。

载荷是指加在有限单元模型(或实体模型,但最终要将载荷转化到有限元模型)上的位移、力、温度、热、电磁等。载荷包括边界条件和内外环境对物体的作用。

5.求解

在所有的前处理工作完成后,要进行求解,求解过程包括选择求解器、对求解进行检查、求解的实施及解决求解过程中出现的问题等。

6.结果

分析问题的最后一步工作是进行后处理,后处理就是对求解所得到的结果进行查看、分析和操作。结果单元格显示分析结果的可用性和状态。结果单元是不能与任何其他系统共享数据的。

1.5.3 了解单元格状态

1.典型的单元格状态

单元格状态包含以下情况。

 :无法执行。丢失上行数据。

 :需要注意。可能需要改正本单元格或是上行单元格。

 :需要刷新。上行数据发生改变。需要刷新单元格(更新也会刷新单元格)。

 :需要更新。数据一旦改变,单元的输出也要相应地更新。

 :最新的。

 :发生输入变动。单元格是局部更新的,但上行数据发生变化也可能导致其发生改变。

2.解决方案特定的状态

解决方案时特定的状态如下。

 :中断。表示已经中断的解决方案。此选项执行的求解器正常停止,将完成当前迭代,并写一个解决方案文件。

 :挂起。标志着一个批次或异步解决方案正在进行。当一个单元格进入挂起状态,可以与项目和项目的其他部分退出Workbench或工作。

3.故障状态

故障典型状态如下。

 :刷新失败。需要刷新。

 :更新失败。需要更新。

 :更新失败。需要注意。

1.5.4 项目原理图中的链接

链接的作用是连接系统之间的数据共享系统或数据传输。在项目原理图中的链接如图1-18所示,其主要类型如下。

 指示数据链接系统之间的共享。这些链接以方框终止。

 指示数据的链接是从上游到下游系统。这些链接以圆形终止。

 链接指示系统是强制地输入参数。这些链接连接“参数集”和绘制箭头进入系统中。

 链接指示系统提供输出参数。这些链接连接“参数集”,并用箭头指向系统。

 表明设计探索系统的链接,它连接到项目参数。这些链接连接到“参数集”,D和E与系统。

图1-18 项目原理图中的链接

1.5.5 创建项目原理图实例

创建项目原理图工作流程的步骤如下。

01 将工具箱中的“静态结构”选项拖曳到项目原理图窗格中或在该选项上双击载入,结果如图1-19所示。

02 此时模块下面的名称为可修改状态,输入“初步静力学分析”,作为此模块的名称。

03 在工具箱中选中“模态”选项,按住鼠标左键不放,向项目管理器中拖曳,此时项目管理器中可拖曳到的位置将以绿色框显示,如图1-20所示。

图1-19 添加“静态结构”选项

图1-20 可添加位置

04 将“模态”选项放到“静态结构”模块的第6行的“求解”中,此时两个模块分别以字母A、B编号显示在项目管理器中,并且两个模块中间出现4条链接,其中,以方框结尾的链接为可共享链接,以圆形结尾的链接为上游到下游链接。结果如图1-21所示。

05 单击B模块左上角的“倒三角”按钮,此时弹出快捷菜单,选择“重新命名”命令,如图1-22所示。将此模块更改名称为“模态分析一”。

图1-21 添加模态分析

图1-22 更改名称

06 右击“初步静力学分析”第6行中的“求解”单元,在此时弹出的快捷菜单中选择“将数据传输到"新建"”→“模态”命令,如图1-23所示。另一个模态分析模块将添加到项目管理器中,并将名称更改为“模态分析二”,结果如图1-24所示。

图1-23 添加模态分析一

图1-24 添加模态分析二

下面列举了创建项目原理图需要注意的地方。

 分析流程块可以用鼠标右键选择菜单进行删除。

 使用该转换特性时,将显示所有的转换可能(上行转换和下行转换)。

 高亮显示系统中的分支不同,程序呈现的快捷菜单也会有所不同,如图1-25所示。

图1-25 不同的快捷菜单