Как использовать адаптивное разбиение: основная
SOLID64
SOLID73
SOLID92
SOLID95
Объемный анизотропный
Объемный 8-ми узловой со степенями поворота
Объемный 10-ти узловой тетраэдрический
Объемный 20-ти узловой изопараметрический
Объемные оболочечные элементы
SHELL63
SHELL93
Упругая квадратичная оболочка
8-ми узловая изопараметрическая оболочка
PLANE 75
PLANE 55
PLANE 77
PLANE 78
Осесимметричный гармонический
Плоский 4-х узловой изопараметрический
Плоский 8-ми узловой
Осесимметричный гармонический 8-ми узловой
SOLID 87
SOLID 90
Объемный 10-ти узловой тетраэдальный
Объемный 20-ти узловой изопараметрический
8.3. Как использовать адаптивное разбиение: основная процедура
Основная процедура адаптивного разбиения включает:
1. Как в любой линейной статической или температурной задаче сначала входят в препроцессор (команда PREP7 или через интерфейс Main Menu
> Preprocessor). Определяют тип элемента, реальные константы, и свойства материалов в соответствии с рекомендациями, приведенными выше.
2. Моделируют систему, используя твердотельные процедуры моделирования, создавая разбиваемые поверхности или объемы, описывающие геометрию вашей системы. Вы не должны определять размеры элемента, и при этом вы не должны проводить разбиение этих поверхностей и объемов. Макрос ADAPT будет автоматически инициировать разбиение. (Если вам необходимо разбить модель, содержащую поверхности и объемы, создавайте ADAPTMSH.MAC
пользовательскую подпрограмму - см. ниже)
3. Вы можете переходить к решению (команда /SOLU
или в интерфейсе Main Menu > Solution) или оставаться в препроцессоре и определять тип задачи, опции задачи, нагрузки, и опции шагов нагрузки. Применяйте только твердотельные нагрузки и инерционные нагрузки (линейное ускорение, вращательное ускорение, и угловые скорости). Конечно-элементные нагрузки, соединения и уравнения ограничения могут быть введены через пользовательскую подпрограмму ADAPTBC.MAC. Многократные шаги нагрузки могут быть введены через подпрограмму ADAPTSOL.MAC, приведенную ниже в этой главе.
4. Выйдите из препроцессора. Вы можете запустить макрос ADAPT
из Решения или Начального уровня.
5. Запустить процедуру адаптации. Чтобы это сделать, используйте один из этих методов:
Команда: ADAPT, или через интерфейс: Main Menu > Solution > Adaptive Mesh
Заметим, что вы можете использовать макрос ADAPT
в тепловых задачах или задачах механики, но вы не можете смешивать эти две этих задачи одном адаптивном решении. Поскольку адаптивное разбиение представляет собой итерационный процесс, размеры элемента будут регулироваться (в пределах установленных командами FACMN
и FACMX) для уменьшения и увеличения ошибки энергии элементов, пока ошибка в норме энергетической матрицы не будет соответствовать заданной величине (или пока указанное максимальное число итераций не будет достигнуто).
Как только Вы запустили адаптивное решение, этот макрос контролирует все действия программы, пока решение не будет закончено. Макрос ADAPT, определит размеры элемента, произведет разбиение, получит решение, оценит ошибки, и по мере необходимости возобновит решение, пока не будет достигнута величина в норме ошибки энергии. Все эти шаги выполняются автоматически, без вашего участия.
6. Если адаптивное разбиение сходится, программа автоматически включает проверку формы элемента [SHPP, ON]. Затем возвращается к фазе Решения или к Начальному уровню, в зависимости от того в какой фазы Вы были, когда запускался макрос ADAPT. Вы можете затем войти в постпроцессор POST1, используя стандартные методы.
8.4 Изменение основной процедуры
8.4.1 Выборочная адаптация
Если Вы знаете, что ошибка дискретизации сетки (измеренная в процентах) не так важна в некоторых регионах вашей модели (например, в области низких и медленно изменяющихся напряжений), вы можете ускорить решение задачи методом исключения таких областей от адаптивного разбиения. Также, Вы можете исключить регионы около особенностей, вызванных сосредоточенными нагрузками.
 |
Если вы выбираете набор точек (c помощью команды SELECT), макрос ADAPT будет включать все ваши точки (то есть макрос ADAPT модифицирует разбиение для отобранных и не отобранных вами точек), если вы не устанавливаете опцию KYKPS=1 в команде ADAPT (Main Menu > Solution > Adaptive Mesh).
