Hypermesh资料解析.docx
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Hypermesh资料解析.docx
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Hypermesh资料解析
练习2.2:
创建材料集(MaterialCollectors)
spring0.hm这个模型只有一个componentcollector,而且没有材料collector。
在这一步中,创建一个具有低碳钢属性的材料集。
1.在任何菜单页面上选择collectors面板。
2.选择create子面板。
3.将collector的类型设置为mats。
4.点击name=并输入steel。
5.将creationmethod:
设置为cardimage=。
6.点击cardimage=并选择MAT1。
OptiStruct模板支持四种材料类型MAT1、MAT2、MAT8和MAT9。
这些材料类型对应于相同的NASTRAN材料类型。
如果需要更多信息,请参考在线帮助中的OptiStruct/DataFormats部分。
7.点击create/edit。
这一步就将MAT1这个cardimage赋给了这个新材料steel。
如果某个输入域里没有值,表示当前相应的项是关闭的。
只要点击其标题就可以打开。
如果要在这个cardimage中为一个块输入一个值,点击相应的数据区域,然后输入数字。
8.点击E,单击数据输入区并输入2.0e5。
9.点击NU,单击数据输入区并输入0.30。
10.点击return。
因为只需要做一个静态分析,所以没有必要定义一个密度值。
但是,在进行固有模态分析时,密度值就是必要的了。
练习2.3:
创建和编辑组件集(ComponentCollectors)
在这个练习中,要创建两个componentcollector。
一个只是为了建模的目的,另一个则用来保存分析中用到的实体单元。
通过将建模过程中使用的单元放到一个独立的collector中,当模型建完以后,可以很方便地删除这些单元。
为二维单元创建一个componentcollector
这些二维单元被用来构造这个管状模型的实体单元。
1.将collectortype:
设置为comps。
2.点击name=并输入shell_elems。
3.将creationmethod:
设置为nocardimage。
在这个collector中的单元只是用来建模的。
因为在分析中并不使用它们,所以没有必要为它们指定OptiStruct中component的cardimage。
4.点击material=并选择steel。
当创建一个componentcollector时,HyperMesh会要求指定一个材料collector。
如果这时没有指定,则HyperMesh会自动创建一个与该component同名的“虚假的”材料collector。
为了避免随后不得不删除这个虚假的材料collector,现在就将材料指向现有的steel材料。
5.点击color并从互动菜单中选择一个颜色。
6.点击create完成对这个componentcollector的创建。
为实体单元创建并编辑一个componentcollector
1.点击name=并输入solid_elems。
2.将creationmethod:
设置为cardimage=。
3.点击cardimage=并从弹出菜单中选择PSOLID。
4.点击material=并选择steel。
5.点击color并从弹出菜单中选择一个颜色。
6.点击create来创建这个collector。
因为在PSOLID这个card中没有可以编辑的输入区域,就不用使用create/edit选项了。
7.点击return退出collectors面板。
将工作保存在spring.ex2.03.hm文件里,参见下面的指导。
将工作保存在一个hm数据文件里
1.点击files。
2.选择hmfile子面板。
3.点击saveas…打开文件浏览器,在File的输入框中原有的文件名将会高亮显示。
输入需要的文件名来取代它,例如spring.ex2.03.hm。
4.点击save。
5.点击return退出files面板。
练习2.4:
用Spline面板创建二维单元设置当前component并创建二维单元
1.在global面板中点击component=并选择shell_elems。
2.点击return。
3.从2D页面中,选择spline面板。
4.将操作对象类型设置为lines。
5.点击图中那个圆周的边。
6.将曲面创建方法设置为mesh,delesurf。
7.点击create。
此时会出现一个信息“Linesappearplanar,projecttoplane?
