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工程中，經(jīng)常要設(shè)計(jì)一些由各種型材或板材構(gòu)成的大型構(gòu)件，對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行強(qiáng)度分析是一項(xiàng)重要的工作。在ANSYS中進(jìn)行此類機(jī)構(gòu)件的應(yīng)力分析時(shí)，若采用梁、殼單元建模計(jì)算，則不能考慮細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。若采用實(shí)體單元，為獲得精確解，則需將網(wǎng)格劃分的很細(xì)，導(dǎo)致分析單元的數(shù)量巨大，一般的機(jī)器甚至無法完成計(jì)算。特別是在結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)階段，分析時(shí)間的延長將會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)的更改和優(yōu)化都很難實(shí)現(xiàn)。為獲得精確解，除了采用較細(xì)的網(wǎng)格重新計(jì)算整個(gè)模型外，ANSYS還提供了一種更加先進(jìn)的處理方法一一子模型法。
子模型法又稱切割邊界法或特定位移法，是一種基于圣維南原理精確計(jì)算結(jié)構(gòu)中的細(xì)部構(gòu)件的方法，它用整體模型切割邊界上的位移作為子模型的位移邊界條件，對(duì)子模型進(jìn)行重新計(jì)算，能夠得到更加精確的結(jié)果。另外，這種技術(shù)減少甚至取消了有限元實(shí)體模型中所需的復(fù)雜傳遞區(qū)域，使設(shè)計(jì)人員可以在感興趣的區(qū)域就不同的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。子模型法的局限性在于它僅對(duì)體單元和殼單元有效，并且其切割邊界應(yīng)處于應(yīng)力梯度較小的位置。
1)對(duì)整體結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行分析。由于位移值對(duì)網(wǎng)格的粗細(xì)不是很敏感，所以對(duì)整體模型的網(wǎng)格劃分可以相對(duì)粗糙，目的是發(fā)現(xiàn)大應(yīng)力區(qū)域及得到切割邊界上的位移值。計(jì)算完成后保留.db和.rst文件。
2)對(duì)子模型建模，并使子模型在總體坐標(biāo)系中的位置與它在整體模型中的相應(yīng)位置一致。選擇切割邊界上的節(jié)點(diǎn)，將其寫入.node文件，存儲(chǔ)模型的.db文件。
3)提取子模型切割邊界條件。讀入整體模型的結(jié)果文件(.db)，指定整體模型的分析結(jié)果文件C .rst。并將子模型的node文件讀入切割邊界節(jié)點(diǎn)，需要進(jìn)行切割邊界插值，指定邊界插值輸出文件. cbd。
4)分析子模型。使用子模型結(jié)果文件，讀入切割邊界條件文件，并在子模型上施加切割邊界條件以外的載荷和約束。
5)驗(yàn)證結(jié)果。通過比較切割邊界上子模型和粗糙模型相對(duì)應(yīng)位置的應(yīng)力是否一致來驗(yàn)證子模型的切割邊界是否正確。如果不符合，需要將切割邊界取在離關(guān)心區(qū)域更遠(yuǎn)的位置，重新計(jì)算。
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