Если вы выбираете набор поверхностей, или объемов, макрос ADAPT будет регулировать размеры элемента только в выбранных регионах модели. В этом случае вы должны будете провести разбиение вашей полной модели в препроцессоре, прежде чем запускать макрос ADAPT.
8.4.2 Настройки макроса ADAPT с пользовательскими подпрограммами.
Стандартный макрос ADAPT не всегда применим к вашим специфическим потребностям задачи. Например, вам необходимо провести разбиение и объемов и поверхностей, что невозможно со стандартным макросом. Для этой, и других таких ситуаций, вы можете модифицировать макрос ADAPT для удовлетворения потребности ваших задач. Используя текст макроса для выполнения адаптивного разбиения, мы преднамеренно дали Вам доступ к логике, и таким образом, дали методику изменения макроса по вашему желанию.
К счастью, Вы не всегда должны изменять кодирование в макросе ADAPT. Три определенных части макроса могут быть изменены посредством пользовательских подпрограмм, которые являются отдельными пользовательскими файлами. Вы можете создавать их, и они будут вызываться, макросом ADAPT. Три особенности, которые могут быть изменены пользовательскими подпрограммами:
Последовательность команд разбиения
Последовательность команд граничных условий
Последовательность команд решения
Соответствующие пользовательские подпрограммы должны быть соответственно названы: ADAPTMSH.MAC, ADAPTBC.MAC, и ADAPTSOL.MAC.
8.4.2.1 Построение подпрограммы разбиения (ADAPTMSH.MAC)
По умолчанию, если вы выбрали в вашей модели один или несколько объемов, макрос ADAPT проведет разбиение только объемов (ни одна поверхность не будет разбита). Если вы не выбрали объем, то макрос ADAPT, проведет разбиение только поверхностей. Если вам необходимо провести разбиение и объемов и поверхностей, вы можете создать пользовательскую подпрограмму ADAPTMSH.MAC
для выполнения этих действий. Вы должны будете очистить любые разбитые объекты, прежде чем проводить повторные разбиения. Такая подпрограмма могла бы выглядеть следующим образом:
C *** Subroutine ADAPTMSH.MAC - Ваше имя – Наименование задачи - Дата создания
TYPE, 1 | Установка атрибута «тип элемента» для разбиения поверхностей
ACLEAR, 3, 5, 2 | Очистка 3-ей и 5-ой поверхностей и объемов для разбиения
VCLEAR, ALL
AMESH, 3, 5 ,2 |Разбиение 3-ей и 5-ой поверхностей (другие поверхности не будут разбиваться)
TYPE, 2 |Изменение типа элемента для разбиения объемов
VMESH, ALL | разбиение всех объемов
Полезно прочитать описание команд TYPE, ACLEAR, VCLEAR, AMESH, VMESH
Мы настоятельно рекомендуем, чтобы Вы обязательно включили строку с комментарием (C ***) для идентификации вашего макроса. Эта строка комментария будет отражена в распечатке работы, и гарантирует, что макрос ADAPT, правильно использовал вашу пользовательскую подпрограмму.
8.4.2.2 Создание подпрограммы граничных условий (ADAPTBC.MAC)
Макрос ADAPT, очищает сетку и повторно разбивает на каждом шаге решения. В результате этого, узлы и элементы вашей модели будут неоднократно изменяться. Эта ситуация вообще препятствует использованию конечно-элементных нагрузок, закреплению каких-либо узлов и применению уравнений ограничения, которые должны быть определены для условий определенных узлов и элементов. Если вам необходимо включить любой из этих конечно-элементных объектов, вы можете создать пользовательскую подпрограмму ADAPTBC.MAC. В этой подпрограмме вы можете выбирать узлы по их местоположению, и тогда можно применить конечно-элементные нагрузки, закрепления узлов и уравнения ограничения для отобранных узлов. Пример подпрограммы ADAPTBC.MAC:
C *** Subroutine ADAPTBC.MAC-Ваше имя – Наименование задачи- - Дата создания
NSEL, S ,LOC ,X, 0 | Выбор узлов @ X=0.0
D ,ALL , UX, 0 | Закрепление выбранных узлов в направлении оси X
NSEL, S ,LOC ,Y, 0 | Выбор узлов @ Y=0.0
D ,ALL , UY, 0 | Закрепление выбранных узлов в направлении оси Y
NSEL ,ALL | Выбрать все узлы
8.4.2.3 Создание подпрограммы решения (ADAPTSOL.MAC)
Последовательность команд, по умолчанию, включенная в макрос ADAPT:
/SOLU
SOLVE
FINISH
Эта последовательность команд решит только единственный шаг нагружения. Вы можете осуществить другие последовательности команд решения, включая их в пользовательскую подпрограмму ADAPTSOL.MAC.