”。
8.点击yes。
9.点击setedgeto。
10.点击elemdensity=并输入14。
11.点击圆周上原有的网格密度值,这个值变为14。
12.选择elementtype子面板。
13.将单元类型设为quads。
14.点击模型上蓝色的单元类型按钮,这个按钮应该在圆的中心位置。
现在,当前的按钮变成了正方形。
此时应当点击绿色的setall按钮。
15.点击mesh。
圆周上的图形应当符合下图。
16.点击return接受画出的网格并退出meshing面板。
17.点击return退出spline面板。
将工作保存到spring.ex2.04.hm文件中。
要保存文件,在任何主面板上点击files选择hm子面板。
点击saveas…弹出文件浏览器。
选择文件后点击save。
当保存完成后,点击return继续工作。
练习2.5:
用LineDrag面板创建三维单元
在这个练习中,将在前一个练习中创建的平面单元沿着那条螺旋线拖拽。
通过这种方式,可以创建三维的实体单元。
设定当前的component并创建3维单元
1.在global面板中点击component=并选择solid_elems。
2.点击return。
3.点击宏菜单中的gfxper打开performance图形模式。
4.在3D页面里选择linedrag面板。
5.选择dragelems子面板。
6.点击elems并选择displayed。
7.点击linelist将其激活。
8.在图形区中选择那条螺旋线。
9.点击切换按钮选择usedefaultvector选项。
10.点击ondrag=并输入120。
这个数字表示沿着螺旋线创建的单元层数。
11.点击drag。
12.点击return接受画出的网格。
13.点击return返回主菜单。
将工作保存为spring.ex2.05.hm。
要保存文件,在任何主面板上点击files选择hm子面板。
点击saveas…弹出文件浏览器。
选择文件后点击save。
当保存完成后,点击return继续工作。
练习2.6:
清理模型
此时壳单元和几何已经没用了,我们可以从数据文件中删除这两个componentcollectors。
1.按下F2,或者从Tool页面中选择delete面板。
2.将操作对象类型设置为comps。
3.点击comps。
4.选择geometry和shell_elems这两个collectors。
5.点击select。
6.点击deleteentity。
7.点击return。
练习2.7:
创建载荷集(LoadCollectors)
在这一部分中,创建边界条件的载荷集。
对这个模型,要建立两个载荷工况,一个正压力和一个侧向力。
通过将这些力放到相应的载荷集里,可以更方便地定义载荷步的组合并创
建载荷工况。
1.从任何菜单页面选择collectors面板。
2.选择create子面板。
3.将collectortype设置为loadcols。
4.点击name=并输入constraints。
5.将creationmethod设置为nocardimage。
6.点击color并选择一个颜色。
7.点击create。
8.点击name=并输入compression。
9.点击color并选择一个颜色。
10.点击create。
11.重复上面8-10的步骤创建另一个名为lateral的载荷集。
12.点击return退出collectors面板。
将工作保存为spring.ex2.07.hm。
练习2.8:
对模型施加约束
在这个练习中,在模型的一端创建约束。
在每一个载荷工况下都会使用这些相同的约束。
设置当前的载荷集和视角
1.在global面板上将loadcol=设置为constraints。
2.点击return。
3.在永久菜单上选择view面板。
4.选择rear并将模型在y轴正方向的一端放大。
记住放大功能可以通过使用CTRL+鼠标中键来实现。
5.点击return。
创建约束
1.在BCs页面上选择constraints面板。
2.选择create子面板。
3.点击nodes并选择onplane。
4.在弹簧这一端面上任意点中三个节点。
这些点将会被用于定义一个平面来寻找其它节点(N1,N2和N3)。
(参见下图)
5.点击tolerance=并输入.01。
6.切换到plane选项。
7.点击selectentities。
8.点击size=并输入30。
9.点击对应的复选框激活labelconstraints选项。
10.激活自由度(dof)1、2和3。
因为这些单元是实体单元,所以自由度4、5和6是没有用的。
11.点击create就约束了选中的节点。
12.点击return退出constraints面板。
将工作存为spring.ex2.08.hm。
练习2.9:
创建力
在这个练习中,将两个载荷组应用到弹簧的另一端。
其中一组对弹簧施加正压力,而另一组对弹簧施加“放松的”横向力。
设置当前collector和视角
