设计仿真 | 利用Marc模型部件功能进行多个模型分析结果比较
Marc中模型部件（Model Section）功能介绍
自Marc2013版开始，Marc就拥有了一个比预状态（PRE STATE）更灵活的多工步分析功能。PRE STATE虽然是一个很好的功能，但它是通过后处理结果文件来传递数据，不仅要求所有需要的数据均要存在结果文件中，而且前一个分析结束前也不能建立出后一个分析的完整模型。为了避免PRE STATE功能的限制，更好传递各个分析阶段的数据，可以采用模型部件功能来进行分析。Marc2013版本的模型部件可用于结构、热以及热机耦合分析之中。近几年，模型部件的功能又有新的扩展，目前该功能可以用于扩散-热等更复杂的多物理场分析中；模型部件文件默认设置已采用压缩模式以提高输出和导入的速度，也节省了所需的硬盘空间。
一个模型部件代表一个自我包容的有限元模型，即包括节点坐标、单元节点编号、材料模型和结果数据如应力、应变、位移、温度等。当在多工步仿真采用了模型部件，可以将前一个工步分析得到的模型部件包括在当前的工步中，不需知道模型中有多少个单元或采用了何种材料本构模型。模型部件的使用方法大致如下：
■ Marc分析的输入文件中采用CREATE SEC 选项来定义模型部件。每个模型部件存在一个文件中，在每个分析成功结束时产生。产生模型部件的分析，可以是不加任何载荷的（只有增量步0），也可以是具有多个增量步的，分析结束时的状态会存在模型部件中。
■ 采用IMPORT SEC 选项可以将前面定义的模型部件包含进来。如前所述，所有的信息都在模型部件中，包括材料本构模型和使用的单元以及完整的求解状态。当定义接触体，可以直接将一个模型部件为一个变形体。另外，边界条件如重力和塑性功热生成可以直接施加到模型部件中。输入的模型部件可以重新定位，包括平移、旋转等，这对采用不同前面工步采用的刚体模型是比较方便的。
■ 如果当前分析的工步后续会接着有下一个仿真工步，可以用 EXPORT SEC 选项来输出模型部件。在输出过程中，可以改变分析维数并进行扩展，例如将轴对称或平面应变的模型部件扩展为全三维模型。
■ 在前后处理器Mentat中用户可以选择输出和导入模型部件。
■ 在Marc手册E卷有多个应用模型部件功能的例题可供用户参考。
需要注意的是，对于每个模型部件只能用一个材料模型，不允许用不同的单元类型如实体和壳体单元。对于多种材料和单元类型的问题需要采用多个模型部件，这些模型部件必须用Marc分析分别产生。
不同结果的分析模型比较
模型部件的功能除了用于多工步分析之外，还可以用于在一个Mentat数据库和窗口中比较不同模型的分析结果。下面以Marc用户指南中e030的模型为例来介绍使用方法。
如图1所示，这是一个钢制阀体结构分析模型，下表面施加固定约束，内部主腔体承受60MPa的高压，需要比较一下采用低阶单元和高阶单元的分析结果的差异。
图1 低阶单元分析模型
要在一个Mentat数据库中比较不同的模型的分析结果，请执行以下操作：
1） 创建各个分析模型，比如低阶单元模型为tet4.mud、高阶单元模型为tet10.mud；在各个模型分析作业参数定义时选择创建模型部件，如图2所示；把各个模型提交运算，在运算结束时就会产生模型部件文件。除模型一些基本属性外，此模型部件文件还包含本次计算增量的结果。低阶单元模型tet4.mud和高阶单元模型tet10.mud中分别运行产生模型部件文件分别为：
• tet4_job1_stage00.sec.gz
• tet10_job1_stage00.sec.gz。
可以分别查看一下各个模型的分析结果，确认是否合理，如图3、图4所示，可见高阶单元模型的最高应力会大一些，但不能放在一个窗口中比较，会有不便。
图 2 模型部件创建设置
图3 低阶单元模型的等效应力云图
图4 高阶单元模型的等效应力云图
2） 一旦创建了所需的所有模型部件，就可以在新的Mentat数据库中导入模型部件，并将它们放置/定位在不同的位置。然后，用户将能够比较增量0中不同模型的结果。具体操作如下：
创建新数据库tet_comb_msect.mud，使用“几何和网格>模型部件>新建”按钮导入已经产生的模型部件：
• tet4_job1_stage00.sec.gz
• tet10_job1_stage00.sec.gz（见图5）
图5 模型部件的导入
注意，在导入模型部件2时可以给模型部件指定一个新位置，让它往+X方向移动6，避免两个模型重叠，设置如图6所示。
图6 模型部件2的导入设置
然后，创建一个新的分析任务（不需任何分析工况）并运行它。打开后处理结果文件后，用户即可以很方便地比较增量步0中不同模型分析得到的结果。可以先查看等效应力，可见在高应力区高阶单元（位于图形区左侧）模型的结果较大一些，如图7所示；另外也可以比较其它一些分析结果，比如位移，也可以看出两个模型的差别，如图8所示。
图7 等效应力结果比较
图8 位移结果比较
RESULT { 小结 }
Marc中的模型部件的功能是一个比较有用的高级功能，不但可以用于多工步的工程问题分析，也可以用于不同模型的结果比较，为用户带来很多便利。
（海克斯康工业软件）
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