設計仿真 | 利用Marc模型部件功能進行多個模型分析結果比較

Marc中模型部件（Model Section）功能介紹

自Marc2013版開始，Marc就擁有了一個比預狀態(tài)（PRE STATE）更靈活的多工步分析功能。PRE STATE雖然是一個很好的功能，但它是通過后處理結果文件來傳遞數(shù)據(jù)，不僅要求所有需要的數(shù)據(jù)均要存在結果文件中，而且前一個分析結束前也不能建立出后一個分析的完整模型。為了避免PRE STATE功能的限制，更好傳遞各個分析階段的數(shù)據(jù)，可以采用模型部件功能來進行分析。Marc2013版本的模型部件可用于結構、熱以及熱機耦合分析之中。近幾年，模型部件的功能又有新的擴展，目前該功能可以用于擴散-熱等更復雜的多物理場分析中；模型部件文件默認設置已采用壓縮模式以提高輸出和導入的速度，也節(jié)省了所需的硬盤空間。

一個模型部件代表一個自我包容的有限元模型，即包括節(jié)點坐標、單元節(jié)點編號、材料模型和結果數(shù)據(jù)如應力、應變、位移、溫度等。當在多工步仿真采用了模型部件，可以將前一個工步分析得到的模型部件包括在當前的工步中，不需知道模型中有多少個單元或采用了何種材料本構模型。模型部件的使用方法大致如下：

■ Marc分析的輸入文件中采用CREATE SEC 選項來定義模型部件。每個模型部件存在一個文件中，在每個分析成功結束時產生。產生模型部件的分析，可以是不加任何載荷的（只有增量步0），也可以是具有多個增量步的，分析結束時的狀態(tài)會存在模型部件中。

■ 采用IMPORT SEC 選項可以將前面定義的模型部件包含進來。如前所述，所有的信息都在模型部件中，包括材料本構模型和使用的單元以及完整的求解狀態(tài)。當定義接觸體，可以直接將一個模型部件為一個變形體。另外，邊界條件如重力和塑性功熱生成可以直接施加到模型部件中。輸入的模型部件可以重新定位，包括平移、旋轉等，這對采用不同前面工步采用的剛體模型是比較方便的。

■ 如果當前分析的工步后續(xù)會接著有下一個仿真工步，可以用 EXPORT SEC 選項來輸出模型部件。在輸出過程中，可以改變分析維數(shù)并進行擴展，例如將軸對稱或平面應變的模型部件擴展為全三維模型。

■ 在前后處理器Mentat中用戶可以選擇輸出和導入模型部件。

■ 在Marc手冊E卷有多個應用模型部件功能的例題可供用戶參考。

需要注意的是，對于每個模型部件只能用一個材料模型，不允許用不同的單元類型如實體和殼體單元。對于多種材料和單元類型的問題需要采用多個模型部件，這些模型部件必須用Marc分析分別產生。

不同結果的分析模型比較

模型部件的功能除了用于多工步分析之外，還可以用于在一個Mentat數(shù)據(jù)庫和窗口中比較不同模型的分析結果。下面以Marc用戶指南中e030的模型為例來介紹使用方法。

如圖1所示，這是一個鋼制閥體結構分析模型，下表面施加固定約束，內部主腔體承受60MPa的高壓，需要比較一下采用低階單元和高階單元的分析結果的差異。

圖1 低階單元分析模型 

要在一個Mentat數(shù)據(jù)庫中比較不同的模型的分析結果，請執(zhí)行以下操作：

1） 創(chuàng)建各個分析模型，比如低階單元模型為tet4.mud、高階單元模型為tet10.mud；在各個模型分析作業(yè)參數(shù)定義時選擇創(chuàng)建模型部件，如圖2所示；把各個模型提交運算，在運算結束時就會產生模型部件文件。除模型一些基本屬性外，此模型部件文件還包含本次計算增量的結果。低階單元模型tet4.mud和高階單元模型tet10.mud中分別運行產生模型部件文件分別為：

? tet4_job1_stage00.sec.gz

? tet10_job1_stage00.sec.gz。

可以分別查看一下各個模型的分析結果，確認是否合理，如圖3、圖4所示，可見高階單元模型的最高應力會大一些，但不能放在一個窗口中比較，會有不便。

圖 2 模型部件創(chuàng)建設置

圖3 低階單元模型的等效應力云圖  

圖4 高階單元模型的等效應力云圖

2） 一旦創(chuàng)建了所需的所有模型部件，就可以在新的Mentat數(shù)據(jù)庫中導入模型部件，并將它們放置/定位在不同的位置。然后，用戶將能夠比較增量0中不同模型的結果。具體操作如下：

創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫tet_comb_msect.mud，使用“幾何和網(wǎng)格>模型部件>新建”按鈕導入已經(jīng)產生的模型部件：

? tet4_job1_stage00.sec.gz

? tet10_job1_stage00.sec.gz（見圖5）

圖5 模型部件的導入  

注意，在導入模型部件2時可以給模型部件指定一個新位置，讓它往+X方向移動6，避免兩個模型重疊，設置如圖6所示。

圖6 模型部件2的導入設置

然后，創(chuàng)建一個新的分析任務（不需任何分析工況）并運行它。打開后處理結果文件后，用戶即可以很方便地比較增量步0中不同模型分析得到的結果?？梢韵炔榭吹刃?，可見在高應力區(qū)高階單元（位于圖形區(qū)左側）模型的結果較大一些，如圖7所示；另外也可以比較其它一些分析結果，比如位移，也可以看出兩個模型的差別，如圖8所示。

圖7 等效應力結果比較

圖8 位移結果比較

RESULT

{ 小結 }

Marc中的模型部件的功能是一個比較有用的高級功能，不但可以用于多工步的工程問題分析，也可以用于不同模型的結果比較，為用戶帶來很多便利。