ANSYS Workbench Mechanical позволяет добавлять команды APDL в дерево построения модели, так что заданные пользователем команды могут выполняться на всех этапах расчёта, инициируемого командой SOLVE в модуле Mechanical и выполняемого по файлу ds.dat: работа с геометрической моделью, задание соединений, собственно проведение расчета и анализ результатов.

В этой статье описано, как использовать команды APDL для определения единиц измерения, используемых в модели при запуске на расчёт из среды Workbench Mechanical. Эта проверка может быть добавлена в начало любого блока команд APDL, работа которого зависит от единиц измерения, используемых в расчёте.

Единицы измерения в среде Workbench

Программный модуль Workbench Mechanical позволяет пользователю выбрать несколько систем единиц измерения. Вы можете найти больше информации о системах измерения в справке по команде /UNITS. Обратите внимание, что команда /UNITS по сути определяет лишь способ записи величин.

Следующая команда дополняет базу данных информацией об используемой системе единиц измерения:

/UNITS, Label, LENFACT, MASSFACT, TIMEFACT, TEMPFACT, TOFFSET, CHARGEFACT, FORCEFACT, HEATFACT

Команда *GET позволяет получить настройки, заданные командой /UNITS. Вот выдержка из справочной информации:

Таблица 136: *GET General Items, Entity = ACTIVE
Entity = ACTIVE, ENTNUM = 0 (or blank)
*GET, Par, ACTIVE, 0, Item1, IT1NUM, Item2, IT2NUM

Отметим, что система СИ новее, чем система МКС (метр-килограмм-секунда), и имеет некоторые отличия в единицах измерения электрических величин.

В блоке команд APDL, который рассчитан на использование определённой системы единиц измерения, достаточно легко допустить ошибку при запуске расчёта из среды Workbench Mechanical. Например, свойства материала в командах APDL могут быть заданы в системе BIN (фунт-дюйм-секунда) в то время, как в Workbench Mechanical будет установлена система СИ. Использование правильной системы единиц измерения является критически важным для команд APDL, которые задают нагрузки, свойства материалов, настройки контакта, а также делают другие операции, затрагивающие единицы измерения, на этапах пре- и постпроцессинга.

Ещё один механизм для задания единиц измерения при выполнении расчёта имеется в настройках каждой задачи (Analysis Settings). По умолчанию там задано использование той же системы единиц измерения, которая была выбрана в меню Mechanical (Solver Units > Active System), но если указать Solver Units > Manual, то приоритет будет иметь система единиц измерения, выбранная пользователем.

Следующий набор команд является примером проверки единиц измерения в среде Workbench Mechanical, он работает благодаря тому, что ANSYS прописывает команду /UNITS в файле ds.dat, который создается Workbench Mechanical. Этот набор команд может быть использован в начале любого существующего блока команд или в виде отдельного блока команд в дереве модели, обычно на уровне задания нагрузок (Environment). Идея набора команд в том, чтобы остановить расчёт, если в решателе использованы единицы измерения, не совпадающие с желаемыми. Набор команд может быть изменён для выполнения других действий на усмотрение пользователя.

! Проверка заданных пользователем единиц измерения в решателе Workbench Mechanical
! В этом примере расчёт прерывается, если система измерения отлична от BIN.
!
*GET,myunits,ACTIVE,,UNITS  !Возвращает значение 4, если используется система единиц   
!                                                    измерения BIN
!     Системы измерения в команде /UNITS:
!     0 = USER, 1 = SI, 2 = CGS, 3 = BFT, 4 = BIN, 5 = MKS 6 = MPA, 7 = uMKS
!
*IF,myunits,NE,4,THEN       ! Если система единиц отлична от BIN, прервать расчёт.
   /com,*
   *MSG,ERROR
   ************************************************************** %/&
   ************************************************************** %/&
   **  SOLVE Aborted -- Set UNITS to LB-IN-SEC prior to SOLVE  ** %/&
   ************************************************************** %/&
   **************************************************************
   !
*endif

Эта проверка останавливает выполнение расчёта, если единицы измерения не соответствуют требуемым. В условном блоке *IF можно использовать номер и сообщение об ошибке, которые соответствуют одной из систем измерения:

0 = USER, 1 = SI, 2 = CGS, 3 = BFT, 4 = BIN, 5 = MKS 6 = MPA, 7 = uMKS

Исходя из требований системы контроля качества, пользователи могут добавить подобный код во все модели Workbench Mechanical, которые содержат APDL команды с допущениями по поводу используемых единиц измерения.

Важно понимать, что в файле ds.dat Workbench Mechanical преобразовывает единицы измерения тепловой энергии в единицы измерения механической энергии: например, BTU (британская тепловая единица) будет переведена в фунто-дюймы, что приведёт к не очень наглядным величинам в свойствах материалов. В качестве примера использования британских единиц измерения на рисунке ниже показан перевод единиц для удельной теплоёмкости воздуха с помощью панели инструментов «Единицы измерения» в Workbench Mechanical.

Пользователям следует обращать особое внимание на единицы измерения тепловых свойств в командах APDL, за исключением случаев, когда во всей модели используется система СИ. Если использовать систему СИ, вероятность получения неверных результатов для моделей с блоками команд, выполнение которых зависит от единиц измерения, будет меньше.

Выводы

Workbench Mechanical поддерживает блоки команд APDL (Command Object), которые могут выполняться на всех этапах построения и работы с моделью: работа с геометрией (Geometry), задание соединений (Connections), нагрузок и параметров расчета (Environment), расчёт и обработка результатов (Solution). Некоторые блоки команд предполагают использование в решателе определенной системы единиц измерения. Так как создаваемый для каждой задачи файл ds.dat содержит команду /UNITS, задающую систему единиц измерения, определенные команды могут выявить единицы измерения, что позволяет реализовать проверку того, что выбрана необходимая система единиц измерения.

Представленный набор команд для проверки единиц измерения может быть изменён для проверки той или иной системы единиц измерения и может быть использован во всех блоках команд APDL с целью обеспечения качества расчётов.

Заметим, что в настройках решателя (Analysis Settings) для каждой задачи (Environment) можно задать свои специфические единицы измерения, используемые при выполнении расчёта. Хотя это и позволяет выбрать необходимую пользователю систему единиц измерения, но несоответствие с определенными командами APDL всё же может вознинуть, так что представленная выше проверка единиц измерения с помощью команд APDL является очень желательной.

Источник: https://www.simutechgroup.com/FEA/fea-tips-tricks-ansys-detecting-units.html