CAE／CFD分析基础论文

ＣＡＥ／ＣＦＤ分析基础

院 系：化工与能源学院 年 级：０９级 专 业：安全工程 班 级：一班 姓 名：边会婷

学 号：指导老师：周俊杰

论文

２００９０３５０１０１

ANSYS Workbench 13.0 循环对称分析功能的革新

Ansys 12.1以及之前的版本，要在workbench中对于循环对称结

构进行分析，需要手动插入command才能实现，而从13.0版本开始，这一限制得到了根本的改变，后面再解释这个所谓的根本改变。下面先以一个小例子介绍在workbench 13.0中进行循环对称分析的具体步骤。

首先当然是得到扇区模型，例子中模型的扇形角为30度，如右图所示：

模型导入Mechanical后，单击标签model可以注意到工具栏的变化，单击工具栏上的Symmetry在模型树中插入对称条件，也可以在标签model上单击右键，插入Symmetry，效果是一样的，如右图，

在模型树中单击标签Symmetry可以注意到上方工具栏的变化，单击工具栏上的Cyclic Region在标签Symmetry下插入循环对称域，也可以在标签Symmetry上单击右键，插入Cyclic Region，效果相同，单击新加入的Cyclic Region标签，在下方中看到如右下图示的Details栏，黄色标示的就是需要手动调整的选项。

分别选择模型的两个扇区边界面，作为高低边界，选择完成后发现坐标系处仍然以黄色标记，如右图所示，研究后发现，此处需要指定圆柱坐标系才能完成定义。建立圆柱坐标系过程此处略去。

定义完成后的模型如下图所示：

由于设定了循环对称边界条件，加之模型比较简单，所以下面的网格划分过程中可以不进行Match Control操作，循环对称面上节点会自动匹配好，如果是循环对称面不规则，或者有多个面组成，就需要手动添加Match Control，强制网格匹配，Match Control的定义方法与上面提到的Cyclic Region定义类似，有兴趣可以自己尝试一下。

然后是求解设定，这里要进行的是一个固有频率分析，单击Analysis Setting，在下面的Detail框中定义求解选项，如右图所示。注意到在靠近下方的位置，出现了Cyclic Controls的选项，只有一个属性（谐波指数范围）可以调整，默认的程序自动控制时，会依次计算从0到最大（间隔1）的所有谐波指数对应模态。也可以选择手动控制，指定特定的谐波指数，如下图所示：

然后在内孔上定义Cylindrical Support，仅放开径向位移，固定轴向和周向位移，进行模态分析后得到结果如右图所示，可以看到程序计算了从0到6各谐波指数下的前6阶模态。

在后处理查看模态位移时，可以通过定义谐波指数和模态阶次进行查看，而且得到的都是经圆周扩展后的图形显示，如下图所示为谐波指数5下的第5阶模态：

为了搞清楚Workbench是怎么处理这整个过程的，我们把设定完成的模型写出到ANSYS input文件（默认为***.DAT），用记事本打开后，找到定义循环对称的部分，看到下列语句：

/com,*********** ***********

CYCOPT,USRROT,1 CYCOPT,STATUS

Create

Periodic/Cyclic

Symmetry

*DIM,_CYCLICMAP,ARRAY,2,78 *SET,_CYCLICMAP(1,1),197,241 ……. …….

*SET,_CYCLICMAP(1,78),958,913 CYCLIC,12,,12,,,_CYCLICMAP

关键是最后一句，以前可是没有这种定义方式的，打开CYCLIC命令在线帮助， CYCLIC,NSECTOR,ANGLE,KCN,Name,USRCOMP,USRNMAP

对

比

V12.1

版

本

的

在

线

帮

助

，

CYCLIC,NSECTOR,ANGLE,KCN,Name,USRCOMP

可以看到CYCLIC命令多了一个称作USRNMAP的域定义，下面简单翻译了一下这个域定义的内容：

USRNMAP 用户自定义的数组名称，用于指定扇区高低边界上相互匹配的节点对，只有当域USRCOMP =0时生效，并且跳过自动探测扇区边界的过程。节点对可以以任意顺序输入，但是对于每一对节点，第一个输入的节点必须位于低边界上。

下面是一个例子：

*DIM,MYMAP,ARRAY,2,14 !定义数组,用于存放高低边界节点对编号

*set,mymap(1,1),107,108 !低边界节点号107,对应的高边界节点号

108 *set,mymap(1,2),147,211 !低边界节点号147,对应的高

边界节点号

211 *set,mymap(1,3),110,109 !低边界节点号110,对应的高边界节点号109

… !定义所有的14对节点 cyclic,12,,1,,,MYMAP !使用自定义的数组生成循环对称边界条件

所以得到结论是，为了让Workbench能够胜任循环对称分析，ANSYS对CYCLIC命令进行了扩充，这种扩充是对ANSYS深层次的变革，相对于通过APDL达到同样的效果来的更彻底，这就是为什么本文开头说根本改变的原因。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ls2w.html