HyperMesh與Nastran 學(xué)習(xí)資料PPT課件.ppt

HyperMesh和Nastran學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 1 此學(xué)習(xí)資料是本人學(xué)習(xí)和工作中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 其中也抄錄了其他培訓(xùn)教程資料 關(guān)于自己總結(jié)的部分 難免有謬誤之處 歡迎大家批評(píng)指正 QQ 1123959241 2 一 字母鍵O 按字母鍵O 在這里可以改窗口的背景顏色等 選擇coincidentpicking可以選擇重合在一起的節(jié)點(diǎn)中的之一 更多介紹按幫助鍵H 3 HyperMesh簡(jiǎn)介 HyperMesh是一個(gè)高效率 功能強(qiáng)大的有限元前后處理器 它提供了一個(gè)交互式的 可視化的環(huán)境來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)仿真分析 配有與各種有限元計(jì)算軟件 求解器 的接口 為各種有限元求解器寫(xiě)出數(shù)據(jù)文件及讀取不同求解器的結(jié)果件 可實(shí)現(xiàn)不同有限元計(jì)算軟件之間的模型轉(zhuǎn)換功能 這在很大程度上提高了工作效率 Nastran簡(jiǎn)介 Nastran是20世紀(jì)60年代 美國(guó)航天局為發(fā)展航天事業(yè)而開(kāi)發(fā)的一套用于替代實(shí)驗(yàn)的有限元仿真程序 Nastran原來(lái)由多家公司共同開(kāi)發(fā) 所以有多個(gè)Nastran版本 我們現(xiàn)在所使用的是MSC Nastran 第一章 基本功能簡(jiǎn)介 4 Hypermesh的功能 CAE分析的三個(gè)過(guò)程 獲取3DCAD模型或者相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù) 前處理 創(chuàng)建CAE模型劃分網(wǎng)格 裝配質(zhì)量檢查材料屬性的設(shè)置 前處理 后處理結(jié)果的提取動(dòng)態(tài)的查看編寫(xiě)仿真分析報(bào)告 后處理 建立仿真分析的工況輸出請(qǐng)求邊界 初始條件載荷工況 前處理 提交相關(guān)的文件給求解器求解 求解過(guò)程 設(shè)置一個(gè)合適的求解模板 前處理 5 本人的分析流程 SolidWorks建模并保存為IGES格式 導(dǎo)入到hyperMesh中 并創(chuàng)建有限元模型 使用HyperMesh自帶的求解器求解 保存為bdf格式的文本 導(dǎo)入到Nastran中求解 使用HyperMesh進(jìn)行后處理 使用HyperView等后處理軟件進(jìn)行后處理 編寫(xiě)報(bào)告 6 7 第二章 HyperMesh的學(xué)習(xí) 1 如何提高學(xué)習(xí)效率 1 幫助鍵 H 每一頁(yè)的功能面板 FunctionPanel 上都有許多命令 可以通過(guò)幫助文件來(lái)學(xué)習(xí)和了解該命令的用法 具體方法如下 在Pagechange 見(jiàn)HyperMesh面板簡(jiǎn)介 里選擇一類 比如說(shuō)Geom 進(jìn)入到幾何面板 點(diǎn)擊nodes命令按鈕 進(jìn)入到節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建界面 然后按一下鍵盤(pán)上的的H鍵 幫助文檔自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的幫助部分 然后就可以來(lái)學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建nodes了 該方法非常有用 它可以幫助學(xué)習(xí)者來(lái)學(xué)習(xí)或查詢某一命令的用法 建議用此方法把每一個(gè)命令都學(xué)一遍 當(dāng)然 要親自操作 練習(xí) 8 2 幫助文件里的例子 注 實(shí)例的模型在哪里找 一般情況下 在安裝盤(pán) 比如說(shuō)F Altair hw10 0 tutorials hm 或其他 若沒(méi)找到 可以在安裝盤(pán)里搜索一下 要充分利用幫助文件 點(diǎn)擊Help HyperMeshandBatchMesher 注 在360瀏覽器中 目錄可能無(wú)法展開(kāi) 需要使用InternetExplore瀏覽器 9 2 幫助文件里的例子 點(diǎn)擊Help HyperMeshandBatchMesher 注 在360瀏覽器中 目錄可能無(wú)法展開(kāi) 需要使用InternetExplore瀏覽器 注 實(shí)例的模型在哪里找 一般情況下 在安裝盤(pán) 比如說(shuō)F Altair hw10 0 tutorials hm 或其他 若沒(méi)找到 可以在安裝盤(pán)里搜索一下 要充分利用幫助文件 10 若想查找相關(guān)的知識(shí) 可以再Search里搜索 11 3 其他的資料 4 CAE學(xué)習(xí)網(wǎng)站 論壇和QQ群等 12 5 若用的是ANSYS求解器 推薦這本書(shū) 13 HyperMesh面板簡(jiǎn)介 Figure1GUIofHyperMesh V10 0orhigher Toolbar Drop downMenu GraphicArea LabelArea MainMenu FunctionalPanel PageChange StatusBar 14 1 BRIEFINTRODUCTIONTOGUIOFHYPERMESH 圖形用戶界面簡(jiǎn)介 Usingawayofuser friendlyinterface functionalProcessdesign eachmenuisobject specific AModelisorganizedonthebasisof Collector 1 1FileManagement 文件管理 Create open save input andoutput etc Userprofile Secondarydevelopmenttools 1 2GeometryMenu 幾何菜單 Points Lines Surfaces Solids Vectors SystemsClean upandrepairtheCADgeometry particularlybytopologytechnologyExtractthemidsurface1 3MeshMenu 網(wǎng)格劃分菜單 LineMesh AutoMesh TetraMesh SolidMapMesh VoxelMesh