示例:使用镜像对称
镜像对称所依据的原理是:可以使用模型的一段来描述整个模型的行为,前提是该段是其它各段的镜像图像。因此,可以只建模该段而不是整个模型,同时也能准确把握模型的行为。
要使用镜像对称,在分割模型时必须使所移除的每一段都是余下段的镜像。确定模型是否具有此类对称性最简单的方法是想象将模型对折。如果将模型对折后各段在几何上相同且各段的载荷和约束具有相同的方向和位置,则该模型具有镜像对称性。另外,各段上的所有载荷必须具有相同的值。
如果想要在模型中使用镜像对称,需要完成两个步骤 – 在模型中标识对称轴或对称平面,以及应用镜像约束。例如,假设要处理中心有一个孔的矩形板。一个螺栓在孔位置将板固定,将其锁定在适当位置,板的各端所承受的力载荷相同。此模型满足镜像对称的条件,因为几何、载荷和约束均对称。
将模型作为一个整体来查看时,首先要决定如何分割模型。最佳选择如下:
可以选在分界线切分原始模型,也可以简单地沿这些分界线应用镜像对称约束。请注意,如果使用上面建议的分割方案,最终将处理模型的四分之一。另外,也可以选将原始模型切分成两半,但生成的模型将会有更多的元素,并且 Creo Simulate 求解器的效率也会降低。因此,应始终力求找到最小的对称部分。余下的讨论假设要处理切分后的模型。
要应用镜像对称约束,必须选择足够的几何图元来定义平面。如果以下图的方式切分模型,可以通过选择切口创建的曲面创建镜像对称约束。如果选不切分模型,则需要定义足够的基准点或基准轴来定义平面。
此处,沿竖直切口在 X 方向上添加镜像约束,曲面通常将在这里与其余的零件几何合并。类似地,沿水平切口在 Y 方向上添加镜像约束。通过这种方法,模拟了几何作为完整模型一部分时的行为方式。请注意,镜像对称约束在 FEM 模式中不可用。但是,只需定义位移约束并在水平和竖直切口选择曲面作为约束参考,便可以添加约束。
除了在切口处添加镜像对称约束外,还需要将模型所承受的附加载荷除以切分过程产生的段数,来调整对称部分上的载荷。任何时候,只要使用总载荷分布施加载荷,就会出现这种情况。这种情况下,模型所承受的总附加力载荷为 200 磅 – 模型两端各承受 100 磅。要形成对称段,将模型切分成 4 部分。将 200 除以 4,所得的结果 50 即为对称段所承受的力载荷。
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如果已使用压力载荷或单位面积的力载荷分布建模此问题,则不需要分割载荷。对于这两种载荷类型,Creo Simulate 会自动执行载荷分割。
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