如何学习 ANSYS,成为 CAE 结构工程师(二)

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真正的工程师是对设计标准非常熟悉的,而刚刚毕业的研究生则是对论文熟悉的,两者知识体系的差别,也会慢慢的在实际工作中有所体现。另外,各种标准中虽然介绍了很多具体的计算方法,但是它不是理论手册,仅仅是个工程设计方法的介绍与规定。很多设计方法隐含的理论知识以及设计方案的权衡是无法体现的,这时就需要用户大量的搜集有关理论与方法的资料。翻看某某标准对应的《某某标准释义》,可以从另一个角度了解此标准所提出的要求的来龙去脉。

在涉及到复杂的非线性问题时(几何非线性、材料非线性、接触非线性等)。一方面,不同的问题对应着不同的数值计算方法,那么求解器的选取和各种参数的设置情况,就直接关系到程序的计算代价和是否能解决问题;另一方面,需要对非线性求解过程比较了解,知道程序的求解是如何实现的。只有这样才会对评价计算的结果,尤其是解决各种错误提供依据。对于可能的情况,能简化成线性行为的分析,就尽量不要用非线性算法计算。

1. 了解现在数值计算方法

ANSYS 是基于有限单元法与现代数值计算方法发展而来的,因此适当了解《计算方法》很重要。还有《计算固体力学》也需要了解,因为 ANSYS 对非线性问题的处理就是基于此书中提到的复杂理论。

对于设计师而言,更偏向工程实践,要求简单快速;对于有限元分析师,要求理论深厚,灵活求解。一个合适的工程设计有限元分析师,应能将这两项要求有机的结合起来解决工程问题。

2. 注重构建建模能力

建模能力是个重要的能力。解决实际工程问题时,往往物理模型复杂、庞大,而有限元模型的建立需要大量的时间与精力。一般而言,在单次的分析过程中,有 50%-80% 的时间用来建立合适的有限元模型。

有限元模型的建立思路与产品模型不同,其要求在不改变基本结构的前提下,尽量简化模型,以方便建立高质量的有限元模型。所以,拿到一个复杂的真实产品模型时,应将对求解问题影响不大的局部零件和细节结构删除或合并,降低模型复杂程度,而后考虑适当分割模型,以利于划分高质量的网格。当然,在应力集中区域,任何半径的倒角都是有利的,应予以保留。

高效率的建立出一个高质量、具有代表性、满足精度和求解时间要求与计算机求解能力等要求的有限元模型,对于后续的求解过程十分重要。求解一个不负责任的有限元模型,往往带来无限的错误。

对于建模能力,由于有限元软件的前处理部分,一般是科学家为了解决工程问题和科学问题而开发的,计算能力是需要优先解决的问题,而前处理能力往往不擅长。随着有限元软件的发展尤其是 Workbnch15.0 平台的推出,其能与各种大型三维机械设计软件,如、SW、UG、PRO/E、CATIA 等建立的三维模型进行无缝连接。

这些软件具有:界面人性化(代表着软件界面设计的先进生产力)、操作简单(三维设计的人员一般没有专职有限元分析人员那么高深的有限元理论知识;设计的精髓是改图)、功能强大(各种复杂的模型建立与出具工程图)、用户群广泛(遇到软件问题可以有很多人能帮助解决)、专业化(比如功能极其强大的 CATIA 非常很适合数十万零件级的巨大产品设计、工厂全厂设计、复杂曲面建模、虚拟加工、3D 扫描逆向工程等;PRO/ E 适合各种模具的设计;汽车等行业的复杂曲面常用 UG 建立;SW 适合基本的简单机械的设计,而其界面人性化程度是这四个软件中最好的)等特点。

  • 分享于 · 2017.08.21 01:34 · 阅读 · 787

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