Marc中模型部件（Model Section）功能介紹

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

一個(gè)模型部件代表一個(gè)自我包容的有限元模型，即包括節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)、單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)、材料模型和結(jié)果數(shù)據(jù)如應(yīng)力、應(yīng)變、位移、溫度等。當(dāng)在多工步仿真采用了模型部件，可以將前一個(gè)工步分析得到的模型部件包括在當(dāng)前的工步中，不需知道模型中有多少個(gè)單元或采用了何種材料本構(gòu)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(xiàng)來(lái)定義模型部件。每個(gè)模型部件存在一個(gè)文件中，在每個(gè)分析成功結(jié)束時(shí)產(chǎn)生。產(chǎn)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(gè)增量步的，分析結(jié)束時(shí)的狀態(tài)會(huì)存在模型部件中。

■ 采用IMPORT SEC 選項(xiàng)可以將前面定義的模型部件包含進(jìn)來(lái)。如前所述，所有的信息都在模型部件中，包括材料本構(gòu)模型和使用的單元以及完整的求解狀態(tài)。當(dāng)定義接觸體，可以直接將一個(gè)模型部件為一個(gè)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(zhuǎn)等，這對(duì)采用不同前面工步采用的剛體模型是比較方便的。

■ 如果當(dāng)前分析的工步后續(xù)會(huì)接著有下一個(gè)仿真工步，可以用 EXPORT SEC 選項(xiàng)來(lái)輸出模型部件。在輸出過(guò)程中，可以改變分析維數(shù)并進(jìn)行擴(kuò)展，例如將軸對(duì)稱(chēng)或平面應(yīng)變的模型部件擴(kuò)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(dǎo)入模型部件。

■ 在Marc手冊(cè)E卷有多個(gè)應(yīng)用模型部件功能的例題可供用戶參考。

需要注意的是，對(duì)于每個(gè)模型部件只能用一個(gè)材料模型，不允許用不同的單元類(lèi)型如實(shí)體和殼體單元。對(duì)于多種材料和單元類(lèi)型的問(wèn)題需要采用多個(gè)模型部件，這些模型部件必須用Marc分析分別產(chǎn)生。

不同結(jié)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(gè)Mentat數(shù)據(jù)庫(kù)和窗口中比較不同模型的分析結(jié)果。下面以Marc用戶指南中e030的模型為例來(lái)介紹使用方法。

如圖1所示，這是一個(gè)鋼制閥體結(jié)構(gòu)分析模型，下表面施加固定約束，內(nèi)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(jié)果的差異。

圖1 低階單元分析模型 

要在一個(gè)Mentat數(shù)據(jù)庫(kù)中比較不同的模型的分析結(jié)果，請(qǐng)執(zhí)行以下操作：

1） 創(chuàng)建各個(gè)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(gè)模型分析作業(yè)參數(shù)定義時(shí)選擇創(chuàng)建模型部件，如圖2所示；把各個(gè)模型提交運(yùn)算，在運(yùn)算結(jié)束時(shí)就會(huì)產(chǎn)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(jì)算增量的結(jié)果。低階單元模型tet4.mud和高階單元模型tet10.mud中分別運(yùn)行產(chǎn)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(gè)模型的分析結(jié)果，確認(rèn)是否合理，如圖3、圖4所示，可見(jiàn)高階單元模型的最高應(yīng)力會(huì)大一些，但不能放在一個(gè)窗口中比較，會(huì)有不便。

圖 2 模型部件創(chuàng)建設(shè)置

圖3 低階單元模型的等效應(yīng)力云圖  

圖4 高階單元模型的等效應(yīng)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(kù)中導(dǎo)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(jié)果。具體操作如下：

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

? tet4_job1_stage00.sec.gz

? tet10_job1_stage00.sec.gz（見(jiàn)圖5）

圖5 模型部件的導(dǎo)入  

注意，在導(dǎo)入模型部件2時(shí)可以給模型部件指定一個(gè)新位置，讓它往+X方向移動(dòng)6，避免兩個(gè)模型重疊，設(shè)置如圖6所示。

圖6 模型部件2的導(dǎo)入設(shè)置

然后，創(chuàng)建一個(gè)新的分析任務(wù)（不需任何分析工況）并運(yùn)行它。打開(kāi)后處理結(jié)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(jié)果?？梢韵炔榭吹刃?yīng)力，可見(jiàn)在高應(yīng)力區(qū)高階單元（位于圖形區(qū)左側(cè)）模型的結(jié)果較大一些，如圖7所示；另外也可以比較其它一些分析結(jié)果，比如位移，也可以看出兩個(gè)模型的差別，如圖8所示。

圖7 等效應(yīng)力結(jié)果比較

圖8 位移結(jié)果比較

RESULT

{ 小結(jié) }

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