Egységek Kezelése az ANSYS APDL-ben és a Workbench Mechanical-ben
A mérnöki szimulációkban az egységek helyes kezelése alapvető fontosságú a pontos és megbízható eredmények eléréséhez. Az ANSYS APDL és a Workbench Mechanical környezetek közötti interakció során az egységrendszerek következetessége különösen kritikus.
Könnyen előfordulhat, hogy rossz egységrendszert választunk, amikor a Workbench Mechanical futtatja a SOLVE műveletet egy olyan parancs objektum esetében, amely egy adott egységrendszert feltételez. Fontos megérteni, hogy az ANSYS-ban nincsenek rögzített egységek; ez csak rajtunk múlik. Például, ha egy Commands Object-ben egy anyag tulajdonságát a BIN egységrendszerben (lb-in-sec) adtuk meg, de a Workbench Mechanical-ben az egységek SI-re vannak állítva, az hibás eredményekhez vezethet.
Egységrendszerek a Workbench Mechanical-ben
A Workbench Mechanical többféle egységrendszert kínál a felhasználók számára. Az egységbeállítások második ellenőrzési pontja a SOLVE futtatásakor az egyes környezetek Analysis Settings részleteiben található. Fontos megjegyezni, hogy minden környezet Analysis Settings részletei úgy is beállíthatók, hogy egy adott egységrendszert használjanak a SOLVE során.
A felhasználóknak azt tanácsoljuk, hogy ellenőrizzék a Commands Manual-t a /UNITS parancshoz. Ezen kívül a /STATUS paranccsal a Begin szinten ellenőrizhető a használt egységrendszer beállítása.
Egységek az ANSYS APDL-ben: A Felhasználó Felelőssége
Az ANSYS-ban nem lehet egységet megadni, és nem is kell. Az értékeket egység nélküli számként kell kezelni. Például egy "10"-es érték 10 kilométert (ha 1 egység = 1 kilométer) vagy 0,5 millimétert (ha 1 egység = 0,05 milliméter) jelenthet, és ez nem számít. Ez csak rajtunk múlik. Azonban figyelembe kell venni, hogy bármilyen egységet is használunk, azt következetesen kell alkalmaznunk az összes többi bevitt értékre. Az egységek az Ansys-ban csupán címkék. Alapvetően hibás azt gondolni, hogy az Ansys-nak van egy "alapértelmezett" egységrendszere a felhasználó "szimulációs világában".
Valójában a FEM (Végeselem Módszer) nem rendelkezik "egységek" fogalmával: amikor más programcsomagok lehetővé teszik "egységrendszer" kiválasztását, valójában arra kényszerítenek, hogy előre definiált belső átváltási paraméterek közül válasszunk. Mivel ezek a tényezők eleve ismertek, a programozók beépített rutinokat építettek be az átváltások "menet közbeni" elvégzésére.
Előre definiált egységrendszerek és átváltási tényezők
Az ANSYS számos előre definiált egységrendszert kínál, amelyek segítenek a felhasználóknak a következetesség fenntartásában:
- USER - Felhasználó által definiált rendszer (alapértelmezett).
- SI - Nemzetközi rendszer (m, kg, s, K).
- MKS - MKS rendszer (m, kg, s, °C).
- uMKS - μMKS rendszer (μm, kg, s, °C).
- CGS - CGS rendszer (cm, g, s, °C).
- MPA - MPA rendszer (mm, Mg, s, °C).
- BFT - U. S. (ft, slug, s, °F).
- BIN - U. S. (lb-in-s, °F).
Ezekhez a rendszerekhez átváltási tényezők is tartoznak, amelyeket a felhasználó módosíthat a USER rendszerhez:
- LENFACT - Átváltási tényező méterbe (m). Alapértelmezés = 1.
- MASSFACT - Átváltási tényező kilogrammba (kg). Alapértelmezés = 1.
- TIMEFACT - Átváltási tényező másodpercbe (s). Alapértelmezés = 1.