ShrinkWrapMeshTetraMeshProcessManage HyperMesh圖形用戶界面簡(jiǎn)介 15 Mass 1D 2D 3Delements ruled drag spin spline offset map replace delete project translate reflect position orderchangeandsoon Elementeditor Manuallycreate combine split detach etc 1 4ConnectorMenu 裝配菜單 Spots bolts seams areasconnection massDistributionsandtheirmanagement 1 5MaterialsMenu MID 材料菜單 Create selectmaterialtype andupdate1 6PropertiesMenu PID 屬性菜單 Create update assign selectelementtype andchoosethecorrespondingMID 1 7BC s orAnalysispage Menu 邊界條件菜單 Constraints Loads forces moments pressures enforceddisplacements statusequations temperature flux etc WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 16 Intialconditions velocities accelerations Contactpairs 1 8SetupMenu 工況創(chuàng)建菜單 Controlcards solutionmethod parameters includefiles set time etc Outputblock defineoutputrequirements Loadsteps organizeconstraints loadsintoasubcase 1 9ToolMenu orToolpage 工具菜單 頁(yè)面 Sets Blocks Tags Titles Solver alsouseAnalysispagetoopen thattranslateresultfileintoHMformatforpostprocessing ElementCheck faces edges penetration normals etc Isolate modify manageelementsandstructures suchasfind mask translate rotate organize renumberandsononStatisticsofaCAEmodel Masscalculation count WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 17 1 10MorphingMenu 變形菜單 Domains Handles MorphConstraints MorphVolumes Shapes Symmetries 1 11PostMenu orPostpage 后處理菜單 Deform contour vector transientanimations etc CreateandeditX Yplots 1 12ViewsToolbar 視圖工具條 1 13DisplayandVisualizationToolbar 顯示工具條 WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 18 1 14CollectorsToolbar 集合工具條 Quicklycreatevariouscollectors Quicklyeditvariouscollectors suchasdelete orgaznize cardedit renumber Load1 15ChecksToolbar orToolpage 檢測(cè)工具條 頁(yè)面 Bydefault thistoolbarisnotshownup AdditontoolbarareafromViewMenu Functionscoverdistance length mass volumeCalculation edges features faces normals penetration elementcheck count modelsummary andloadsummary WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 19 1 16ImageCaptureToolbar 圖形捕捉工具條 Bydefault thistoolbarisnotshownup AdditontoolbarareafromViewMenu Functionsincludesaveaimagetoafile capturegraphicarea capturepanelarea Youshouldknowhowtoquicklytakeadvantageof Ctrl F6 tograspapictureof igesformatforthecurrentobjectongraphicarea WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 20 WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 1 17QuickKeys 快捷鍵 F1 HiddenLine隱藏線 F2 Delete刪除 刪除任何對(duì)象都用此命令 F3 Replace合并兩個(gè)節(jié)點(diǎn) F4 Distance測(cè)量距離 角度等 F5 Mask隱藏 F6 ElementEdit單元編輯 創(chuàng)建 合并 分割單元等 F7 AlignNode節(jié)點(diǎn)共線排列 F8 CreateNode創(chuàng)建節(jié)點(diǎn) F9 LineEdit線編輯 非邊界編輯 F10 CheckElem單元質(zhì)量檢查 F11 QuickEdit快速幾何編輯 F12 Automesh自動(dòng)網(wǎng)格劃分 21 WHATCANHYPERMESHDO HYPERMESHTRAINING101CreatedbyDr ShalinQiao 1 18UsageoftheMouse 鼠標(biāo)的使用 Ctrl leftkey rotatethemodeldynamically 動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)模型 按CTRL鍵 同時(shí)在圖形上點(diǎn)擊一點(diǎn) 該點(diǎn)即作為旋轉(zhuǎn)中心 Ctrl middlekey zoomin zoomout 中鍵若是滾輪 