Основы моделирования в CAE пакете ANSYS Mechanical APDL

1. Основы моделирования в CAE пакете ANSYS Mechanical APDL

Ильиных Глеб Валентинович
[email protected]

2. Что такое ANSYS

ANSYS
- это передовой комплекс средств компьютерного
инженерного моделирования, основанный на использовании
различных численных методов решения уравнений,
описывающих различные физические процессы. 

3. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Dome
(1975–2003) –
станция на южном полюсе

4. Пример расчета конструкции South Pole Dome

http://photolibrary.usap.gov/

5. Основные объекты Mechanical APDL

Геометрически
е объекты
необходимы
только для
построения
модели,
отражающей
геометрические
характеристики
настоящей
конструкции
Геометричес
кие объекты
Точки
(ключевые
точки,
кейпоинты) –
keypoints
(points)
Линии - lines
Области
(поверхности)
- areas
Объемы volumes
Объекты
расчетной
сетки
Узлы
Элементы
• Одномерные
(Балки,
стержни)
• Двумерные
(оболочки,
пластины)
• Трехмерные
Объекты
расчетной
сетки
необходимы
непосредствен
но для
численного
расчета
модели
методом
конечных
элементов
(МКЭ)

6. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Точки
(ключевые
точки,
кейпоинты
)
- Keypoints
(points)

7. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Линии
- Lines

8. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Области Areas

9. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Объемы volumes

10. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Все
конечные
элементы
модели

11. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Одномерн
ые
элементы

12. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Двумерные
элементы

13. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Перемещени
я узлов
http://photolibrary.usap.gov/

14. Пример расчета конструкции South Pole Dome

Эквивалентн
ые
напряжения
по Мизесу
http://photolibrary.usap.gov/

15. Процедура работы с пакетом ANSYS Mechanical APDL

Запускаем Mechanical APDL 15.0 или Mechanical APDL
Product launcher 15.0
Указываем рабочий каталог, в который будут
сгенерированы рабочие файлы модели, включая базу
данных модели (*.db) и файл результатов численного
расчета (*.rst)
Utility
Menu>File>Change
Directory

16. Процедура работы с пакетом ANSYS Mechanical APDL

Подгружаем программу из текстового файла
Utility
Menu>File>Read
Input from..

17. Основы языка APDL

APDL -  ANSYS Parametric Design Language
APDL содержит в себе все основные элементы
программирования: переменные, массивы, циклы,
условия, алгебраические операторы и т.д. 
APDL содержит в себе специальные команды для
работы с геометрическими объектами, объектами
конечно-элементной сеткой, нагрузками,
результатами численного расчета и т.д. 
APDL не учитывает регистр

18. Основы языка APDL

Переменные:
A1=5
B=4
Алгебраические
операции:
A=5+4
H=A-5
Комментарии:
!комментарии могут
!находится в любой
части
!кода, начинаются со
знака
N=3*2
!«!» и заканчиваются
концом
Perem=5/2
!строки
T2=8**6
J=4*(5+1)

19. Основы языка APDL

Команда на языке APDL выглядит следующим образом:
comand,parameter1,parameter2,..
Имя команды заранее определено
Каждый параметр команды находится на определенном
месте и принимает определенные значения
Параметры могут принимать следующие значения:
заранее определенные ключевые слова (например, line,
area, node и др.), численные значения (например, 1, 5, 0,
5e12) в том числе и алгебраические операции 1/2, 5*4, и
т.п.), значения переменных (например, i, a1, ar4),
значения массивов (например, a(1,4), ar2(4,2))
Пример команды:
ksel,s,loc,x,5*2

20. Help

help
– самая главная команда
ADPL
help,ksel

21. Основы языка APDL

Цикл:
*do,i,1,52,1 !i=1, i=2, i=3, … , i=52
!тело цикла повторяется 52 раза
*enddo
Условие:
*if,a,eq,5,then
!команды, находящиеся тут запустятся, если a равно 5
*else
! команды, находящиеся тут запустятся, если a не
равно 5
*endif

22. Рекомендуемая структура программы

«Шапка»
Ввод
параметров
Создание локальных систем координат
Ввод в модель материалов
Ввод в модель типов элементов
Ввод в модель характеристик элементов
(сечения и др.)
Построение геометрии
Построение конечно-элементной сетки
Определение граничных условий
Расчет
Анализ результатов

23. Стадии построения модели

•Каждой стадии соответствуют определенные
команды, которые работают только в этой стадии
•Циклы, условия, переменные работают на любой
стадии моделирования
• Определение
настроек
численного
решателя
• Конечноэлементный расчет
• Представление
численных
результатов
расчета в виде
контуров,
графиков,
численных данных
и т.д.
Решатель
Постпроцессор
Препроцессор
• Построение
геометрии (Импорт
геометрии из CAD)
• Построение
расчетной сетки
• Определение
нагрузок
• Определение
условий
закрепления
Стадии построения
модели

24. Стадии построения модели

/prep7 !вход в препроцессор
finish !выход из
препроцессора
/solu !вход в решатель
finish !выход из решателя
/post1 !вход в постпроцессор
finish ! выход из
постпроцессора

25. Советы по работе

Работать только в рабочем каталоге: D:/answork/
Не запускать программы с флеш-носителей
Не использовать русские названия и пробелы в
рабочих каталогах, программах и каталогах, в
которых находятся программы
Использовать notepad++ с поддержкой языка apdl
Писать комментарии после каждой командой!
Не копировать код из предыдущих программ
Соблюдать «правила приличия» при написании кода

26. Советы по моделированию

Уменьшаем
размерность задачи
Учитываем симметрию
Упрощаем модель
На стадии отладки используем
максимально грубую сетку
На стадии отладки используем
линейные свойства материалов
Исследуем сходимость
численной модели

27. Ссылки

http://cae-club.ru/
https://vk.com/ansys_expert
https://notepad-plus-plus.org/

28. Домашнее задание:

Установить
ANSYS
Открыть ANSYS Help
Сделать перевод описания
заданного элемента до рисунка
help,solid186

29. Домашнее задание:

30. Конечные элементы:

Номер
варианта
Название элемента
1
solid185
2
beam188
3
plane182
4
shell181
5
solid65
6
link180
7
solid186
8
beam189
9
plane183
10
shell281