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Rocky案例|DEM-Mechanical瞬态耦合计算
发布日期:2024-07-22 01:53    点击次数:116

本案例演示利用Rocky与ANSYS Transient Structural之间的瞬态单向耦合的基本流程。

整体结构如图所示。

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1 Workbench设置1.1 几何模型

案例考虑在不同的给料带速度条件下转移槽的结构完整性。

几何模型如图所示。包括以下组件:

料斗传送槽接收器

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注意:案例中的传送槽通过SpaceClaim文件导入到Workbench中。输送机几何在Rocky中直接创建。

”1.2 Workbench流程打开ANSYS Workbench 2024 R1,利用菜单项**File → Save as...**保存空的Workbench项目。

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在Workbench中搭建如下图所示的工作流程

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右键选择单元格A2,点击弹出菜单项 Import Geometry → Browse… 导入几何模型Chute.scdoc

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双击单元格B3进入Rocky2 Rocky设置2.1 查看几何

由于将对这个几何部分进行与ANSYS Mechanical的耦合模拟,因此重要的是要细化网格,以便将压力场传输到Mechanical时,具有足够的分辨率进行所需的结构分析。每个三角形节点将提供x,y,z压力分量,然后将其作为负载应用于Mechanical内部。

选中模型树节点 Geometries ,将其拖放至工作区。

进入Wall选项卡,指定Triangle Size为 0.1 m

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几何模型如图所示。

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2.2 定义给料输送机右键选择模型树节点 Geometries,点击弹出菜单项 Conveyor Templates → Create Feed Conveyor 创建新节点Feed Conveyor<01>

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选中新创建的节点,按下表参数创建Feed Conveyor。

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几何模型如图所示。

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在Belt Motion子标签页上,指定 Belt Speed 为 BeltSpeed

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在弹出的Variable Creation对话框中指定参数值为 3 ,点击按钮 Create variable 创建变量

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此输入变量将在Workbench中将其公开为参数,可用于优化设计。

按以下方式验证新的输入变量:

点击菜单从Tools → Expressions/Variables 打开变量/表达式查看面板。

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在Expressions/Variables面板上,可以看到新定义的BeltSpeed变量和值。

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2.3 定义接收输送机右键选择模型树节点Geometries,点击弹出菜单项 Conveyor Template → Create Receiving Conveyor 创建接收输送机使用下表中的参数设置接收输送机几何

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创建完毕后的几何模型如图所示。

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2.4 定义颗粒右键选择模型树节点Particles,点击弹出菜单项 Create Particle 创建新节点 Particle<01>

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选中新节点,指定颗粒参数Shape参数

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进入Size选项卡,设置颗粒尺寸信息,如下图所示

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2.5 定义颗粒入射右键选择模型树节点Inlets and Outlets,点击弹出菜单项 Create Particle Inlet

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选中新创建的节点,如下图所示指定颗粒流量参数

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2.6 定义外部耦合选中模型树节点External Coupling > Wall Loads激活选项 Chute指定Domain Range为 All

如下图所示。

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2.7 求解计算选择模型树节点Solver指定Simulation Duration为 10 s指定Time Interval为 0.1 s点击 Start 按钮开始计算

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计算结果如图所示。

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2.8  后处理 - 时间图

模拟处理完成后, 可以做的一项分析是量化粒子与转移槽碰撞的力。通过绘制Force : Z, 可以随时间可视化这个量。

选中模型树节点Geometries > Chute。

选择Curves子标签页,右键点击Force : Z,然后点击菜单项Show curve in new Plot。

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结果将是一个新的时间图,显示了模拟过程中槽壁观察到的节点力的总和。

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2.9  后处理 - 输出

案例的后半部分中使用输运槽几何体的Force : Z来帮助确定在参数化过程中的修改是否改进了设计。将通过在Expressions/Variables面板的Output标签页上使其可用,将此参数输出给Workbench。

选择菜单Tools → Expressions/Variables打开 Expressions/Variables面板选中节点Geometries > Chute,在其属性窗口中,选择Curves选项卡中的 Force_Z将Force_Z拖拽到Expressions/Variables面板的Output选项卡中

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选中Force_Z,点击按钮 Edit 打开属性编辑对话框

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按下图所示定义参数,点击 OK 按钮关闭对话框

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注意:这里设置力输出的时间范围从模拟开始后的3.5 s开始,主要是为了考虑颗粒到达槽所需的时间。

”保存项目并关闭Rocky返回 Workbench。3 Mechanical设置3.1 更新项目点击菜单File → Save保存项目右键选择B4单元格,点击菜单项 Update 更新数据

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双击C5单元格进入Mechanical3.2  指定几何厚度选中节点Geometry > Chute\Surface1指定Thickness为 0.01 m

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3.3  生成网格

采用默认网格参数。

右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项 Generate Mesh 生成网格

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生成的网格如图所示。

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3.4 定义约束选中模型树节点Transient图形窗口中选中如图所示的12个面,点击鼠标右键,选择菜单项 Insert → Fixed Support 插入固定约束

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3.5 设置分析参数选中模型树节点Analysis Settings,如下图所示设置分析参数

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3.6 导入压力右键选择模型树节点Loaded Load,点击弹出菜单项 Insert → Pressure 插入压力

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在图形窗口中选择所有几何面(35个面),如下图所示,将其作为载荷导入目标面

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指定参数Define By为 Components

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此时需要指定Data View面板中的参数,这些参数通过复制Rocky输出的数据来填充。Data View面板如下图所示。

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在保存Workbench文件的目录中,找到../dp0/RockyEx/Rocky文件夹下的loadref.csv文件,并用文本编辑器打开。

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选择文件中的所有的内容,然后CTRL+C复制内容。返回到ANSYS Mechanical,然后在Imported Pressure表格的第一列和行上,利用CTRL+V粘贴复制的所有信息。

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使用这种方法可以不用手动定义每个导出文件的组件。

右键选择模型树节点Imported Pressure,点击弹出菜单项 Import Load 导入载荷

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3.7  插入后处理

查看总位移及米塞斯应力。

右键选择模型树节点Solution,点击菜单项 Insert → Deformation → Total相同方式 Insert → Stress → Equivalent(von-Mises)3.8 进行计算右键选择模型树节点Solution,点击弹出菜单项 Solve 开始求解计算

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3.9 查看结果

计算完毕后可以查看结果。

在Solution下,选择Total Deformation

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查看Equivalent Stress。

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3.10 定义输出参数选中模型树节点Total Deformation,点击属性窗口中Maximum前面的白色复选框,将其作为参数

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相同方式用于Equivalent Stress

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注:这里将结果参数化的目的是为了后续进行优化设计或批量计算,否则则无需如此操作。

”保存项目,关闭Mechanical,并返回到Workbench。

(完)

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