ansa 在实体单元表面建立壳单元

ANSA 中壳单元在实体单元表面的构建与应用


摘要

在ANSYS Meshing 技术中，构建壳单元对于有效模拟薄壁或中空结构的物理特性至关重要。本文研究了如何使用 ANSA 软件在实体单元表面生成壳单元及其在结构分析中的应用和优化。主要步骤分为两大部分：第一部分涉及到实体单元提取表面的流程，第二部分探索以体积形式定义壳单元的方法。通过这两个关键步骤的细致解析，本文旨在提高工程师在结构仿真分析中对 ANSA 立体、高端建模技术的掌握和应用水平。

实体单元表面构建壳单元：第一阶段

实体单元是在三维模型中构建的基础单元，其表面是进行后续壳单元构建和分析的关键对象。在第一阶段，实体单元的表面可以通过多个方法被识别和提取。在 ANSA 中，这一过程可能包括：

1. 自动提取表面




ANSA 支持自动检测实体模型的表面并识别其边和曲面结构，从而作为基础构建壳单元的起点。采用此类自动化功能可以提高建模效率，同时在一定程度上减少人为错误。

2. 手动挑选表面

对于更复杂或特定需求的情况，可能需要手动识别和挑选实体模型上的部分或全部表面，并将其设置为壳单元生成的目标区域。这种精确控制允许工程师对建模进行深入定制，以满足特定的仿真和分析要求。

3. 优化表面定义

通过对实体对象边缘和表面的精细定义，基于正则性和精准度（例如光滑度、连续性和特征长度）进行优化，确保壳单元的构建具有适用性。这一步骤对于精确计算壳单元的力学特征至关重要。

前体分析：要素验证

在将实体单元转换为壳单元之前，进行先导分析是可取的。这有助于评估实体到壳单元转换对模型几何和物理特性的影响，确保模型的稳定性和仿真准确度。这样的分析通常涉及到：

几何验证：检查表面几何特征，确保没有突出的边缘或不连续区域，这些可能会导致壳单元的不稳定性。

稳定性评估：依据结构模型的类型（刚性、柔性、疲劳等）评估转换对整体稳定性的影响。

初始条件影响：考虑材料属性和边界条件的恰当设定，对模型的初始响应进行预览。


构建壳单元及应用的案例研究

紧接着实体表面分析，我们可以具体探讨基于面部 Guidelines (guidelines, gridlines 等）创建壳单元的设计实践。直接将元素映射到表面，或采用更精确的方法，比如基于染色划分的不同壳单元类型（线单元、曲面四边形、曲面金字塔、六角柱壳单元等）。考虑几何特征（曲率、厚度比）和模拟需求时，选择合适的壳单元类型是至关重要的。

ANSA 特色技术：

映射参数优化：映射技术可能会以其默认设置需要调整，以确保壳单元的应力/应变分布符合预期的边界条件和动力学响应。

参数化控制：利用 ANSA 的参数化能力来控制壳单元尺寸、布局和几何一致性，特别是在复杂的三维实体模型上。

图形化审查：最终模型的可视化和后处理功能，用于评估壳单元的几何正确性，以及验证元素的形状、尺寸和分布是否适合预期的模拟要求。

此外，壳单元的构建通常在预料的结果中经历了反复迭代，以确保准确捕捉结构响应的不同特征。在增加细化元素尺寸、调整材料参数或重新定义边界条件时，系统地进行这些调整，直到达到满意的仿真品质和效用目标。