- TEMPFACT - Átváltási tényező Kelvinbe (K). Alapértelmezés = 1.
- TOFFST - Hőmérséklet eltolás abszolút nullától Kelvinben. = 0.
- CHARGEFACT - Átváltási tényező coulombba. Alapértelmezés = 1.
- FORCEFACT - Átváltási tényező newtonba (N). Alapértelmezés = 1.
- HEATFACT - Átváltási tényező joule-ba (J).
Ezek a tényezők a felhasználó által definiált egységrendszerhez tartoznak. A beállítás a /STATUS paranccsal ellenőrizhető a Begin szinten.
Egységek és az APDL Parancsok Objektumokban
A Workbench Mechanical támogatja az APDL Commands Objects-eket, amelyek a modellekre hatnak a Geometry, Connections, Environment és Solution (utófeldolgozás) szinten. Néhány ilyen objektum feltételezi, hogy a Solve során egy adott egységrendszert használnak. Az alábbi parancssor-példa ellenőrzi az egységbeállítást egy Workbench Mechanical megoldási futtatás során, és azért működik, mert a /UNITS parancsot az Ansys bemeneti APDL job ds.dat fájl hajtja végre, amelyet a Workbench Mechanical hoz létre.
Az alábbi kódrészlet hozzáadható bármely meglévő Commands Object elejére, vagy elhelyezhető saját Commands Object-jében a Project fában, jellemzően az Environment szinten. Célja a futtatás leállítása, ha a kívánt egységeket nem alkalmazzák az adott környezetben.
*GET,myunits,ACTIVE,,UNITS*IF,myunits,NE,4,THEN! This check stops the ANSYS run if the Units setting is not satisfied.
Ez az ellenőrzés leállítja az ANSYS futtatását, ha az egységbeállítás nem felel meg a követelményeknek.
Hőmérsékleti egységek speciális kezelése
Fontos felismerni, hogy a ds.dat fájlban a Workbench Mechanical átalakítja a hőenergiát munkaenergiává; például a BTU inch-pound energia formájában lesz átváltva, ami nem intuitív anyagjellemző-beállításokat eredményezhet. A felhasználóknak nagyon óvatosnak kell lenniük a Commands Object-ben szereplő hőmérsékleti tulajdonságok egységeivel, ha nem SI egységeket használnak a modell egészében.
Külső modell importálása és egységkezelés
A Workbench Mechanical 15.0-ás verziója óta egy új külső modell komponensrendszerrel rendelkezik, amely egy CDB fájlból származó szilárdtest vagy héj végeselem hálót képes felvenni, és szilárdtest modellt generálni hálóval a Workbench Mechanical-ben való használatra. A felhasználóknak át kell tekinteniük az Ansys v15.0 súgórendszerét ezen External Model funkcióval kapcsolatos információkért.
Ez a cikk áttekinti az Ansys Mechanical APDL-ben CDB fájl létrehozásának lépéseit, a CDB fájl beolvasását a Workbench-be, valamint az Associated RST eredményfájl importálását. Ez lehetővé teszi, hogy a Workbench Mechanical környezet eszközei felhasználhatók legyenek az Ansys Mechanical APDL-ből származó modell utófeldolgozására, valamint jelentés generálására, amely automatizálja az érdekes adatok generálását a mérnöki jelentések mellékletében. A funkció használatához egy támogatott háló típust tartalmazó CDB fájlt kell generálni az Ansys Mechanical APDL-ben. Az Ansys CDWRITE parancsa a /PREP7-ben használatos a CDB fájl generálására.
Ezután húzzunk egy megfelelő analízisrendszert a Project Schematic-be, például a Static Structural-t. Keressük meg az importálandó CDB fájlt, kattintsunk rá, majd az Open gombra. A jobb oldalon megnyíló Properties ablakban válasszuk ki a Length Unit-ot a CDB fájlban szereplőnek megfelelően, szükség esetén módosítsuk a Tolerance Angle-t, hogy segítsük a geometria felületek illesztését a hálóhoz egy komplex modellben, és jelezzük, hogy az analízis 3D vagy 2D.
