多种材料的静力学仿真

本文介绍了一个静力学仿真案例,涉及两个共面立方体,不同弹性模量和泊松比。通过FastModel创建几何模型,分配不同材料,并设定约束与荷载。在FastModel中,网格划分简便,而在Nastran和Radioss中求解得到不同结果,可能需要额外参数设置以处理多材料情况。
1. case描述:
两个共面的立方体,大小为1*1*1.
第一个立方体E为1e8,P为0.3
第二个立方体E为1e7, P为0.4
一端四点固支,另一端一条边上施加X=10000,Y=30000的分布荷载
2. 实现
2.1.FastModel中创建两个立方体(图1)
2.2.材料库中创建两种新材料
2.3.添加两种3Dsolid单元,关联新建的材料,分别赋给两个立方体
2.4.选中一个立方体一端的四点,设置为约束为XYZ固定,选中另一个立方体的一边,施加 X=10000,Y=30000的力
2.5.固定的一段的立方体网格大小设置为2,受力的立方体网格设置为0.5(图2)
2.6.求解设置为static,结果输出应力和位移
2.7.分别导出Ansys/Patran/Abaqus格式
2.8.分别用Nastran/Radioss求解查看结果

图1
### 使用 Ansys 进行静力学仿真 #### 1. 前处理阶段 ##### 模型设置 在开始任何仿真之前,需创建或导入待分析的几何模型。这可以通过多种方式完成,比如直接在 Workbench 中构建几何体或是通过 CAD 软件导入选定文件格式的模型。 ##### 材料属性配置 对于所选部件指定恰当的材料特性至关重要。具体而言,在预处理器(Preprocessor)界面下选取【Material Props】> 【Material Models】,随后针对每种材质录入必要的物理参数,例如弹性模量(EX)=200e9 和泊松比(PRXY)=0.3 [^3]。 ##### 网格划分策略 为了确保计算精度并减少求解时间,合理规划网格密度和分布必不可少。通常建议先采用较粗略的初始网格进行初步测试,之后依据需求逐步细化局部区域直至满足收敛标准为止。 #### 2. 仿真设定环节 ##### 边界条件施加 边界条件决定了系统的约束状态及其外部作用力情况。其形式多样,既涵盖了固定端、位移限制等机械类限定,也包含了热流率、电荷注入等功能性影响因素。正确应用这些条件能够显著提升预测效果的真实性与可信度 [^2]。 ##### 受力状况描述 除了上述静态加载模式外,还允许引入动态变化趋势来反映实际工况下的瞬态响应特征。此部分工作往往涉及复杂的数据准备过程以及高级选项调整。 ##### 参数优化调节 根据项目特点灵活选用合适的算法类型(线性/非线性)、迭代终止准则以及其他辅助功能模块,从而实现高效稳定的数值解析目标。 #### 3. 后处理成果展示 一旦完成了全部前置准备工作并且成功获取到预期解答,则可借助内置工具集开展深入的结果解读活动。例如,利用变形图直观呈现物体在外载荷作用下的形态改变程度 [^4]。 ```python # Python脚本仅作为示例,并不适用于Ansys环境执行 import ansys.mapdl.core as mapdl mapdl.prep7() # 开始进入前处理命令流 mapdl.mp('EX', 1, 200E9) # 设置弹性模量 mapdl.mp('PRXY', 1, 0.3) # 设置泊松比 ```
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