8.4.2.4. Некоторые комментарии относительно подпрограмм
Вы можете создавать подпрограммы, как любой пользовательский файл. Другими словами, вы можете использовать либо команды APDL *CREATE
(Utility Menu > Macro > Create Macro), APDL команда *END, или внешним текстовым редактором. Когда макрос вызывает эти подпрограммы, программа будет искать ее сначала через корневой каталог ANSYS, затем через ваш корневой каталог, и затем в текущей директории.
Таким образом, вы должны гарантировать, что никакие другие файлы с таким же названием не будут читаться вместо нужных подпрограмм. Строки комментариев (C ***), приведенные в примерах подпрограмм будут отражены в вашей распечатке, и обеспечат хотя бы одно средство проверки, что надлежащие файлы использовались. Дополнительно, выполняя команду /PSEARCH, ОFF (Utility Menu > Macro > Macro Search) перед запуском макроса ADAPT, ограничивают поиск файла корневым каталогом ANSYS , и вашей текущей директорией, сокращая этим возможность неправильного использования файла. Независимо от того, где они расположены, к этим подпрограммам будет обращение только, если вы установите опцию KYMAC=1 для команды ADAPT (Main Menu > Solution > Adaptive Mesh). См. описание по пользовательским программам.
8.4.3 Настройка макроса ADAPT (UADAPT. MAC)
В тех случаях, когда вы должны изменить макрос ADAPT, но не можете сделать это через пользовательские подпрограммы, вы можете модифицировать основной блок макроса. Однако, по ряду причин, мы не рекомендуем, чтобы эти модификации были сделаны непосредственно в файле ADAPT.MAC. (Если имеется доступ других пользователей к той же самой копии программы ANSYS, то при вызове измененного макроса ADAPT могут возникнуть ошибки и это может стать причиной недоразумений). Для этих целей в среде ANSYS поддерживается идентичная копия этого файла макроса, UADAPT.MAC чтобы удовлетворить специфические потребности.
Если модификации сделаны в файле UADAPT.MAC, мы предлагаем, чтобы вы переименовали измененный файл для обозначения специфической версии, созданной вами. Тогда, вместо команды ADAPT, вы вызываете измененную команду адаптивного разбиения, вводя новое имя файла (filename). Знайте, что если вы используете новое имя файла как " неизвестную команду", программа сначала «перероет» директории высшего уровня, затем логические директории, и наконец рабочие директории, пока макрос не будет найден. Если измененная процедура используется только одним пользователем, то имеет смысл сохранять этот файл в директории не выше, чем логическая директория пользователя. Если файл макроса записан в такой директории низкого уровня, поиск файла может быть упрощен. При этом нужно вызвать макрос командой *USE или через интерфейс (Utility Menu > Macro > Execute Data Block
) вместо использования команды с неизвестным форматом.
8.5 Руководящие принципы для адаптивного разбиения
Следующие предложения могли бы улучшить выполнение адаптивного разбиения:
Никакие начальные размеры элемента не требуются, но они могут быть определены, чтобы ускорить сходимость, когда это желательно. Если Вы выбираете начальный размер элемента в точках, макрос ADAPT будет использовать эти размеры при первой итерации, и будет учитывать эти размеры как допустимые в последующих итерациях. Чтобы определить начальные размеры элемента, используйте один из этих методов:
Команда:KESIZE.