上下滾動(dòng)時(shí) 放大 縮小模型 不是滾輪 可以畫(huà)出任意封閉的區(qū)域來(lái)放大模型 Ctrl rightkey translatemodel 在圖形區(qū)平移模型 22 單位系統(tǒng)的指定Length mm Mass ton megagram Force N Stress MPa Time S 23 坐標(biāo)系 一 全局坐標(biāo)系 系統(tǒng)默認(rèn) 直角坐標(biāo)系二 局部坐標(biāo)系 直角 圓柱 球坐標(biāo)系 局部坐標(biāo)系按不同性質(zhì)分類 I是否隨節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)而變動(dòng) 1 在空間中固定不動(dòng) 2 隨用于創(chuàng)建此坐標(biāo)系的節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)而變動(dòng) 24 II參考與位移坐標(biāo)系 參考坐標(biāo)系用來(lái)確定節(jié)點(diǎn)相對(duì)參考坐標(biāo)系的坐標(biāo) 一般用來(lái)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)等 位移坐標(biāo)系位移 約束和其他基于節(jié)點(diǎn)的量都是在該坐標(biāo)系中定義和輸出的 一般用來(lái)創(chuàng)建約束 轉(zhuǎn)動(dòng) 創(chuàng)建彈簧單元 梁?jiǎn)卧?rbe3單元等 25 三 創(chuàng)建局部坐標(biāo)系的方法 在空間中固定不動(dòng)的創(chuàng)建方法 Analysis Systems 2 隨用于創(chuàng)建此坐標(biāo)系的節(jié)點(diǎn)的變動(dòng)而變動(dòng)的 26 4 查看節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo) 3 把相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)依附到參考坐標(biāo)系中 27 5 位移坐標(biāo)系的使用方法 1 將某些節(jié)點(diǎn)歸屬到相應(yīng)的局部坐標(biāo)系 那么該節(jié)點(diǎn)的自由度將與相應(yīng)的局部坐標(biāo)相匹配 每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)位移坐標(biāo)系 在GRID卡片的第7個(gè)字域中定義 位移 約束和其他基于節(jié)點(diǎn)的量都是在該坐標(biāo)系中定義和輸出的 基本坐標(biāo)系是MSC Nastran默認(rèn)地位移坐標(biāo)系 28 6 節(jié)點(diǎn)歸屬到位移坐標(biāo)系中 那么這個(gè)局部坐標(biāo)系在所選擇的相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的世界里扮演的角色就是位移坐標(biāo)系 以后對(duì)該節(jié)點(diǎn)的約束 使用該節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建彈簧單元等所選擇的自由度就是該坐標(biāo)系中定義的 7 查看節(jié)點(diǎn)的屬性 29 例如對(duì)某一節(jié)點(diǎn)施加一個(gè)特定方向的位移約束 而這個(gè)方向與全局坐標(biāo)系的3個(gè)坐標(biāo)軸不平行 那么我們可以創(chuàng)建一個(gè)合適的局部坐標(biāo)系當(dāng)作位移坐標(biāo)系 然后將這個(gè)節(jié)點(diǎn)歸屬到這個(gè)位移坐標(biāo)系中 然后就可以施加相應(yīng)的約束了 假設(shè)施加的是X軸向的約束 那么這個(gè)X軸就是相應(yīng)的局部坐標(biāo)系的X軸 30 所有HyperMesh中的模型和對(duì)象都是以 集合 Collectors 的形式進(jìn)行組織 HyperMesh支持豐富的集合類型 絕大多數(shù)HyperMesh支持的對(duì)象都必須被歸類放置在 集合 中 每一集合包含特定的對(duì)象類型 在HyperMesh中新建的對(duì)象都會(huì)被歸類在當(dāng)前集合 CurrentCollector 中 每當(dāng)用戶新建一個(gè)集合 該集合都會(huì)被自動(dòng)置為當(dāng)前集合 改變當(dāng)前集合的方法之一是點(diǎn)擊 G Component 選擇集合 模型瀏覽器 Modelbrowser 是HyperMesh中一種樹(shù)狀結(jié)構(gòu) Hierachystructures 管理裝配體 Assemblies 組件 Components 和集合 Collectors 的工具 通過(guò)ModelBrowser 用戶可對(duì)集合 Collectors 進(jìn)行諸如創(chuàng)建 編輯 刪除 重命名等操作 在模型瀏覽器中 可以通過(guò)拖拽操作方便的建立和管理裝配體 Assemblies 通過(guò)ModelBrowser可重置當(dāng)前集合 可以通過(guò)IncludeBrowser重置當(dāng)前Includefile 利用Organize 可以將一個(gè)集合中的某些元素移動(dòng)到另外的集合中 Collector的概念 31 Collector的概念 32 第二章 分析類型 一 靜力分析靜力分析用來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷作用下引起的位移 應(yīng)力 應(yīng)變和力 靜力分析不考慮慣性和阻尼效應(yīng)的影響 但是 靜力分析能夠分析穩(wěn)定的慣性力 如重力和旋轉(zhuǎn)件所受的離心力等 和能夠被等效為靜態(tài)載荷的隨時(shí)間變化的載荷 如等效靜力風(fēng)載和地震載荷等 作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的問(wèn)題 靜力分析可分為線性靜力分析和非線性靜力分析 靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的目的在于發(fā)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和位移的分布及其最大值所在部位 在此基礎(chǔ)上 對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核以及對(duì)其位移設(shè)計(jì)目標(biāo)值進(jìn)行驗(yàn)證 