ANSYS高级后处理:路径映射技术深度剖析

本人前面文章中曾经介绍了ANSYS中如何提取实体单元截面内力,其实该操作是ANSYS后处理中比较高端的一个后处理—面操作。其实除了这个之外,ANSYS后处理还有一种高端的后处理技巧—路径映射,今日水哥就给大家系统性的介绍ANSYS的路径操作。


1何为路径映射

我们知道,有限元法最后求得的结果是节点解,例如节点上的位移、内力、应力等内容,而单元内部某点的结果则是通过假定的形函数插值获得。然而,我们在有限元建模的时候,最让我们关心的是结构的构造特点以及边界条件,属于前处理模块,往往不会顾及结构的提取。由此带来的问题便是,如果我们需要提取模型中某些点、线或者面上的结果,但这些点、线和面不在节点位置,也与单元的形心、积分点不重合,这该怎么办呢?


这时候,便要用到我们的路径映射技术了。


所谓路径映射,其实是基于插值运算的一种后处理技术,它能够虚拟映射任何结果数据到模型的任何路径上。在使用时,我们可以设定路径,将关心的结果映射到该路径上,然后对该路径进行一些数学运算,从而得到更有意义的结果。其特点如下:

1)可以同时设定多个路径,一条路径上的结果其实就是一列数据,多个路径形成一个矩阵,可进行多个矩阵运算。

2)结果映射之后,还能以图形、列表、文件等方式观察或者保存结果。




2路径操作步骤


1)定义路径

定义路径包括两个方面,一个是定义结果坐标系(具体概念可以参考我的初级教程ANSYS坐标讲解那一章节),另外一个便是定义具体路径。主要命令流如下:

CSYS,KCN

PATH,Name,nPts,nSets,nDiv

PPATH,POINT,NODE,X,Y,X,CS

/PBC,PATH,1


2) 映射路径结果

ANSYS能够虚拟映射任何结果数据到模型的任何路径之上,例如原始数据(DOF节点解)、派生数据(应力、通量、梯度等)、单元数据表等等。映射过程为:指定某个路径为当前路径、指定本次映射的结果坐标系、映射结果。

常用命令流如下:

PATH,name

RSYS,KCN

PDEF,Lab,Item,Comp,Avglab


3)观察路径

当我们映射结果后,我们可以直接观察结果沿路径的分布情况。我们可以指定路径点的某一坐标分量为X轴,当路径为一条空间曲线时,显示的则是伸展开后的结果。PLPATH、PRPATH 可采用追加方式,在一个图形中显示多个变量曲线。常用命令流如下:

Prange,1,,,XG  !选取路径点的X坐标为X轴

PLPATH,uz  !显示UZ-X曲线

PLPATH,SZ,SX  !显示SZ-X和SX-X曲线


4)对路径执行数学运算

路径结果可以看为一列列向量,相互之间可以进行各种数学运算,例如简单的算术运算和求幂、微积分等高级预算。


5)将数据存入数组

如果我们想导出数据,利用第三方软件例如Matlab进行运算,这时候需要将路径结果存入数组。命令流如下:

PAGET,PATHR2,Tabl




3案例演示

某钢筋混凝土悬臂梁,截面尺寸为250X500,C30,长度2000,顶端承受2KN/m的均布荷载。采用实体单元186进行弹性分析。要求:绘制顶部和底部中线,各个主应力随Z方向坐标的变化关系曲线。

Finish

/clear

/prep7

Et,1,solid186

Mp,ex,1,3.0e4

Mp,dens,1,2500e-12

Mp,prxy,1,0.2

Blc4,,,250,500,2000

Asel,s,loc,y,500

Sfa,all,1,pres,2e3/250

Allsel,all

Esize,50

Vmesh,all

/solu

Asel,s,loc,z,0

Da,all,all,all

Allsel,all

Acel,,9800

Solve

!================

/post1

!路径定义

Path,dibu,5

Ppath,1,,125,,0

Ppath,2,,125,,500

Ppath,3,,125,,1000

Ppath,4,,125,,1500

Ppath,5,,125,,2000


Path,dingbu,5

Ppath,1,,125,500,0

Ppath,2,,125, 500,500

Ppath,3,,125, 500,1000

Ppath,4,,125, 500,1500

Ppath,5,,125, 500,2000


51.jpg

!==================

Path,dibu

Pdef,yingli1,s,1

Pdef, yingli2,s,2

Pdef, yingli3,s,3

Pdef, dengxiao,s,eqv

!绘图

Prange,1,,,ZG  !以Z坐标为X轴

Plpath,yingli1,yingli2,yingli3,dengxiao


52.png

!列表显示

Prpath,yingli1,yingli2,yingli3,dengxiao


53.png

!==============

!顶部中线绘制


Path,dingbu

Pdef,yingli1,s,1

Pdef, yingli2,s,2

Pdef, yingli3,s,3

Pdef, dengxiao,s,eqv

!绘图

Prange,1,,,ZG  !以Z坐标为X轴

Plpath,yingli1,yingli2,yingli3,dengxiao


54.png

!列表显示

Prpath,yingli1,yingli2,yingli3,dengxiao

55.png

整个图形的mises应力云图如下:

56.jpg
     




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