Интерфейс:
Main Menu> Preprocessor >-Meshing-Size Cntrls >-Keypoints – All KPs
Main Menu> Preprocessor >-Meshing-Size Cntrls >-Keypoints – Picked KPs
Если вы определяете число делений линий, или пространственное отношение, макрос ADAPT будет использовать эти величины в каждой итерации. (То есть деления линий или пространственные отношения, которые вы определили, не будут изменены макросом ADAPT). Если вы не определили начальные размеры элементов, то будет использоваться калибровка элементов по умолчанию [SMRTSIZE и DESIZE] для начального приближения. Чтобы определить деления линий или пространственные отношения, используйте один из этих методов:
Команда LESIZE.
Интерфейс:
Main Menu> Preprocessor >-Meshing - Size Cntrls >-Lines – All Lines
Main Menu> Preprocessor >-Meshing - Size Cntrls >-Lines – Picked Lines
Масштабированное разбиение ( все четырехугольники) возможно для решения задач с плоскими твердотельными объектами и пространственными оболочками. Однако выгода от использования масштабированного разбиения поверхности обычно минимальна.
Масштабированное разбиение (все шестигранные кирпичи) возможно для решения пространственных твердотельных задач. Масштабированное разбиение объема, (если оно возможно для данной модели) вероятно, даст лучшие результаты по сравнению с тетраэдрическим разбиением.
В общем случае, элементы со срединными узлами будут давать лучшие результаты, чем линейные элементы при адаптивном разбиении.
Не используйте сосредоточенные нагрузки, или другие особенности (типа острых углов), потому что процедура ADAPT не может показывать сходимость величины энергии с очисткой сетки около этих особенностей. Если сосредоточенные нагрузки присутствует в вашей модели, замените их эквивалентной распределенной нагрузкой, приложенной на малой поверхности. (Или, исключите поверхность вблизи сосредоточенной нагрузки от адаптивного разбиения, используя опции, приведенные выше).
Для многих задач, предпочтительно использовать много относительно малых, простых поверхностей вместо меньшего количества больших, сложных поверхностей для получения лучших результатов.
Если местоположение максимальной реакции известно, или предполагается заранее, то точка должна быть помещена около этого места.
Если процедура ADAPT используется в интерактивном режиме, и при аварийных завершениях работы программы ANSYS не выводится сообщение об ошибке, то необходимо просмотреть выходной файл адаптивного разбиения Jobname. ADPT, чтобы определить причину.
Точно так же, если процедура ADAPT используется в командном режиме, то файл Jobname.ADPT должен быть сохранен и исследован в случае аварийного прекращения работы
если модель имеет чрезмерное искривление в некоторых регионах, то могут возникать ошибки при разбиении. В этом случае используйте поле SIZE в команде KESIZE (Main Menu > Preprocessor >-Meshing - Size Cntrls >-Keypoints – Picked KPs) для определения максимальной длины кромки элемента в точках около региона с чрезмерным искривлением. Опция FACMX должна быть установлена равной 1 (в команде ADAPT) так, чтобы размер элемента не возрастал около региона с чрезмерным искривлением.
Вы должны сохранить файл результатов (Jobname.RST или Jobname.RTH). в случае аварийного прекращения работы программы в середине процедуры ADAPT. Файл результатов будет иметь полные данные анализа от предыдущего решения, полученного процедурой ADAPT.
Вы должны ввести команду SAVE (Utility Menu > File> Save as Jobname. db) перед запуском адаптивного разбиения. В случае аварийного завершения работы системы, файлы (Jobname. db) могут использоваться для повторного решения задачи.
8.6 Пример задачи с адаптивным разбиением
Эллиптическая пластина с равномерно распределенной нагрузкой
Плоский 8-ми узловой элемент (PLANE82)
Эллиптическая мембрана толщиной t нагружена равномерно распределенной нагрузкой P. Определить касательное напряжение в точке D.
Задача решалась вначале с использованием плоских элементов PLANE42, а затем с использованием плоских элементов высшего порядка PLANE82. В обоих случаях мембрана моделировалась поверхностью с адаптивным разбиением
В первом случае решение задачи проводилось до достижения 7 % ошибки в норме матрицы энергии, во втором случае до достижения 5%. Во втором случае значение касательного напряжения получилось меньше, чем в первом, потому что использовались элементы высшего порядка.
Результаты сравнения
|
PLANE42 |
Точное значение |
ANSYS |
Отношение |
|
Напряжение (MПа) |
92.70 |
92.38 |
0.997 |
|
PLANE82 |
Точное значение |
ANSYS |
Отношение |
|
Напряжение (MPа) |
92.70 |
92.48 |
0.998 |