對(duì)其靜力行為進(jìn)行評(píng)價(jià) 整機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布的定量獲取對(duì)合理改進(jìn)結(jié)構(gòu) 進(jìn)而優(yōu)化減重具有關(guān)鍵的指導(dǎo)作用 33 二 模態(tài)分析 三 諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)是結(jié)構(gòu)在周期載荷作用下產(chǎn)生的周期響應(yīng) 諧響應(yīng)分析使設(shè)計(jì)人員能預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力特性 從而使設(shè)計(jì)人員能夠驗(yàn)證其設(shè)計(jì)能否克服共振 疲勞及其他受迫振動(dòng)引起有害效果 四 線性屈曲分析五 動(dòng)態(tài)計(jì)算 模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型 固有頻率和振型是承受動(dòng)態(tài)載荷設(shè)計(jì)中的重要參數(shù) 模態(tài)分析也是進(jìn)行響應(yīng)譜分析或模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析必需的前期分析過(guò)程 在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)各部件的進(jìn)行模態(tài)分析 確定結(jié)構(gòu)的固有頻率 可以有效通過(guò)改變構(gòu)件質(zhì)量或形狀避開(kāi)這些頻率或最大限度地減小對(duì)這些頻率上的激勵(lì) 從而消除過(guò)度疲勞或損壞 34 六 優(yōu)化設(shè)計(jì) OptiStruct是HyperWorks內(nèi)含的有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工具 提供拓?fù)鋬?yōu)化 形貌優(yōu)化 尺寸優(yōu)化 形狀優(yōu)化以及自由尺寸和自由形狀優(yōu)化技術(shù) 通過(guò)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的各個(gè)階段靈活運(yùn)用各種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù) 實(shí)現(xiàn)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì) Optistruct成為創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)者 關(guān)于分析類型的詳細(xì)介紹請(qǐng)查閱相關(guān)資料 35 第三章 單元類型 1 0D Rigids0D Mass 質(zhì)量單元 Rigid RBE2 剛性單元 RBE3 RBE3 柔性單元 2 Springs GapsSpringGap 36 3 1D單元RodBar2Bar3WeldJointPlot 4 2D單元 Tria3 Tria6 Quad4 Quad8 注 Tria3是3節(jié)點(diǎn)三角形單元 即每個(gè)頂點(diǎn)上有一個(gè)節(jié)點(diǎn) Tria6是6節(jié)點(diǎn)三角形單元 即頂點(diǎn)和每個(gè)邊的中點(diǎn)都有一個(gè)節(jié)點(diǎn) 其他類似 37 5 3D單元 Tetra44節(jié)點(diǎn)四邊形Pyramid55節(jié)點(diǎn)四棱錐Penta66節(jié)點(diǎn)棱柱Hex88節(jié)點(diǎn)六面體Tetra1010節(jié)點(diǎn)四邊形Pyramid1313節(jié)點(diǎn)四棱錐Penta1515節(jié)點(diǎn)棱柱Hex2020節(jié)點(diǎn)六面體 38 第四章 單元網(wǎng)格的劃分 常用單元主要有 0D Mass Rbe2 Rbe31D Rod Beam Spring2D Shell3D Solid 下面主要介紹創(chuàng)建這些單元需要用到的命令和注意事項(xiàng) 具體如何操作的可查看幫助命令 比如進(jìn)入到rigids命令面板 按一下鍵盤(pán)上的H鍵 幫助文件自動(dòng)轉(zhuǎn)入到該命令的幫助文檔 介紹得很詳細(xì) 39 1 Mass創(chuàng)建命令 1D masses 注意事項(xiàng) 這里要注意質(zhì)量的單位 比如我們常用的一套單位是mm s N MPa t 所以這里mass 0 3就是指0 3噸 質(zhì)量單元常用來(lái)模擬簡(jiǎn)化的集中質(zhì)量 可以賦予屬性 但不賦予屬性也能求解成功 2 Rbe2創(chuàng)建命令 1D rigids Rbe2是剛性單元 常用來(lái)模擬焊接 接觸 用作力的傳遞 銷軸 轉(zhuǎn)動(dòng)等 假設(shè)主節(jié)點(diǎn)A independent 從節(jié)點(diǎn)B dependent 自由度dof1 dof2全部選擇的話 就代表從節(jié)點(diǎn)B的自由度全部被約束 與主節(jié)點(diǎn)A剛性連接 若沒(méi)選dof1 則意味著從節(jié)點(diǎn)B的x軸向的自由度沒(méi)有被約束 這里的坐標(biāo)軸默認(rèn)地是全局坐標(biāo)系 如果需要其他的方向 則可以自己創(chuàng)建一個(gè)位移坐標(biāo)系 然后將該節(jié)點(diǎn)B依附到該位移坐標(biāo)系中 不需要賦予屬性 40 3 Rbe3創(chuàng)建命令 1D rbe3 不是 剛性的 的 更多的介紹參見(jiàn)另附的PPT 從節(jié)點(diǎn)B dependent 只有一個(gè) 而主節(jié)點(diǎn)A independent 有多個(gè) 自由度的選擇同rbe2單元 意思是從節(jié)點(diǎn)B的運(yùn)動(dòng)形式由主節(jié)點(diǎn)A來(lái)決定 比如自由度選擇dof1 dof3 則表示從節(jié)點(diǎn)B的x y z的平動(dòng)由主節(jié)點(diǎn)A來(lái)共同決定 主要用來(lái)模擬接觸 轉(zhuǎn)動(dòng) 銷軸與軸套間的接觸并轉(zhuǎn)動(dòng) 等 4 Rod創(chuàng)建命令 1D rods 承受拉力 壓力和軸向扭轉(zhuǎn) 但不能承受彎曲載荷 不需要賦予屬性 5 Bar beam 能夠承受拉壓 扭轉(zhuǎn) 兩個(gè)正交平面內(nèi)的彎曲以及兩個(gè)正交平面內(nèi)的剪切 創(chuàng)建命令 1D bars 