延續去年的傳統，最近幾天一直在想做個什麼東西來迎接新年。本來想用keras訓練個深度網絡，從一大堆圖片中識別出“LZW祝大家春節快樂”。無奈，今年變化太快，沒有達到實際應用的水平，所以先用過去積累的仿真分析技術做一個吧，希望明年能結合某項新的技術做出個春節祝福來。
想法由來
聚焦到仿真上，去年用多相流做了個春節祝福，今年改用結構分析來做吧。回想起10年前的2010年，在英特老東家，參與了第一個仿真分析項目，葉片的模態和雙向流固耦合分析。雖然當時不太理解，在其他人的指導下完成，但清晰的記得那個模態分析的效果感覺很炫，所以就做一個吧，就當再溫習下當時的技術了。希望不久的將來，仿真分析和製造相關的知識能夠藉助數字孿生等技術聯通起來。
1. 建模
使用workbench的DM無法寫字，所以得用專業的CAD工具生成帶字的幾何模型。電腦上裝了solidworks 2016,就用它進行建模吧。
- 由於想用下對稱邊界條件，所以建了1/8的圓環作爲基礎模型。爲了對稱處理時方便，把圓環兩邊加了兩個翅膀來作爲對稱邊界，但翅膀不能和圓環外側進行接觸，否則接觸面不好處理。
- 寫字時，選擇圓環中心，使用構造線進行文字排布。本來想加粗文字，但是貌似加粗時軟件有問題，拉伸時會出現自交現象，所以還是使用正常字體吧。
- 另外，軟件使用不熟練，好幾個操作沒找到怎麼用，故做了個不完美的模型，放到DM裏進行處理。
最終模型如下圖所示：
最後，將模型導出爲x_t格式，準備進行仿真。
2. 使用對稱邊界進行模態分析
2.1 處理幾何模型
10年前用的是經典ANSYS，現在workbench是如此好用，所以就用 ansys workbench19.0進行仿真。
- 新建project,拖一個modal模塊；
- 在幾何模塊選擇幾何模型導入；
- 進行模型處理。爲了讓網格質量稍微好一些，所以把凸出來的字體和圓環分離，想分別劃分網格，使用接觸來處理。（後來發現好像不需要精度，索性就form new part了）。
2.2 網格劃分並設置邊界條件進行計算
1.首先建立圓柱座標系：coordinate systems節點右鍵insert ‘coordinate system’,type選擇‘Cylindrical’;
2. 指定對稱邊界：Model節點右鍵insert ‘symmetry’.
3. symmetry節點右鍵insert ‘cyclic region’。選擇剛剛創建的圓柱座標系，然後按照順時針方向，選擇low edge 和high edge.
4. 進行網格劃分：網格 relevance center 選擇’medium’, span angle center 選擇’medium’。爲了讓邊界節點map效果更好，把兩個對稱面設置個面尺寸，網格稍微密集些。
5. 建立約束：將圓環的內面固定，Modal節點insert ‘fixed support’,選擇內圓環面；
6. 設置角速度：workbench的加速度不確定是哪一個，所以就用命令行來指定了。Modal節點，insert ‘commands’,輸入
/solu
CSYS,0
ALLSEL,ALL
OMEGA,0,0,-300
ALLSEL,ALL
對稱邊界如下所示：
網格模型如下：
2.3 求解
- 設置Max modes to find =18，多算幾個，最後選一個好看的
- 求解
2.4查看結果
可以任意查看，我查看了各階模態下的total deformation，然後選了旋轉的那個作爲視頻結果。
如下圖所示：
以上就是製作春節祝福的例子，沒有追求精度和準確性。如果要是真的工程問題，處理起來應該會比這個多花很多時間。
如果感興趣，大家去我上傳的資源裏，下載模態分析的計算文件，還有2019年多相流的計算文件： happy2020_cyclic.wbpz happy2019.wbpz