高速电机转子冲片的强度设计（六）——极限失效扭矩及最大压装力计算方法（下）.docxVIP

本节主要技能点：

1、不同影响松脱扭矩结果因素的横向对比计算；

2、载荷步控制方法及仿真收敛性评价方法；

3、压装力仿真计算方法简介

（接上节）以上设置完成，复制相同类型的Case，并微调其不同设置，如摩擦系数为0.1、0.09、0.08等，一直到0.03共计8组重复计算。而后设置20个核心并行（求解本案例计算机，采用测试版Intel志强8272处理器。其拥有26个物理核心及52线程）。保存项目文件，开始求解。一般而言，仿真时设置80%~90%物理核心数量，且关闭CPU的超线程技术后，单次单Case的综合计算效率最高。如需同时计算两个Case，建议另存为其他计算文件，并同时打开两组互相独立的Case，并将每一个计算文件设置40%左右计算机物理核心的并行数量，可达到较高的综合效率。原则上不建议，采用以上方法同时求解2个以上的计算。因为限制于计算机硬盘速度及内存容量，一般更多Case将被拖后腿。

由于有限元分析的多核心并行计算效率较低，一般而言CPU拥有1核心~8核心时，基本随着核心数量增加，计算时间线性降低，8核心~16核心后，堆核心的加速效果逐渐下降，16核心~28核心时，计算时间提速极其有限直至不变。

故CPU选择依据为相同价位，尽量多的同时且按顺序满足，以下条件为佳：一颗CPU、功率最大、核心最少、单核心浮点运算性能最强、全核心满载频率最高、平均每个核心的三级缓存最大。

遗憾的是，从2010年广泛推行的GPU加速技术，也不适合于有限元分析。其综合性价比远低于再买一颗顶级CPU。同时，只有顶级专业显卡（Quadro品牌等）与任意型号专业GPU加速卡（Tesla品牌等），再搭配合理的驱动程序、操作系统、仿真软件版本等，方可用于ANSYS?的GPU加速。而绝大多数用户选用的，Geforce品牌的游戏用显卡，则无论价格为100元还是100万元，均对仿真求解无效。

下图为调试计算进度时，非常关键的信息来源。其包括力、扭矩、位移等收敛值。建议同时参考以上三个参数，并根据其曲线形状，判断是否需要调整计算。

其下方time为总体进度。如上文考虑扭矩与摩擦系数影响时，仅设置2个载荷步，则当前计算进度1.6242，为完成第一个载荷步，即过盈配合效应，正在计算第二载荷步，即过盈配合扭矩载荷的影响，且完成到62.42%的进度。相当于达到100x62%=62N·m扭矩过盈配合。

其右侧红色曲线，为不同载荷子步的收敛情况。如果其宏观趋势为逐渐升高，则认为当前计算进展良好。如出现大量水平方向延伸甚至向下持续变化，则说明计算出现明显故障，需立刻暂停排查，而不要继续浪费生命，等待求解。此时不要停止计算，将丢失所有中间数据，则故障排查无从谈起，应该选择暂停。

根据计算量与计算机硬盘速度等影响，单击暂停后的数分钟到一两个小时内，方可真正完成暂停操作。而后保存数据，并查看求解输出信息，检查具体报错原因。

笔者在第一部组著作《ANSYSWorkbench结构工程高级应用》开篇第一章介绍，哪些用户不适合学习有限元，其中一条为完美主义者或者强迫症晚期。

红色曲线局部、细节、间隔的出现少量水平或向下，并不明显影响计算进程，反而是载荷子步的数量，选择合理的一种表现。请接受不那么完美的收敛曲线。

如载荷子步数量设置过大，且红色曲线平稳增加，虽然更有利于收敛，也说明计算进程十分完美，但计算量过于庞大，属于严重浪费生命的做法。应从少到多，逐渐增加载荷子步数量，从而在最低成本与最高精度的两极疯狂试探。

下图右上角部分，为细节的计算进程。其青色线为收敛标准，即力、变形、扭矩等的平衡条件。当紫色线与青色线交叉且低于其时，说明当前载荷子步计算收敛，结构处于外部载荷与约束处反作用力，基本平衡的条件。可继续加载下一个载荷子步，并出现绿色纵线提示，同时下面time处红色曲线，将略微向上提升。

如果一个载荷步内，如第一个蓝色纵线下方的3，说明仅仅借助，程序自动的3个载荷子步的加载，即完成了对过盈配合的计算进程，实现第一个载荷步的收敛。

相反的，如果本案例3个载荷子步，即可收敛的条件下，用户人为的在图-18中，将第一个载荷步，设置更多载荷子步去实现，如初始100最小40最大1000。通常是毫无意义的，浪费计算时间、浪费计算机硬盘空间、浪费用户生命的做法。

前文介绍过，需同时查看力、变形、扭矩三个参数的影响。如某一个或某两个参数的紫色曲线，如力与变形，长期处于青色线下方，但并未出现绿色子步收敛提示，概率而言第三个参数的紫色线，如扭矩必然长期高于青色线。需继续计算或暂停，并加密载荷子步。如图-18中，从100、30、1000变为200、100、1000。或查暂停看变形结果检查，确认是否有局部零件异常变形。

对于本文案例，核心目的为得到极限松脱扭矩。其过盈配合的接触状态，必然在扭矩增加到某一点