一次單個(gè) 或1D linemesh 一次多個(gè) 41 6 Spring創(chuàng)建命令 1D springs 常用spring單元來(lái)模擬油缸 事先通過(guò)理論計(jì)算得到油缸的剛度 即彈簧的剛度 在創(chuàng)建spring單元的時(shí)候 一個(gè)很重要的問(wèn)題就是彈簧的方向 即彈簧要和油缸的軸向重合 所以要先利用油缸連接孔的中心的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建一個(gè)位移坐標(biāo)系 然后將這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)依附到這個(gè)位移坐標(biāo)系上 然后再用這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建spring單元 假設(shè)這兩點(diǎn)決定的是位移坐標(biāo)系的x軸 則選擇dof1 7 Shell創(chuàng)建命令 2D automesh ruled spline skin drag spin linedrag elemoffset editelement等等 對(duì)于一個(gè)板材 如果它的長(zhǎng)度 厚度的比值大于等于15 則抽中面 畫(huà)shell單元 抽取中面 1D midsurface 42 每次畫(huà)好一個(gè)面的網(wǎng)格后 或者說(shuō)一定數(shù)量的網(wǎng)格后 都要進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量的檢查 質(zhì)量檢查命令 2D qualityindexcomp QI的越小越好 同時(shí)可以在此面板里自動(dòng)或手動(dòng)的來(lái)修整網(wǎng)格以提高網(wǎng)格質(zhì)量 8 Solid 六面體創(chuàng)建命令 3D drag spin linedrag elemoffset solidmap linearsolid solidmesh 其中主要用到的是solidmap 尤其對(duì)較復(fù)雜的幾何體 四面體創(chuàng)建命令 3D tetramesh 當(dāng)使用包絡(luò)的shell單元?jiǎng)?chuàng)建四面體的時(shí)候 必須保證shell單元是封閉的 可用Tool edges來(lái)檢查是否封閉 修補(bǔ)不封閉的面網(wǎng)格的方法主要有editelement replace edges里的equivalence等 每次劃分好一定數(shù)量的solid單元后 都有及時(shí)地進(jìn)行網(wǎng)格質(zhì)量的檢查 使用的命令是Tool checkelems 3 d 一般情況下 使用封閉的shell單元?jiǎng)?chuàng)建四面體單元 這樣可以通過(guò)控制shell單元的質(zhì)量來(lái)間接提高四面體的質(zhì)量 43 如果一個(gè)零件很復(fù)雜 若全部劃分成六面體網(wǎng)格會(huì)有很大難度 且花費(fèi)較多的時(shí)間 那么我們可以把幾何體的規(guī)則部分劃成六面體 不規(guī)則的部分劃成四面體 這里需要注意一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題 就是四面體與六面體結(jié)合部分的連續(xù)性 一般的處理方法是先劃分六面體 然后通過(guò)Tool faces命令將六面體的表面生成shell單元 這些shell單元所使用的節(jié)點(diǎn)就是原來(lái)六面體單元的節(jié)點(diǎn) 然后利用此shell單元和不規(guī)則部分生成的表面shell單元組合成一個(gè)封閉的空間 然后再通過(guò)3D tetramesh生成四面體 這樣就實(shí)現(xiàn)了六面體和四面體結(jié)合部分的連續(xù)性 44 國(guó)際上通行的準(zhǔn)則是 對(duì)于每一個(gè)質(zhì)量指數(shù) 失敗的單元不超過(guò)總數(shù)的5 在所有的shell單元中 三角形的單元不超過(guò)總數(shù)的5 在所有的solid單元中 四面體單元不超過(guò)總數(shù)的15 提高網(wǎng)格質(zhì)量的方法 當(dāng)然可以重劃 另外 對(duì)于四面體網(wǎng)格 可以通過(guò)checkelems面板中的savefailed命令來(lái)保存失敗的單元 然后3D tetramesh 通過(guò)retrieve重新獲取失敗的單元 然后再byadjacent選取相鄰的單元 remesh 不過(guò)這樣的效果貌似也不是很好 每一次劃分好solid單元后 都要及時(shí)地刪除用于創(chuàng)建該solid單元的shell單元 否則在賦予solid屬性時(shí)會(huì)出錯(cuò) 可以通過(guò)Maskbyconfig來(lái)只顯示shell單元 然后刪除之 45 第五章 創(chuàng)建材料 在一個(gè)模型里面 可能需要多種材料 工程中常用的材料是鋼材 其屬性都差不多 創(chuàng)建命令 輸入名字 選擇顏色 type選擇ISOTROPIC cardimage選擇MAT1 E彈性模量 NU泊松比 RHO密度 一般的鋼材E 2e5 NU 0 3 RHO 7 9e 9 46 第六章橫截面 創(chuàng)建梁?jiǎn)卧膶傩缘臅r(shí)候 需要橫截面 創(chuàng)建命令 1D HyperBeam standardsection Standardsectionlibrary 選擇NASTRAN Standardsectiontype 選擇相應(yīng)的截面形狀 其他橫截面的創(chuàng)建方法可查閱幫助文檔或相關(guān)的資料 create 進(jìn)行下一步的操作 47 第七章屬性的創(chuàng)建 如果單元不需要屬性 像rbe2和rbe3單元 則可以放置在同一個(gè)component里 一般情況下 為每一個(gè)零件創(chuàng)建一個(gè)component 并賦予相應(yīng)的屬性 一個(gè)component里面不能擁有兩種不同類型的單元 如果一個(gè)component里既有shell單元又有solid單元 則當(dāng)該component被賦予shell屬性時(shí)就會(huì)出錯(cuò) 賦予solid屬性時(shí)同樣會(huì)出錯(cuò) 創(chuàng)建命令 1 桿單元Rod propname 輸入名字 命名時(shí)要有意義 比如rod10代表直徑是10的桿 這樣在以后操作時(shí)方便選擇 選擇一個(gè)顏色 方便以后查看 type 選擇1D 48 Cardimage 選擇PROD 這步很關(guān)鍵 不能選錯(cuò) material 