1.在global面板中将loadcol=设置为compression。
2.点击return。
3.在永久菜单上选择view面板。
4.选择front,然后将弹簧在y轴负方向的一端放大。
5.在永久菜单上或者在键盘上点击向上箭头3次,这样弹簧的这一端就差不多水平了。
创建正压力
1.在BCs页面上选择forces面板。
2.选择create子面板。
3.点击nodes并选择bywindow。
4.环绕模型一端的节点画一个窗口,见下图。
要保证窗口选择项被设置为interior。
Windowusedtoselectentities
5.点击selectentities。
6.点击nodes并选择save。
随后要在相同的节点上施加侧向力。
这一步将当前的节点选择保存在一个缓存中,这样在接下来的步骤中调用这些节点。
7.点击昀左端的切换键选中globalsystem选项。
8.点击magnitude=并输入10000.0。
9.将方向设置为y-axis。
10.点击昀右端的切换键选中magnitude%=选项。
11.点击magnitude%=并输入1.0。
12.点击相应的复选框激活labelloads选项。
13.点击create。
创建侧向力
1.在global面板中将当前的loadcol设置为lateral。
2.点击return。
3.点击nodes并从扩展的选择菜单中选择retrieve。
这一步从剪切板缓存中提取先前选定的弹簧端面上的节点。
4.将方向设置为N1,N2,N3。
这一步可以将力的方向定义成垂直于弹簧端面。
5.在弹簧的这个端面上任意选择三个节点。
6.点击create。
定义垂直于该弹簧端面的载荷。
这些新载荷的颜色与在lateral这个loadcollector中定义的颜色是相同的。
7.点击return。
将工作保存为spring.ex2.09.hm。
练习2.10:
创建载荷步
确定边界条件的昀后一步就是创建OptiStruct的子工况(HyperMesh中的loadsteps)。
要创建三个不同的子工况,一个只承受压载荷,一个只承受侧向载荷,昀后一个是两种载荷的组合工况。
在每一种工况下,约束都是有效的。
要创建一个组合工况载荷,需要另外创建一个loadcollector,其cardimage使用LOAD。
为压载荷和侧向载荷创建载荷步
1.在BCs页面上选择loadsteps面板。
2.点击name=并输入compression。
3.点击loadcols并从collector的列表中点击对应的复选框,从中选择constraints和compression。
4.点击select。
5.点击create。
6.点击name=并输入lateral。
7.点击loadcols并从collector列表中选择constraints和lateral。
8.点击select。
9.点击create。
10.点击return退出loadsteps面板。
创建一个组合载荷工况
要组合侧向载荷和压载荷,首先要创建另一个loadcollector,其cardimage使用LOAD。
当组合这两个loadcollector时,用新的loadcollector可以为其指定加权因子。
1.选择collectors面板。
2.选择create子面板。
3.将collectortype设置为loadcols。
4.点击name=并输入combination。
5.将creationmethod设为cardimage。
6.点击cardimage=并从弹出菜单中选择LOAD。
7.点击create/edit进入cardimage编辑器。
8.在cardimage编辑器中点击LOAD_num_set并将其设为2。
9.双击黄色的L1
(1)按钮并选择compression为第一个载荷collector,随后数字2就会出现在L1
(1)那一列。
参见下面的注释框了解为什么HyperMesh将这个值输入到这个框中。
点击L1
(1)按钮之后,出现了数据文件中载荷集的列表。
点击name按钮旁边的开关将collector名称的显示模式设置为name(id)。
在显示列表中既显示collector的名称也显示其ID号,这样就很容易知道在这个载荷card中指定的是哪个载荷集。
载荷card只通过ID号来指向载荷集。
10.双击黄色的L2按钮并选择lateral为第二个载荷collector。
将所有的S区域设置为1.0。
载荷collector的加权因子是在对应于Li区域的Si区域中指定的。
在这个练习中,我们已经为组合的载荷设置了加权因子,也就是说两个载荷collector在整个组合中的比例是1:
1。
11.点击return退出这个card编辑器,随后点击return退出collectors面板。
为这个组合载荷创建载荷步
1.在BCs页面里选择loadsteps面板。
2.点击name=,输入combination后按下ENTER。
3.点击loadcols并从collector列表中选择constraints和combination。
