結(jié)構(gòu)3D模型如圖一所示。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，模型為結(jié)構(gòu)的1/4部分。針對(duì)圖中標(biāo)記部分做圓角優(yōu)化設(shè)計(jì)。為了能夠完整說(shuō)明Simulation的功能，我們將采用無(wú)圓角和有圓角兩種情況下進(jìn)行模擬。

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圖一文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

情形一：無(wú)圓角模擬分析，設(shè)置整體網(wǎng)格大小為5mm，網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖二所示：文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

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圖二文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

邊界條件及仿真結(jié)果如圖三所示：文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

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圖三文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

圖中紅色標(biāo)記的位置應(yīng)力較大，由于該處為直角過(guò)度，在仿真過(guò)程中該點(diǎn)的結(jié)果是不收斂的，我們可以利用Simulation 2017的新功能應(yīng)力熱點(diǎn)診斷工具來(lái)檢測(cè)結(jié)構(gòu)中哪些區(qū)域的應(yīng)力結(jié)果是不真實(shí)的。文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

在結(jié)果選項(xiàng)中右擊鼠標(biāo)，選擇應(yīng)力熱點(diǎn)診斷，設(shè)定靈敏度因子，運(yùn)行診斷，如圖四。文章源自四五設(shè)計(jì)網(wǎng)-http://www.4968ejs.cn/49986.html

圖四

檢測(cè)結(jié)果如圖五所示，在軸肩處的應(yīng)力結(jié)果是由于數(shù)值分析中應(yīng)力奇異性造成的不準(zhǔn)確結(jié)果。如果在該處不斷地細(xì)化網(wǎng)格，得到的應(yīng)力結(jié)果會(huì)越來(lái)越大。在實(shí)際工程應(yīng)用中由于過(guò)渡處不可能是完全的直角，所以不會(huì)出現(xiàn)類似的情況。利用應(yīng)力熱點(diǎn)診斷工具可以非常有效、方便的判定結(jié)果的真實(shí)性。

圖五

情形二：圓角大小為2mm，劃分整體網(wǎng)格大小為5mm，仿真計(jì)算結(jié)果如圖六所示：

圖六

利用應(yīng)力熱點(diǎn)診斷工具結(jié)果顯示無(wú)應(yīng)力熱點(diǎn)，可以判定仿真結(jié)果是有效的。圓角處最大應(yīng)力為721MPa。但是由于圓角處網(wǎng)格太大，該處的應(yīng)力計(jì)算結(jié)果和真實(shí)的結(jié)果誤差較大，我們需要細(xì)化圓角處的網(wǎng)格以計(jì)算出該處真實(shí)的應(yīng)力。

情形三：圓角網(wǎng)格大小為2mm，劃分整體網(wǎng)格大小為5mm，仿真計(jì)算結(jié)果如圖七所示：

圖七

隨著圓角處網(wǎng)格的細(xì)化，最大應(yīng)力增加到828MPa，增加了約15%。繼續(xù)細(xì)化圓角網(wǎng)格為1mm，仿真計(jì)算結(jié)果如圖八所示：

圖八

結(jié)果顯示最大應(yīng)力為917MPa，增加了約11%。再次細(xì)化圓角網(wǎng)格為0.5mm，仿真計(jì)算結(jié)果如圖九所示：

圖九

最大應(yīng)力為908MPa，應(yīng)力變化約為1%。再次細(xì)化圓角網(wǎng)格為0.2mm，仿真計(jì)算結(jié)果如圖十所示：

圖十

兩次結(jié)果基本一致，判定仿真已經(jīng)收斂。由于圓角處應(yīng)力約為904MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于材料的屈服強(qiáng)度。我們需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。利用Simulation優(yōu)化設(shè)計(jì)功能可以快速自動(dòng)的計(jì)算優(yōu)化結(jié)果。新建設(shè)計(jì)算例，設(shè)定優(yōu)化條件如圖十一所示：

變量設(shè)置為圓角尺寸，變化范圍為2mm~10mm，步長(zhǎng)為1mm。約束條件設(shè)置為結(jié)構(gòu)最大應(yīng)力不允許超過(guò)600MPa，優(yōu)化目標(biāo)設(shè)置為結(jié)構(gòu)質(zhì)量最小。

圖十一

設(shè)置完成后點(diǎn)擊運(yùn)行，軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算不同情形下的仿真結(jié)果，并給出符合目標(biāo)的最佳結(jié)果，如圖十二所示：

圖十二

計(jì)算結(jié)果顯示當(dāng)軸肩處圓角為7mm時(shí)，結(jié)構(gòu)符合預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。

總結(jié)：

?? 可以利用Simulation 2017新功能——應(yīng)力熱點(diǎn)診斷判斷結(jié)構(gòu)應(yīng)力的有效性；

?? 隨著網(wǎng)格的不斷細(xì)化，圓角處的應(yīng)力從715MPa增加到904MPa并趨于收斂，在進(jìn)行仿真分析時(shí)需要對(duì)應(yīng)力集中的區(qū)域細(xì)化網(wǎng)格已達(dá)到收斂的結(jié)果；

?? 使用Simulation優(yōu)化工具可以自動(dòng)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，節(jié)約時(shí)間。