選擇事先創(chuàng)建好的材料 beamsection 選擇事先創(chuàng)建好的橫截面 最后一步也可以不選擇橫截面 然后選擇create edit 自己定義它的截面屬性 49 2 Beam屬性 type 選擇1D cardimage 選擇PBEAM beamsection 選擇事先創(chuàng)建好的橫截面或自己定義 Bar屬性也類似 只是cardimage 選擇PBAR 50 3 spring屬性 type 選擇Springs Gaps cardimage PELAS create edit 輸入剛度K等 51 4 Shell屬性 type 選擇2D cardimage PSHELL create edit 在T下面輸入板材的厚度 52 4 Solid屬性 type 選擇3D cardimage PSOLID create 53 4 Mass屬性 type 0D Rigids cardimage PMASS create edit 在M下面輸入質(zhì)量的數(shù)值 54 屬性的賦予 方法一 可以在劃分網(wǎng)格的時(shí)候賦予屬性 方法二 可以在所有網(wǎng)格全部畫(huà)好后 一起賦予屬性 55 第八章裝配 1 螺栓 用rbe2單元來(lái)模擬焊接 這里假設(shè)焊縫強(qiáng)度足夠 然后就需要將焊接件裝配起來(lái) 裝配方法主要有螺栓 銷軸 彈簧 油缸等 56 螺柱三維顯示 梁?jiǎn)卧?螺栓的有限元模型簡(jiǎn)化版 兩端用蜘蛛網(wǎng)剛性單元 Spider 與被連接的零件連接 可以考慮墊圈 中間使用BEAM單元模擬螺柱 注 考慮墊圈的接觸部分時(shí) 則在劃分網(wǎng)格之前 先使用quickedit washersplit命令來(lái)將螺栓孔往外擴(kuò)一個(gè)墊圈大小的圈 方便劃分網(wǎng)格 57 銷軸的仿真模型的建立 銷軸用來(lái)連接兩個(gè)零部件 這兩個(gè)零部件之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)傳遞作用力 如圖1 9所示 假設(shè)銷軸的軸向與坐標(biāo)軸Z軸平行 則左右兩邊的rbe3單元的依附自由度6釋放掉 這樣部件2就可以繞著梁?jiǎn)卧D(zhuǎn)動(dòng) 其他自由度被約束 部件1與梁?jiǎn)卧g用rbe3單元連接 此處rbe3單元的依附自由度全部約束 即部件1與梁?jiǎn)卧ㄟ^(guò)rbe3單元 焊接 在一起 這樣即可實(shí)現(xiàn)部件1和部件2之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng) 同時(shí)又傳遞作用力 2 銷軸 58 rbe3單元釋放掉轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 部件1 rbe3單元自由度全依附 梁?jiǎn)卧?部件2 圖銷軸的仿真模型的建立 59 彈簧單元的創(chuàng)建 第一步 創(chuàng)建Spring彈簧單元屬性 單擊梁屬性創(chuàng)建圖標(biāo) 打開(kāi)創(chuàng)建梁屬性對(duì)話框 如圖1 6所示 在propname里輸入名字 設(shè)置color type 選擇Spring Gaps cardimage 選擇PELAS create edit進(jìn)入下一界面 如圖1 7所示 圖1 6彈簧單元屬性創(chuàng)建界面 3 彈簧 油缸 60 圖1 7設(shè)置彈簧單元的屬性 在K1中設(shè)置彈簧單元的剛度 其他的系數(shù)具體所指可查閱相關(guān)幫助 文獻(xiàn) 第二步 創(chuàng)建合適的位移坐標(biāo)系 例如 用彈簧單元模擬油缸 因?yàn)橛透椎妮S向和全局坐標(biāo)系不平行 所以需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)合適的位移坐標(biāo)系 使其中一個(gè)軸與油缸軸向重合 然后將用于創(chuàng)建彈簧單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)附屬到這個(gè)位移坐標(biāo)系中 具體操作步驟請(qǐng)見(jiàn)前述 第三步 創(chuàng)建彈簧單元 1D Springs 進(jìn)入到彈簧單元?jiǎng)?chuàng)建界面 如圖1 8所示 61 圖彈簧單元?jiǎng)?chuàng)建界面 在選擇node1和node2之前 先確定自由度 即若選擇dof1 則該彈簧單元約束的是node1和node2之間的X軸方向的自由度 該X軸由位移坐標(biāo)系確定 property 選擇對(duì)應(yīng)的屬性 然后選擇node1和node2 彈簧單元即可創(chuàng)建 62 1 創(chuàng)建載荷集 步驟 在標(biāo)簽區(qū)右擊然后選擇Create LoadCollector 彈出載荷集創(chuàng)建對(duì)話框 如下圖所示 在Name 里輸入載荷集的名字 Color 選擇顯示的顏色 其他的默認(rèn)設(shè)置 點(diǎn)擊Create 即可創(chuàng)建一個(gè)載荷集 一般情況下 載荷集的名字都要有實(shí)際的意義 便于以后辨認(rèn)和操作 如放置約束的用con1 con2 放置力的用f1 f2等 放置力矩的用M1 M2 顏色最好也統(tǒng)一起來(lái) 方便使用 或者使用快捷方式 第九章施加載荷和約束 63 備注 如何施加重力 點(diǎn)擊 進(jìn)入到載荷集創(chuàng)建界面 左側(cè)選擇create loadcolname 輸入名稱 建議寫(xiě)grav 顏色任選 在右側(cè)倒三角里選擇cardimage 然后單擊右側(cè)對(duì)話標(biāo)簽 選擇GRAV 然后單擊create edit 進(jìn)入下一層界面 在CID下面選擇合適的坐標(biāo)系 默認(rèn)為0 即全局坐標(biāo)系 G輸入 9800 N1 N2 N3確定方向 比如重力沿全局坐標(biāo)系Y軸方向 則G輸入 9800 N1 0 N2 1 N3 0 這樣 就實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)模型施加了重力 64 2 施加約束和載荷 創(chuàng)建好載荷集后 假如創(chuàng)建了三個(gè)載荷集 con f grav 重力 1 施加約束 步驟 將載荷集con至于當(dāng)前 然后Analysis Constraints 進(jìn)入到約束界面 如下圖所示 左側(cè)選擇create 中間一列左側(cè)倒三角選擇nodes 一般情況下 size決定該約束圖標(biāo)在窗口的顯示大小 labelconstranits可以選擇也可以不選擇 可以自己比較一下異同 再下面選擇constraintvalue 右側(cè)dof1 