ANSYS Workbench子模型技术的实战应用

子模型是得到模型部分区域中更加精确解的有限单元技术。在有应力集中区域，网格太疏不能得到满意结果，要得到这些区域较精确的解，可采取两种方法：一种是用较细的网格重新划分并分析整个模型；另一种是只在关心区域细化网格并对其分析。前一种方法需要的计算机资源高，同时计算时间长，后一种方法即为子模型技术。本文介绍ANSYS Workbench中子模型技术具体应用方法。

1.创建分析模块

打开Workbench后，双击Toolbox中的静力学分析模块Static Structure，如图1所示。

图1 创建静力学分析模块

2.完整模型静力学分析

分析对象底面固定约束，上顶面受10000N压力，网格采取自动划分，提取应力分布结果如下图所示，最大应力值为36.884MPa。

（a）载荷及约束                  （b）等效应力结果

图2 完整模型静力学分析结果

3.建立子模型

3.1建立子模型分析流程

在Workbench主界面中将项目A复制生成项目B，鼠标单击从项目A中的“solution”拖动至项目B中的“setup”，建立如图3所示的子模型分析流程。

图3 子模型分析流程

3.2子模型切割

双击项目B中的“geometry”进入spaceclaim模型处理界面，将原始模型切割成右下图。切割需注意的是切割边界不能离应力集中区域太近，否则会影响子模型计算结果的准确性，当然切割区域也不能太大，不然也起不到子模型简化计算的目的。

图4 子模型切割示意

3.3子模型网格

子模型的网格划分采用整体网格大小控制和局部加密的方法，划分结果如图5所示。

图5 子模型网格划分

3.4子模型边界导入

右键“Submodeling”，插入位移边界“Cut Boundary Constraint”，导入切割边界处的位移结果数据作为子模型计算的初始条件，如图6所示。

图6 子模型位移边界条件导入

4.子模型计算结果

子模型应力计算结果如图7所示，子模型计算结果的准确性一方面取决于切割边界的合理性，另一方面取决于完整模型的结果准确度，也就是说如果完整模型的网格密度与网格质量控制得越好，子模型计算结果的准确性也就越高。

图7 子模型应力计算结果

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