基于SIMSOLID、ANSYSWorkbench对侧支梁仿真比较

             基于SIMSOLID、ANSYS/Workbench对侧支梁仿真比较

参赛人：蒋连纲      2020.9.25

摘要：当今CAE界仿真分析步骤繁琐，求解速度慢，对于计算机的配置需求高，针对此种情况，本案例分别运用SIMSOLID、ANSYS/Workbench对侧支梁进行应力应变仿真，采用控制变量法，从仿真设置、仿真时间、仿真数据进行比较分析。仿真数据分析以及结论仅基于个人现有水平，因个人能力、见识有限，谢谢！！！

1、仿真设置

SIMSOLID进行模型仿真无需简化模型，保留螺栓，螺纹孔，以及模型的倒角。直接将模型导进SIMSOLID，且无需网格划分，只需要对其进行约束加载。导进后的模型如图所示。设置模型材料为钢，直接在材料库里进行调用即可。对侧支梁左端工字钢进行约束固定，对横梁添加30000N的力，且自动创建Bonded Connection进行螺栓连接，约束如图2所示。

 

                           图1侧支梁模型

                           图2侧支梁约束加载

ANSYS/Workbench首先要对模型进行简化，运用Altair Inspire软件进行模型的简化，将螺栓、螺孔、小倒角进行删除、填平，然后将模型导入到ANSYS/Workbench中的静态分析模块，如图3所示。

                       图3 ANSYS/Workbench仿真模型

相比较SIMSOLID软件，在ANSYS/Workbench需要对模型进行网格划分，分别设置梁网格尺寸为30mm,壳网格尺寸为20mm,进行网格划分，划分结果如下图4所示。

                               图4侧支梁网格划分

 

再对其进行约束加载，将约束加载设置与SIMSOLID中的一致，保证变量一致 ，约束加载如图5所示。

                               图5  ANSYS/Workbench约束加载

小结：综合比较SIMSOLID与ANSYS/Workbench的模型仿真前处理环节，可以得到SIMSOLID比ANSYS/Workbench至少少 模型简化、网格划分这两个环节，而且操作简单，省时省力。

2、仿真时长

使用同一台计算机进行仿真，运用秒表进行时间测量，准备就绪后，点击Solve按钮,求解界面如图6所示,由图可得SIMSOLID有单个进度条，ANSYS/Workbench有两个进度条。通过时间比较可得，SIMSOLID用时为3.23秒，ANSYS/Workbench用时8.92秒。

小结：仿真时间显然KO!!!

                        （a）SIMSOLID仿真时长

                                                                        (b) ANSYS/Workbench仿真时长

                                    图6仿真时间比较

3、仿真结果比较

分别进行应力应变分析，将仿真结果输出，如图7所示SIMSOLID仿真结果。由图(c)可得，侧支梁最大应变发生在横梁最外缘，符合实际情况,最大应变量为0.745mm。由图（d）可得，侧支梁最大应力发生在横梁与固定量接触处、侧支撑梁与固定量接触处、筋板内镂空圆角处，且应力最大量为45.7MPa。

                                                                               （c）侧支梁应变云图 

                                                                              （d）侧支梁应力云图

                               图7  SIMSOLID仿真结果

图8为可得ANSYS/Workbench仿真结果，由图8可知，ANSYS/Workbench与SIMSOLID仿真应力应变变化趋势相似，ANSYS/Workbench下应变最大量为0.796mm,比SIMSOLID仿真结果大0.051mm,应变的变形趋势以及变形位置与SIMSOLID一致。由ANSYS/Workbench应力云图可知，侧支梁受力位置以及应力变化趋势与SIMSOLID相似，但是最大应力部位与SIMSOLID不同，最大应力处比较单一，发生在侧支撑梁与固定量接触处，除此应力集中处，其他应力值与SIMSOLID接近。这点说明SIMSOLID与ANSYS/Workbench在细节处有一定的差距，但这并不影响其整体分析结果，这是与ANSYS/Workbench的仿真精度可以随网格的精度而变化，这是SIMSOLID需要提高的。这仅代表个人观点，因为作者本人能力有限。

                                                                                    （e）侧支梁应变云图                        

                            （e）侧支梁应变云图   

                              (g)侧支撑梁局部放大图

                              图8 ANSYS/Workbench仿真结果

4、总结

综上分析对比可知，ANSYS/Workbench与SIMSOLID各有千秋，SIMSOLID的仿真程序简洁明了，仿真速度快，无需画网格，省事的孩子。ANSYS/Workbench仿真步骤繁琐，需要简化模型，划分网格，但在细节处精度高。未来的CAE世界，网格划分肯定会被取代，仿真步骤将被简化，SIMSOLID将是仿真界的华为。