dof6代表x y z軸的平動(dòng)自由度和繞x y z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度 后面的數(shù)值若為0則代表約束該自由度 如為數(shù)字n 則代表沿該自由度變動(dòng)的數(shù)值 loadtypes選擇SPC 然后create 65 2 施加載荷 步驟 將載荷集f至于當(dāng)前 然后Analysis forces 進(jìn)入到力的界面 如下圖所示 左側(cè)選擇create 中間一列左側(cè)倒三角選擇nodes 一般情況下 然后選擇合適的坐標(biāo)系 在magnitude中輸入力的大小 這里有好幾種方法 也可以用其他的方法 然后選擇方向 size決定該力圖標(biāo)在窗口的顯示大小 與其真實(shí)值無(wú)關(guān) labelloads可以選擇也可以不選擇 可以自己比較一下異同 loadtypes選擇FORCE 然后create 完成力的創(chuàng)建 至于力矩的創(chuàng)建 Analysis moments 與之類似 不再贅述 66 HyperMesh Nasrtran中工況的設(shè)置和求解 工況 一般情況下 一個(gè)工況里面有約束和力或力矩組成 一次可以求解多個(gè)工況 每個(gè)工況可以有不同的約束和力 力矩 組成 也可以由多個(gè)工況組合成一個(gè)復(fù)雜的工況 第十章 工況的設(shè)置和求解 67 CASECONTROLSECTION Templateexamples Cont Example3 68 舉了簡(jiǎn)單的例子 一個(gè)約束 一個(gè)力 包含重力的情況下 Template general ExecutiveControlCards IDShalinQiaoforGTreferenceSOL101DIAG 8 49TIME99999 0CEND CaseControlCards ECHO NONEDISP PUNCH ALLSTRESS PUNCH ALLSPC 1 HMNAMELOADSTEP1 lateral force SUBCASE1LABEL fLOAD 2SUBCASE2LABEL gravLOAD 3SUBCOM3LABEL f gravSUBSEQ 1 0 1 0 BulkDataCards BEGINBULKPARAM AUTOSPC YESPARAM DBALL SCRATCHPARAM MAXRATIO 100000 0 注意 這里的SPC和LOAD要和HyperMesh中的constraints和force對(duì)應(yīng)起來(lái) 主要序號(hào) 要對(duì)應(yīng) 69 補(bǔ)充說(shuō)明 有些時(shí)候 為了節(jié)省時(shí)間 在PUNCH文件中 并不需要將所有的節(jié)點(diǎn)位移和單元的應(yīng)力記錄下來(lái) 這時(shí)就可以用entityset命令 即將所需要的節(jié)點(diǎn)或單元組合成set 假如說(shuō)將節(jié)點(diǎn)1 2 3 4 5 6這6個(gè)節(jié)點(diǎn)組合成set1 1為名字 將單元1 2 3 4 5 6這6個(gè)單元組合成set2 則DISP PUNCH 1STRESS PUNCH 2就意味著set1中的位移記錄下來(lái) 將set2中的應(yīng)力記錄下來(lái) 創(chuàng)建set的操作步驟 Analysis entitysets 進(jìn)入到entitysets創(chuàng)建界面 如下圖所示 現(xiàn)在nocardimage entity選擇elems或nodes或 其他set create 其他簡(jiǎn)單的操作不再贅述 70 在HyperMesh中將模型創(chuàng)建好之后 需要將模型導(dǎo)出 然后用Nastran求解 因?yàn)镹astran求解只需要有限元模型 不需要幾何模型 所以幾何模型不需要導(dǎo)出 所以在導(dǎo)出的前一步 單擊 使模型全部顯示 然后單擊 模型的導(dǎo)出 只將有限元模型單獨(dú)顯示 然后再進(jìn)行下一步的導(dǎo)出 71 操作步驟 1 單擊 進(jìn)入到導(dǎo)出界面 如下圖所示 2 導(dǎo)出的是FEModel Filetype 選擇NastranTemplate StandardformatFile 選擇存儲(chǔ)路徑Export 選擇Displayed 即當(dāng)前圖形窗口顯示的有限元模型 其余默認(rèn)設(shè)置 Export 導(dǎo)出文件的格式為bdf 72 頭文件的替換 在HyperMesh中 只創(chuàng)建了載荷集 沒(méi)有設(shè)置工況和其他的求解參數(shù) 這些工作可以在 bdf的導(dǎo)出文件中設(shè)置 因?yàn)槭敲盍?將事先準(zhǔn)備好的頭文件 包括了工況的設(shè)置和其他求解參數(shù) 覆蓋掉原有的就可以了 這樣可以提高效率 73 Template general ExecutiveControlCards IDShalinQiaoforGTreferenceSOL101DIAG 8 49TIME99999 0CEND CaseControlCards ECHO NONEDISP PUNCH ALLSTRESS PUNCH ALL HMNAMELOADSTEP1 lateral force SUBCASE1SPC 1LOAD 2 BulkDataCards BEGINBULKPARAM AUTOSPC YESPARAM DBALL SCRATCHPARAM MAXRATIO 100000 0 GRIDData 不包括重力的頭文件 SOL101 靜力分析 74 Template general ExecutiveControlCards IDShalinQiaoforGTreferenceSOL101DIAG 8 49TIME99999 0CEND CaseControlCards ECHO NONEDISP PUNCH ALLSTRESS PUNCH ALLSPC 1 HMNAMELOADSTEP1 lateral force SUBCASE1LABEL fLOAD 2SUBCASE2LABEL gravLOAD 3SUBCOM3LABEL f gravSUBSEQ 1 0 1 0 BulkDataCards BEGINBULKPARAM AUTOSPC YESPARAM DBALL SCRATCHPARAM MAXRATIO 100000 0 包括重力的工況 SUBCOM3 75 求解 覆蓋好頭文件之后 就可以進(jìn)行求解了 步驟 雙擊Nastran圖標(biāo) 彈出選擇求解文件對(duì)話框 如下圖所示 選擇求解文件 然后單擊打開(kāi) 彈出如下對(duì)話框 76 單擊Run 進(jìn)行求解 求解完成后 將會(huì)得到f04 f06 pch等文件 pch文件是結(jié)果文件 