ANSYS Mechanical结构对称模型设置技术汇总

一、概述

工程中有很多结构构型规则，如管道等结构连接用的法兰、风力发电机上的轮毂、轿车的车身、各种电机轴等结构，其结构形式是对称的，在服役期内承受的载荷如果也是对称的，那么在使用ANSYS Mechanical进行结构仿真时，就可以利用这个特点，对模型进行相应的简化可以更加用更少的计算机资源高效的得到更高精度的结果。

二、对称类型

根据结构特征，建模时创建不同种类的扇区，不同的扇区对应不同的对称类型。ANSYS Mechanical支持的对称类型如下图所示：

l   Symmetry Region : 支持静力和瞬态结构分析以及热/热电分析。

l   Linear Periodic :支持经历结构分析和热/热电分析

l   Periodic Region : 支持静磁场分析，只支持3D分析

l   Cyclic Region : 支持谐响应分析（完全法），模态分析，静力结构，热，         谐响应噪声，模态噪声和静力噪声分析，只支持3D分析

l   Pre-Meshed Cyclic Region : 支持谐响应分析（完全法），模态分析，静力结构，谐响应噪声，模态噪声和静力噪声分析

l   General Axisymmetric : 只支持3D静力分析

三、各对称类型的说明及设置方法

1）Symmetry Region

分类两种类型，分别为对称和反对称

对称

反对称

线性循环

只需要定义合适的对称面即可。

创建方法：

A）在树形大纲Model上右键>Insert>symmetry

B）选择树形大纲中的Symmtry，单击工具栏上的Symmetry Region

C）单击Symmetry Region，在其细节列表中，可以设置不同的类型

D）如果选择类型为Symmetric或者Anti-Symmetric时，只需要选择一个对称面

E）如果选择Liner Periodic，则需要定义两个面

注：

l   结构的对称边界条件意味着对称面面外位移和面内转动为零。

l   反对称边界条件意味着强制其沿着反对称面的法向转动。

l   Linear Periodic（线性周期）适用于具有平移对称特性，在某一个方向上不断重复。

2）Cyclic Region

Cyclic Region（循环对称）适用于具有轴对称特性的模型。风扇叶轮、直齿圆柱齿轮和涡轮叶片都是可以使用循环对称的典型模型。在Mechanical中，对具有对称性的一个扇区建模，在扇区的两个端面设置对称边界，仅对一个扇区进行求解，通过一个扇区上的结果重建完整模型上的结果。

A）在树形大纲Model上右键>Insert>symmetry

B）选择树形大纲中的Symmtry，单击工具栏上的Cyclic Region/Pre-Meshed Cyclic Region

C）单击Cyclic Region，在其细节列表中，选择高低边界面以及相应的参考坐标系

3）Periodic Region 

支持静磁场分析，只支持3D分析

其创建方法与Cyclic Region类似

A）在树形大纲Model上右键>Insert>symmetry

B）选择树形大纲中的Symmtry，单击工具栏上的Periodic Region

C）单击Periodic Region，在其细节列表中，选择高低边界面以及相应的参考坐标系

4）General Axisymmetric

一般轴对称，用于3D的surface body，创建过程如下：

A）在树形大纲Model上右键>Insert>symmetry

B）选择树形大纲中的Symmtry，单击工具栏上的General Axisymmetric

C）单击General Axisymmetric，在其细节列表中进行设置

Geometry：选择对象是body，必须是surface body

Nodal Planes:设置节点平面的数量，可以是数字1，数字3-12的自然数

如以下例子为填入6的情形：