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常见CAE前处理软件汇总

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前处理是有限元分析中最主要的工作,也是最重要的工作。基于工程问题建模转化为分析模型,这一过程全部在前处理完成,涉及几何处理、材料设定、网格划分、边界施加等相关步骤,只有这些环节做的好才能保证一个正确的结果输出,那么目前市面上有哪些常见的前处理工具呢?本文主要对这部分内容做一个汇总罗列。


1)Altair——Hypermesh

Hypermesh是目前最为流行和普遍的前处理软件,几乎可以输出当前所有求解器的计算模型,在汽车、航空、高铁等领域用的非常广泛,如图1所示。

图1 Hypermesh界面


2)BETA CAE Systems——ANSA

ANSA也是目前一款主流的前处理软件,非常便捷高效,对于很多朋友来讲,使用ANSA的体验比Hypermesh还好,通常对于流体方面的分析使用本款前处理软件较多,如图2所示。

图2 ANSA界面


3)ANSYS——ICEM CFD

ICEM是ANSYS旗下的一款前处理软件,看其命名就知道这款前处理软件主要是针对流体分析问题,算是Fluent和CFX的标配,在很早之前Fluent的前处理软件有一款Gambit(如图3所示),后面逐渐被淘汰不用改为ICEM,小编使用和接触的不多,具体功能和使用经验在此不表,界面如图4所示。

图3 Gambit界面

图4 ICEM界面


4)ANSYS——TurboGrid

和3)中的ICEM一样,这是属于ANSYS旗下的专门针对涡轮叶片等旋转类机械的前处理软件,用过ANSYS的朋友都会看到[开始]菜单下的Meshing包含上述两个前处理工具,其实小编觉得TurboGrid其实更像是一个专用工具,界面如图5所示。

图5 TurboGrid界面


5)MSC——Patran

官方文件介绍:Patran 是世界上使用最广泛的有限元分析(FEA)前/后处理软件,可为多个解算器提供实体建模、网格划分、分析设置及后处理,其中包括 MSC Nastran、Marc、Abaqus、LS-DYNA、ANSYS 及 Pam-Crash。Patran 不仅具有使工程师可轻松处理 CAD 中的间隙和裂缝的几何清理工具,还提供了从头创建模型的实体建模工具,使任何人都可以方便地创建有限元模型。Patran可以通过全自动网格划分过程、也能够提供更多控制的手工方法或者这两者的组合,可轻松地在曲面和实体上创建网格。最后,该解决方案内置了用于最流行的有限元解算器的载荷、边界条件及分析设置,能最大限度地减少输入文件的编辑工作。

如果使用MSC系列软件,可以考虑使用Patran进行前后处理,毕竟是一个体系的软件,各类操作和数据接口使用比较方面,界面如图6所示。

图6 Patran软件界面


其实是用哪款前处理软件主要看个人的操作习惯和专业方向,主流的还是以hypermesh和ANSA为主,资料和教程也比较多,学习过程能够获得帮助资源也就更多。

当然不排除类似安卓系统和IOS系统一样的使用习惯问题,可能首次接触某款前处理软件之后一直用的比较舒服顺畅,别的再怎么使用都觉得有些别扭的状态。但所有这些都只是工具,工具是为了替我们解决问题的,哪个高效哪个合适,基于现状和个人需求选择即可,没有统一的要求。最后还得看你公司买了哪款。

来源:纵横CAE
MeshingICEM CFDTurboGridLS-DYNAFluent动网格几何处理航空汽车材料控制曲面
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首次发布时间:2024-11-14
最近编辑:1天前
纵横CAE
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一文搞懂Ansys Workbench热力耦合仿真

在变温条件下工作的结构,通常都存在热应力问题。在正常工况下存在稳态热应力,在启动或关闭过程中存在瞬态热应力。常见结构热应力问题主要分为两类: 1) 工作环境温度变化产生热应力问题;2) 结构传热产生温差形成热应力问题。 热胀冷缩是物体的固有属性。当环境温度发生改变时,结构的连续性或边界条件由于热胀冷缩而产生热应力,主要有以下两方面原因: 1) 约束限制:结构受到某些限制,如位移约束或相反压力,则在结构中产生热应力; 2) 材料差异:材料属性不同而形成不均匀变形,如热膨胀系数不同,则产生热应力。 由约束限制产生热应力 由材料差异产生热应力一般情况下,结构力学响应不会影响热物性、传热方式以及热边界条件,结构热应力问题可以解耦为热分析和结构分析,将热分析的温度分布作为结构分析的输入条件。 结构热应力分析流程 Ansys Workbench热应力分析流程,如下图所示。首先,进行结构热分析,获取温度场分布。然后,将温度作为外载荷,导入到结构力学计算中,从而得到结构热应力热变形。 ANSYS Workbench热应力分析流程 对于简单结构:分析步骤同结构力学分析,只是在添加约束和载荷时,需要增加热载荷,添加方法如下:点击Load,添加ThermalCondition,图形区选择几何单元,点击下方面板Geometry中的Apply,并在Magnitude输入温度。 Ansys Workbench简单结构热应力分析 对于复杂结构:首先进行结构热分析,得到结构温度场分布;然后进行结构力学分析,得到热应力。对于结构分析来说,温度载荷来自热分析,需要导入温度结果,方法如下:展开Imported Load,右击Imported Body Temperature,选择Imported Load。ANSYS Workbench复杂结构热应力分析 减小热变形三大 法宝: 1) 温度控制。热变形是由温差引起的,因此可以通过热控设计,降低结构中的温度梯度,从而减小结构热变形。 玉兔号巡视器散热面布局2) 材料匹配。材料差异导致不均匀胀缩扩大结构热变形,相互接触结构尽量采用热膨胀系数一致且较低的材料。 不同热沉封装器件的热应力3) 柔性支撑。连续结构受到约束时,热应力无法卸载导致热变形,因此采用柔性结构卸载热应力减小热变形。 位移放大柔性机构热变形 注意事项:1)进行热应力分析时,必须输入材料的热膨胀系数。 2)对于热分析而言,网格疏密对温度结果影响不大,但是求解热应力问题时,则需要有较好的网格质量。 3)对于复杂结构热应力问题,温度变化导致结构几何形状发生改变,从而导致热物性、传热方式以及热边界条件发生变化,故应采用热-固耦合分析方法。 4)对于结构瞬态热应力,首先进行瞬态热分析获得不同时间点的结构温度场,然后将这些温度导入到不同载荷步的结构力学计算中,获得瞬态热应力。 来源:纵横CAE

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