但是HyperMesh無(wú)法讀取 需要進(jìn)行轉(zhuǎn)化 77 HyperMesh與Nastran運(yùn)行出錯(cuò)的幾種常見(jiàn)情況 在從Hypermesh中導(dǎo)出之前 要進(jìn)行一些常規(guī)的檢查 比如屬性是否都已經(jīng)賦予 是否出現(xiàn)rbe2依附性問(wèn)題 判斷一下是否會(huì)出現(xiàn)剛性運(yùn)動(dòng)等等 但有些時(shí)候錯(cuò)誤無(wú)法全部找出并改正 因此求解就會(huì)出錯(cuò) 求解出錯(cuò)后 Nastran生成的f06文件中包含錯(cuò)誤的信息 通過(guò)查找fatal 找到錯(cuò)誤的位置和類型 然后返回到HyperMesh中進(jìn)行改錯(cuò) 再重新運(yùn)行 直至求解成功 第十一章 78 剛性rbe2和柔性單元rbe3單元不需要賦予屬性 其他的像mass單元 beam單元 spring單元 shell單元 solid單元等都需要賦予屬性 如果單元較多 可以通過(guò)單擊這個(gè)命令來(lái)查看各個(gè)component是否已被賦予了屬性 因?yàn)樵趧?chuàng)建屬性的時(shí)候 可以用不同的顏色來(lái)識(shí)別它 這樣就可以查看component是否被賦予某一屬性 如果沒(méi)有被賦予 那么該component會(huì)默認(rèn)地顯示為灰色 另外一種比較高效的方法是若運(yùn)行出錯(cuò) 打開(kāi)f06文件 查找fatal 然后會(huì)出現(xiàn)如下提示 這個(gè)例子是shell單元沒(méi)有被賦予屬性 一 單元沒(méi)有被賦予屬性 然后回到HyperMesh中 通過(guò)Tool numbers命令進(jìn)行定位 查找到該單元所屬的component 然后進(jìn)行屬性賦予 79 二 單元與其屬性不匹配 在創(chuàng)建三維solid單元的時(shí)候 一般情況下需要先創(chuàng)建二維shell單元 有時(shí)候?yàn)榱瞬僮鞣奖銓⑦@兩種單元放在了同一個(gè)component里了 然后該component被賦予三維單元的屬性 但這樣一來(lái)該component里面的shell二維單元與該component的被賦予的三維單元的屬性就不匹配了 因此求解就會(huì)出錯(cuò) 解決的辦法是將該component里面的shell單元?jiǎng)h除掉 該錯(cuò)誤類型在f06文件里面的顯示如下圖所示 在一個(gè)component中 如果有多種類型的單元 如shell和solid 那么如何快速的刪去另一種類型的單元呢 可以這樣做 1 將該component單獨(dú)顯示 然后點(diǎn)擊這個(gè)圖標(biāo) 80 2 點(diǎn)擊這個(gè)圖標(biāo) 讓shell單元單獨(dú)顯示 然后就可以將shell單元?jiǎng)h除了 這是該component里面就只剩下solid單元了 81 三 剛性單元rbe2的依附性錯(cuò)誤 錯(cuò)誤1 rbe2單元的主節(jié)點(diǎn)A可以連接多個(gè)從節(jié)點(diǎn) 而一個(gè)從節(jié)點(diǎn)B只能連接一個(gè)主節(jié)點(diǎn) 即一主可以有多從 而一從只能有一主 還有一種比較特殊的情況就是兩個(gè)節(jié)點(diǎn)A B通過(guò)兩個(gè)rbe2連接 如果A在這兩個(gè)rbe2單元中都是主節(jié)點(diǎn) 那么B在這兩個(gè)rbe2單元中都是從節(jié)點(diǎn) 則也會(huì)出錯(cuò) 這種情況多發(fā)生在將對(duì)稱結(jié)構(gòu)的一半模型鏡像復(fù)制過(guò)來(lái) 然后合并節(jié)點(diǎn) 若鏡像前對(duì)稱面上有一個(gè)rbe2單元 合并節(jié)點(diǎn)后中間同一個(gè)位置就有兩個(gè)重合的rbe2單元 檢查方法 1 檢查是否有重合的rbe2單元并刪去 Tool checkelems 1 d duplicates 然后提示區(qū)就會(huì)顯示有幾個(gè)重復(fù)節(jié)點(diǎn) savefailed 將重合的rbe2保存起來(lái) F2 進(jìn)入到刪除面板 倒三角框選擇elems 再單擊一下elems 選擇retrieve 將剛才savefailed的單元選中 deleteentity 錯(cuò)誤2 rbe2單元首尾相連構(gòu)成一個(gè)圈 這種情況也會(huì)出錯(cuò) 82 2 檢查是否有依附性錯(cuò)誤并改正 Tool checkelems dependency 選擇elems或者comp dependency 然后提示區(qū)就會(huì)顯示有幾個(gè)節(jié)點(diǎn)存在多重依附 在屏幕上在對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處生成黃色的臨時(shí)節(jié)點(diǎn) 改正方法 1D rigids update 選擇相應(yīng)的rbe2單元 在下面的選項(xiàng)中選擇switch switch 這就轉(zhuǎn)變了主從順序 一般情況下均可用此方法解決 改正完所有有問(wèn)題的rbe2單元后 重新進(jìn)行一次依附性檢查 直到?jīng)]有依附性問(wèn)題為止 對(duì)于主 從 主的情況 則只需要改成主 從 主 從 即在左邊的rbe2單元 中間節(jié)點(diǎn)是從節(jié)點(diǎn) 在右邊的rbe2單元 中間節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn) 或者改成從 主 從 3 檢查是否存在rigidloops Tool checkelems 1 d rigidloops 然后提示區(qū)就會(huì)顯示有幾個(gè)單元是相互內(nèi)部依附的 窗口中對(duì)應(yīng)的單元高亮顯示 savefailed 將對(duì)應(yīng)的rbe2保存起來(lái) F2 進(jìn)入到刪除面板 倒三角框選擇elems 再單擊一下elems 選擇retrieve 然后再進(jìn)一步選擇適當(dāng)?shù)膯卧?deleteentity 最后再進(jìn)行一次檢查 直至不存在rigidloops 83 rbe2單元依附性錯(cuò)誤在f06中的提示 1 一從對(duì)多主 重復(fù) 2 rigidloops 84 四 出現(xiàn)剛性運(yùn)動(dòng) 一般出現(xiàn)剛性運(yùn)動(dòng)的情況是整體沒(méi)有施加約束 局部出現(xiàn)剛性運(yùn)動(dòng)等等 常常出現(xiàn)在銷軸部分 f06文件中錯(cuò)誤提示 一般情況下 有兩種情況會(huì)導(dǎo)致9050類錯(cuò)誤 即剛性過(guò)大和