ANSYS Workbench结构分析的一般求解选项设置方法介绍

在ANSYS Workbench的Mechanical应用界面下,结构分析的一般性求解选项设置通过Project树的Analysis Settings分支来实现,此分支的Details选项如下图所示。

在Analysis Settings选项列表中,涉及到的分析选项包括Step Controls、Solver Controls、Rotor dynamics Controls、Restart Controls、Nonlinear Controls、Output Controls、Analysis Data Management等,其中,关于Step Controls(即载荷步控制)在前面一篇文章中已经进行了介绍,读者可以参考——ANSYS的求解组织过程与载荷步概念。本文下面主要对其他选项的意义及其设置要点进行介绍。

(1)Step Controls

Step Controls即载荷步选项,此处不再重复介绍。

请读者参考前一篇文章:ANSYS的求解组织过程与载荷步概念

(2)Solver Controls

Solver Controls即求解器控制选项,如下图所示。

Solver Controls中涉及到的主要选项包括:

①Solver Type

Solver Type选项用于指定求解器的类型选项,可选择Direct(直接求解器)或Iterative(迭代求解器)。直接求解器适用范围较广。对于大型纯实体单元模型,推荐使用迭代求解器。

②Weak Springs

Weak Springs选项为弱弹簧开关选项,可选择Off或On。弱弹簧用于在模型中没有刚度的方向添加刚度很低的弹簧,以稳定求解。

③Solver Pivot Checking

即求解器主对角元检测选项,可选项包括Program Controlled、Warning、Error、Off。

④Large Deflection

此选项为几何非线性开关,可选择Off或On,选择On时计算刚度矩阵计入几何非线性因素。

⑤Inertia Relief

此选项为惯性解除开关,可选择Off或On。惯性解除分析可用于计算与施加载荷反向平衡的加速度。

(3)Rotor dynamics Controls

即转子动力学控制选项,这一部分仅包含一个选项,即Coriolis Effect,缺省为Off,如下图所示。设置为On时包含柯氏效应。

(4)Restart Controls

Restart Controls为分析的重启动控制选项。重启动控制主要用于提供重启动点选项及文件保留选项,如下图所示。

Generate Restart Points选项用于指定形成重启动点的方法,选择Off表示不产生重启动点,选择Manual时表示人工指定,可选择Load Step和Substep域为Last,表示仅产生在最后一个载荷步最后一个子步处的重启动点,用户也可以选择Load Step域为All,然后选择Substep,可以为Last(最后一个子步)、All(所有子步)、Specified Recurrence Rate(指定各载荷步的第几个子步)以及Equally Spaced Points(每隔几个子步)。Retain Files After Full Solve选项用于指定在完成求解后是否保留重启动文件。

(5)Nonlinear Controls

Nonlinear Controls部分是有关非线性分析的控制选项,如下图所示。

上述选项列表中,Force Convergence、Moment Convergence、Displacement Convergence、Rotation Convergence域分别用于指定非线性分析的力收敛准则、力矩收敛准则、位移收敛准则以及转动收敛准则。通常采用程序控制“Program Controlled”即可,也可手动定义各种收敛准则。Line Search选项用于指定线性搜索的选项开关,可选择On或Off,缺省为程序自动控制。Stabilization选项用于指定非线性稳定性开关,缺省为Off,可选择Constant(阻尼系数在载荷步中保持不变)或者Reduce(阻尼系数线性渐减,载荷步结束时减到0)。

关于非线性分析选项,后面将专门发布文章进行更为详细的讲解。

(6)Output Controls

Output Controls为分析的输出控制选项,用于设置计算结果的输出选项,如下图所示。

对于结构分析类型,比较常用的输出选项包括:

①Stress

此选项用于指定是否输出单元的节点应力结果到结果文件,缺省为Yes。

②Strain选项

此选项用于指定是否输出单元的弹性应变结果到结果文件,缺省为Yes。

③Nodal Forces选项

此选项用于指定是否输出单元节点力结果到结果文件,缺省为No;如选择Yes,则输出所有节点的节点力。如果要通过Command对象使用Mechanical APDL的NFORCE命令、FSUM命令,此选项须设置为Yes。

④Contact Miscellaneous选项

此选项用于控制接触结果的输出,当计算接触反力时需要选择Yes,缺省为No。

⑤General Miscellaneous选项

此选项用于控制单元结果的输出,当需要SMISC/NMISC单元结果时(详见ANSYS单元手册中各单元的输出项目描述),此选项设置为Yes。缺省选项为No。

⑥Store Results At选项

此选项用于指定结果文件保存的“时间”点,缺省为All Time Points。对于大型模型的非线性分析或瞬态分析,可以选择保持等间隔的时间点上的结果,以减小结果文件规模。

(7)Analysis Data Management

Analysis Data Management即分析数据管理,这些选项用于指定ANSYS结构分析文件及单位系统等相关的计算数据设置,如下图所示。

包括的选项包括:

①Solver Files Directory

Solver Files Directory为求解文件的路径信息,由Workbench根据Project文件保存路径自动指定。通过Project Tree的Solution分支的右键菜单,选择“Open Solver Files Directory”菜单可打开求解目录。

②Future Analysis

Future Analysis域用于指定分析结果是否会用于后续分析作为载荷或初始条件,缺省为None;对于静力分析,其结果可用于后续的特征值屈曲分析或预应力模态分析,此时显示为Prestressed Analysis选项。

③Scratch Solver Files Directory

Scratch Solver Files Directory选项在计算过程中会显示临时文件读写路径。

④Save MAPDL db

Save MAPDL db选项用于指定Mechanical计算时是否保存Mechanical APDL数据库文件(db文件),缺省为No。

⑤Delete Unneeded File

Delete Unneeded File选项用于指定是否删除不需要的文件,缺省为Yes。如果用户希望保存所有的文件则选择No。

⑥Nonlinear Solutions

Nonlinear Solutions选项是分析是否包含非线性因素的指示选项,如果存在非线性则显示为Yes,否则为No。

⑦ Solver Units

Solver Units选项用于选择求解器单位,建议选择当前活动单位制系统(Active Units选项)即可。如果选择Manual选项,则在Solver Units System选项列表中选择所需的求解单位系统。


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