在现代工程仿真中,如何在保证精度的同时提升计算效率,一直是工程师们追求的目标。 今天,望Sir要介绍一种基于结构对称性的方法,它不仅能显著减少计算时间和资源消耗,还能确保结果的准确性和可视化完整性。
对于绕轴旋转对称的结构(如圆柱、圆盘、管道、压力容器等),其几何形状、材料属性及载荷条件通常都具备对称性。这意味着,结构的力学响应(如应力、应变、变形)也必然呈现出相同的对称模式。
基于这一原理,我们无需对完整模型进行仿真。相反,只需截取一个有代表性的对称部分(通常为1/2、1/4甚至更小的扇区)作为计算域。在切割面上施加正确的对称边界条件,以模拟被忽略部分对计算域的约束作用,从而确保该局部区域的力学行为与完整模型完全等效。
下方以一个受内压的圆管模型为例。仅建立圆管的1/4模型(图左),并在其两个切割面上正确施加了对称边界条件。在完成仿真计算后,软件生成了局部模型的彩色应力云图(图中),此时我们能够清晰看到该扇形区域的变形分布细节。在后处理中利用软件的对称显示功能,可将1/4模型的仿真结果生成了完整圆管的全场云图(图右)。该方法在保证结果准确性与可视化完整性的同时,大幅降低了建模与计算成本。
教学视频
圆管轴对称计算及对称显示
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