Az APDL modellben lévő csomópont komponensek Named Selections-ekké válnak a Workbench Mechanical-ben, amelyek 3D-ben felületeknek felelnek meg. A Workbench Mechanical ablak megjelenik. A CDB fájlból származó elemek jelen vannak, akárcsak az elemekhez illesztett geometria. A felhasznált anyagok nem a CDB fájlból származnak - az Engineering Data ágból kerülnek átvételre a Static Structural rendszerből, és alapértelmezett értékek kerülnek hozzárendelésre. A terhelések sem kerülnek beolvasásra a CDB fájlból.
Ebben a fázisban a felhasználó Engineering Data anyagokat rendelhet a geometriai entitásokhoz. Ezenkívül terheléseket és peremfeltételeket helyezhet el a modellen, és megoldhatja az FEA modellt.
Eredmények beolvasása RST fájlból
Először helyezzünk egy üres APDL Commands Object-et a Static Structural környezetbe. Ennek megléte lehetővé teszi, hogy a Workbench Mechanical feltételezze, hogy terhelés létezik, így a felhasználó betöltheti az eredményeket egy RST fájlból. Ezután kiválasztjuk az RST fájlt, általában abból a munkakönyvtárból, ahol a CDB fájl található. Fontos, hogy a modell .ERR hibafájlja is létezzen ott.
A fenti ablak bezárul az Open gombra kattintáskor. Kívánság szerint a felhasználó közvetlenül is dolgozhat RST fájlból, CDB vagy adatbázis DB fájl nélkül. Az APDL modell utófeldolgozásának megkezdéséhez az Ansys Mechanical-ben lépjünk a /POST1-be, és a File paranccsal jelöljünk ki egy érdeklődésre számot tartó RST eredményfájlt. A SET parancs segítségével olvassuk be az érdeklődésre számot tartó eredményt - ez RST fájlok esetében működik. Alapértelmezés szerint az APDL-ben elemi és csomóponti adatokat tartalmaz a modellhez. Emellett a Workbench most már beolvashatja a CDB fájlt, illesztheti a geometriát a hálóhoz, és beolvashatja az RST fájlt (a .ERR fájlnak léteznie kell - szükség esetén hozzunk létre egy üres jobname.err fájlt, amely megegyezik a CDB fájléval).
A Workbench Mechanical most már képes utófeldolgozni egy olyan modellt, amelyhez csak egy régi RST fájl létezik. Amint a fenti ábrán látható, ez a megközelítés képes megjeleníteni a szabadsági fok adatokat (elmozdulás egy szerkezetben). Megjelenítheti a feszültséget és a deformációt, ha azok léteznek az RST fájlban. A modell áttekintése során a Construction Geometry felhasználható Path-ek és Surface-ek létrehozására, amelyeket az utófeldolgozási objektumokban lehet használni. Egy importált CDB fájl tartalmazhat érintkezéseket. Ha az RST fájl tartalmaz érintkezési eredményeket, ezek ellenőrizhetők a Workbench Mechanical modellben.
A geometria illeszthető a hálóhoz, és a Workbench Mechanical képes fogadni a hálózott modellt. Szerencsére számos kreatív alkalmazás fejleszthető ki ehhez a külső modell képességhez, így egy másik lehetőséget biztosítva a Mechanical-nek az Ansys Mechanical APDL modellek eredményeinek áttekintésére. Ez felhasználható például annak meghatározására, hogyan kell formálni egy szerkezetet, hogy a terhelés után a kívánt geometriai alakot vegye fel.
Egységátalakítás más szoftverekkel való együttműködés során
A konverziók automatikusan alkalmazásra kerülnek minden átadott terhelésre, kivéve, ha a Label = USER. Ez biztosítja az adatok helyes átvitelét az ANSYS és ADAMS között, valamint az ANSYS és CFX megoldók közötti megjegyzéseket az ANSYS kimeneti fájlban.
