一种基于ANSYS软件的子结构分析方法技术

本发明专利技术涉及一种基于ANSYS软件的子结构分析方法，包括以下步骤：1)生成部分：将普通的有限元单元凝聚为一个超单元；2)使用部分：将超单元与模型整体相连进行分析；3)扩展部分：从凝聚计算结果开始计算整个超单元中所有的自由度。本发明专利技术可快速模拟出各型机械其复杂组件关键部件在各种工况下应力应变值的需求，实现了借助通用有限元软件ANSYS快速准确地模拟计算、输出复杂部件关键部位在不同工况下的应力应变水平，为现场技术保障提供基础数据，具有很大的经济和军事价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及各型复杂组件中关键部位应力应变值提取技术，具体的说是一种基于ANSYS软件的子结构分析方法。
技术介绍
各类机械件的改进改型设计中，模拟复杂组件中关键部位的应力应变值的需求则是迫在眉睫之事，而由于目前市场计算机硬件配制所限，借助通用有限元计算方法难以模拟组件中关键部件的应力应变值，使各项科研技术研发工作一时陷入困境。就目前而言，还没有基于通用计算软件ANSYS解决这一难题的相关报道或技术快报。随着科学技术进步，有限元分析技术和手段也取得了迅猛的发展，并在工程分析和科学研究中得到广泛使用，但由于计算机硬件资源的限制，很难真实地模拟出发动机复杂部件关键部件的应力应变水平，使优化设计变的滞固不前。
技术实现思路
针对现有技术中借助通用有限元计算方法难以模拟组件中关键部件的应力应变值，本专利技术要解决的技术问题是提供一种可借助通用有限元软件ANSYS快速准确地模拟计算、输出复杂部件关键部位在不同工况下的应力应变水平的基于ANSYS软件的子结构分析方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种基于ANSYS软件的子结构分析方法包括以下步骤：1)生成部分：将普通的有限元单元凝聚为一个超单元；2)使用部分：将超单元与模型整体相连进行分析；3)扩展部分：从凝聚计算结果开始计算整个超单元中所有的自由度。生成部分包括：建立模型：指定文件和分析名称，用PREP7定义单元类型、单元实参、材料特性和模型几何结构。施加边界条件，生成超单元矩阵：生成部分的结果包含超单元矩阵，用户定义分析类型和分析设置，施加边界条件，定义载荷步，开始计算。使用部分为任何ANSYS分析类型，一个或几个单元是前面生成的超单元，包括以下步骤：清除数据库并指定一个新的工作文件名，除现存的数据库；PREP7中建立模型；求解器中施加边界条件并求解，取得使用部分结果的过程取决于所做的分析类。扩展部分在超单元中扩展求解结果，扩展部分从使用部分的凝聚解计算出整个单元的完整解。扩展部分要求生成部分的文件和使用部分的文件都存在，如果在使用部分中使用了结点偏移，在扩展部分中将自动计入。在有重复几何结构的模型中，对重复部分生成超单元，然后将它拷贝到不同的位置在大转动模型中，用户在使用子结构部分之前无需对子结构施加约束，用户通过子结构将问题分块时行分析。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术针对各型机械件改型改进所需参考基础数据，快速模拟出各型机械其复杂组件关键部件在各种工况下应力应变值的需求，实现了借助通用有限元软件ANSYS快速准确地模拟计算、输出复杂部件关键部位在不同工况下的应力应变水平。2.本专利技术成功模拟各类机械件复杂结构组件中关键部位应力应变值，为现场技术保障提供基础数据，具有很大的经济和军事价值。3.本专利技术采用子结构方法对复杂的工程结构问题进行求解，可以建立更加灵活合理的结构模型，也可以降低方程组的阶数，节省大量的重复计算工作，使人们能够在没有大机器的情况下，用很少的内存容量解算大自由度数的问题，降低计算成本，从而具有很大的优越性。附图说明图1为本专利技术方法中子结构分析的数据流向图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术作进一步阐述。图1示出了整个子结构分析方法的数据流向和所用的文件，三个步骤的详细说明如下。1)生成部分，生成超单元本部分主要有两步：①建立模型；②施加边界条件，生成超单元矩阵。建立模型。在这一步中，指定文件和分析名称，用PREP7定义单元类型、单元实参、材料特性和模型几何结构。施加边界条件，生成超单元矩阵。生成部分的结果包含超单元矩阵。像其他分析一样，用户要定义分析类型和分析设置，施加边界条件，定义载荷步，开始计算。2)使用部分，使用超单元使用部分可以是任何ANSYS分析类型(FLOTRAN和显式动力分析除外)。和普通分析的区别就是一个或几个单元是前面生成的超单元。主要有三个步骤：①清除数据库并指定一个新的工作文件名：②建立模型；③施加边界条件并求解。清除数据并指定一个新的工作文件名。使用部分包含新的模型和新的边界条件。因此，是清除现存的数据库。这与退出并重新进入ANSYS的效果是一样的。建立模型。本步是在PREP7中实现的。施加边界条件并求解。本步在求解器中完成。取得使用部分结果的过程取决于所做的分析类型。在绝大多数分析中使用超单元。用户应当有相应的通过生成部分生成的矩阵。3)扩展部分，在超单元中扩展求解结果。扩展部分从使用部分的凝聚解计算出整个单元的完整解。本部分要求生成部分的文件和使用部分的文件都存在。如果在使用部分中使用了结点偏移，在扩展部分中将自动计入。本专利技术方法在有重复几何结构的模型中，可以对重复部分生成超单元，然后将它拷贝到不同的位置，这样可以节省大量的机时。在大转动模型中，用户在使用子结构部分之前无需对子结构施加约束，因为每个子结构都是作为一个单元进行处理的，是允许刚体结构位移的，用户可通过子结构将问题分块时行分析，每一块对于计算机来说都是可以计算的。通过多轮的试算对比，子结构计算方法与通用计算方法对关键件的数值模拟结果一致，利用子结构计算方法可以快速的计算输出结果，方法简单、省时省资源。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ANSYS软件的子结构分析方法，其特征在于包括以下步骤：1)生成部分：将普通的有限元单元凝聚为一个超单元；2)使用部分：将超单元与模型整体相连进行分析；3)扩展部分：从凝聚计算结果开始计算整个超单元中所有的自由度。

【技术特征摘要】
1.一种基于ANSYS软件的子结构分析方法，其特征在于包括以下步骤：
1)生成部分：将普通的有限元单元凝聚为一个超单元；
2)使用部分：将超单元与模型整体相连进行分析；
3)扩展部分：从凝聚计算结果开始计算整个超单元中所有的自由度。
2.按权利要求1所述的基于ANSYS软件的子结构分析方法，其特征在于生成部分包括：
建立模型：指定文件和分析名称，用PREP7定义单元类型、单元实参、材料特性和模型几何结构。
施加边界条件，生成超单元矩阵：生成部分的结果包含超单元矩阵，用户定义分析类型和分析设置，施加边界条件，定义载荷步，开始计算。
3.按权利要求1所述的基于ANSYS软件的子结构分析方法，其特征在于使用部分为任何ANSYS分析类型，一个或几个单元是前面生成的超单元，包括以下步骤：
清除数据库并指定一个新的工作文件名，除现存的数据库；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵会琴，彭远军，王红静，郭颖，郝爽，
申请(专利权)人：沈阳黎明航空发动机集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21