ansys workbench网格约束求解仿真

仿真教材，要学习材料力学。弹性力学不推荐学习，有点难用处不大。

网格精度判定指标：默认显示的红色区域存在部分连续位置至少完整覆盖两层网格。

应力奇异性:一般认为应力奇异是应力集中的极端现象。根据弹性理论，在尖角处应力是无穷大的。在有限元分析中，尖角处不会产生无穷大应力结果，而是会随着网格细化，应力大幅度增加。所以用有限元分析尖角处和刚性约束的应力奇异点是无效的，没有正确结果的。

网格精度对变形结果的影响很小，并且不存在类似应力奇异的问题，因此可以优先对比变形结果，如果出现偏差较大说明设置存在问题。

虽然说同等情况下六面体（在mesh control中点method，automatic就是默认的六面体）网格精度高于四面体（在mesh control中点method，将method由automatic改为tetrahedrons），但是六面体网格划分太过繁琐。因此四面体网格是最常用的，随着模型复杂程度提高，四面体网格划分在效率上优势明显，而且精度也能满足工程需求。

一般来说局部网格精度为全局网格精度的十倍，即如果全局网格设置为1mm，则局部网格应该在0.1左右合适。

接触分类:bonded绑定:默认接触形式，可以将此看做连接在一起作为一个零件，类似于焊接。frictionless无摩擦:代表单边接触，如果出现分离则法向压力为0，同时假设摩擦系数为0。frictional有摩擦:两接触面可以通过接触区域传递一定数量剪应力。法向可分离，切向摩擦滑动。

网格改变，软件版本改变或者不同软件同样设置导致计算结果发生巨大变化只能说明设置存在问题，就算能算出来结果那也是运气好，不能证明是正确结果。

刚体位移，弱弹簧功能原则上可以抵消微小力，但是经常出现一些新手发现不了的问题，不推荐使用弱弹簧功能。一般情况下，现实中一定有产生抵消的约束，只是我们没有设置上，所以仔细查找出产生微小力的原因。

圣维南原理:分布于弹性体上一小块面积内的载荷所引起的物体中的应力，在离载荷作用区稍远的地方，基本上只同载荷的合力和合力矩有关。载荷的具体分布只影响载荷作用区附近的应力分布。

一般情况下，有限元分析读取的变形结果是多个零件累加结果，并不是我们真正意义上的零件变形。

四大强度理论:第一:最大拉应力理论。第二:最大伸长线应变理论。第三:最大切应力理论。第四:形状改变比能理论，von mises应力。其中第四强度理论基本都要用，第一跟第三根据实际工况选用，第二基本不用。

变形量计算以目前电脑硬件水平，基本都能够算出接近测试结果的解（单个零件仿真误差百分之十就已经很大了），多数原因在于我们在建立数学模型的时候产生了错误，而非误差。

线性静态分析所涉及到的材料参数：

必要参数：弹性模量，泊松比（一般金属材料泊松比基本在0.23到0.33之间，一般取0.3）可能需要的参数：密度（惯性力如重力）、线膨胀系数（热边界条件）

一个特殊参数：屈服强度

其中，弹性模量影响变形，不影响应力。泊松比影响变形和应力，但是变化范围很小。屈服强度不影响应力和变形。

是否添加重力判定：重力添加前后的位移仿真结果相差较小（百分之五以内），可以选择不加重力来提高运算效率。如果添加重力前后的位移结果相差甚远，就不能省去重力。（由于变形的仿真结果受网格精度影响较小，所以可以在较大网格密度的条件下控制重力为单一变量，来判断是否需要添加重力）

fix supported：固定约束，默认强制约束x移，y移，z移，x转，y转，z转，六个自由度。simply supported：简单约束，默认强制约束x移，y移，z移，三个自由度。

fixed rotation：转动约束，可以选择约束x转，y转，z转，三个自由度。displacement：强制位移，可以选择约束x移，y移，z移，三个自由度。

remote displacement：远端位移约束：以刚性方式将所选实体（点线面）连接到一个公共点，在该点上，可以选择约束x移，y移，z移，x转，y转，z转，六个自由度。实体模型设置旋转自由度常使用这种约束。

平面与平面存在间隙的装配体分析中，可以在求解后的solution information的页面下按ctrl+f 查找gap信息。然后将接触设置中的offset（在接触设置的最下面）设置为接触初始最小间隙来消除间隙影响。而曲面与平面的接触问题中，由于仿真软件网格划分的随机性和网格精度不同，会导致间隙的无法测量，无法用设置offset方法确定间隙大小。这时我们首先可以通过细化网格精度（有时候网格加密并不一定能够解决间隙问题，有时候甚至可能造成间隙增加）等手段将gap的值控制在0.01以下就可以求解了（gap小到一定程度时程序会忽略）。法二：通过在求解后的solution information的页面下按ctrl+f查找gap信息，手动将offset 设置为近似的gap大小。法三：或者可以将interface treatment（在offset上面一行）设置为adjust to touch，但是这样无法保证网格的精度满足误差范围，求解的结果也没意义，除非你能够保证网格精度满足误差范围（即默认显示的红色区域存在部分连续位置至少完整覆盖两层网格）。

遇到网格局部细化时网格大小变化很快，并且transition设置成slow也不满足要求时，可以将网格设置中的size function由adaptive设置为第二个proximity and curvature，然后将下面的生长率（growth rate）适当调小（由默认的1.2调整为1.1等）

仿真结果可以验证接触反力或者弱弹簧力（weak springs）的大小，点击probe添加反力（force reaction）。可以根据需要将定位方法（location method）设置为接触区域（contact region）等。但是需要我们提前把输出控制中的节点力打开：点击static structural下面的analysis settings，找到输出控制（output controls），把节点力（nodal forces）调为yes