4.点击select。
5.点击create。
6.点击return。
将工作保存为spring.ex2.10.hm。
练习2.11:
使用OptiStruct求解器
无论对哪一种有限元求解器,HyperMesh数据文件中定义的信息必须被写成一种求解器能够识别的格式。
使用files页面中的export子面板来输出模型。
在BCs页面上使用OptiStruct面板启动求解过程时,HyperMesh和OptiStruct会在后台自动处理这个过程。
运行求解器
1.从BC’s页面中选择OptiStruct面板。
在file=后面的区域中会指定一个默认的路径和文件名。
在这个练习中,为spring0.fem。
如果愿意,可以在file=后面输入别的文件名,但是这个文件的扩展名必须是.fem。
内存的切换器如果指定为默认,则由求解器来管理内存。
相反则会使用用户设定的内存量。
输出的切换器可以用来选择输出整个模型或者仅输出当前显示的component。
2.点击optistruct启动求解过程。
出现另一个窗口,启动OptiStruct求解器。
几秒钟后出现这样的信息:
…Processingcomplete。
此时可以关闭OptiStruct窗口。
OptiStruct在HyperMesh的启动目录里生成了一些文件,这些文件在下面的表中列出:
spring.res
HyperMesh二进制结果文件。
spring.out
OptiStruct的输出文件,它包含下列信息:
z文件的设置;z优化问题的设置;z对运行计算所需要的内存和硬盘空间的数量的估计;z每一步优化迭代的信息;z以及计算时间的信息。
察看这个文件可以检查spring.fem文件处理时出现的警告和错误信息。
spring.oslog
OptiStruct的日志文件,它包含对每一步优化迭代的趋势和规模的计算。
结果的后处理
OptiStruct分析可以为线性静态计算提供位移和应力结果。
它还可以直接生成HyperMesh格式的二进制结果文件。
如果使用别的分析模块(例如NASTRAN、LS-Dyna和ABAQUS等等),求解器的输出文件需要先被编译成HyperMesh的二进制结果文件。
这个过程可以在HyperMesh外部用命令行来完成,也可以用solver面板来完成。
生成结果文件之后,需要在进行后处理之前在files/results面板中指定结果文件。
HyperMesh的结果编译器可以从UNIX系统的命令行(或者在Windows系统中的MS-DOSprompt)执行,或者在HyperMesh内部用BCs页面的solver面板来执行。
无论是哪种方式,语法是一样的。
下面是运行所有的编译器必需的语法。
其中:
每一个编译器的列表各不相同。
如果需要一个可行的参数列表,在编译器名称后面键入-u选项就可以了。
这个特征在某些HyperMesh编译器中是可用的。
如果要知道哪些编译器有这个特征,使用-u选项。
如果没有指定输入和输出文件名,编译器会假定用户希望将结果从标准输入编译到标准输出。
当要编译的结果文件被压缩工具压缩过时,这个功能是很有用的。
使用UNIX形式的工具,被压缩的结果文件可以被解压并传递到编译器中,随后编译器的输出可被写入到一个文件。
下面是一个这样的命令的例子:
filepressrun1.prs|hmnast>run1.res
练习2.12:
观看变形图
如果用HyperMesh中的OptiStruct面板启动OptiStruct求解器,会产生一个HyperMesh二进制结果文件并将其载入HyperMesh。
如果使用其它求解器,由结果编译器生成的结果文件需要用files面板中的results来载入。
1.从Post页面中选择deformed面板。
2.点击simulation=。
3.选择COMPRESSION。
4.点击modelunits=并输入50。
5.点击deform。
模型的变形图会叠加在未变形的网格上。
那么,这个变形的状态与对模型施加的边界条件相一致吗?
6.点击linear生成结果的动画显示。
7.点击return。
8.将仿真改变为LATERAL。
9.点击deform。
现在出现的是侧向载荷工况生成的变形图。
这与模型和边界条件相一致吗?
10.点击return。
练习2.13:
观看云图
1.在Post页面中选择contour面板。
2.点击simulation=并选择compression。
3.点击datatype=并选择Displacements。
这一列数据类型取决于在计算时要求输出哪些类型的数据。
默认情况下OptiStruct会输出位移和应力结果。
4.点击contour。
昀大位移值是多少?
模型中昀大位移发生在哪里?
上述位移与施加在模型上的边界条件是一致的吗?
5.点击datatype=并选择vonMisesStress。
6.点击assign。
昀大VonMises应力值是多少?
7.点击simulation=并选择lateral。
8.点击assign。
昀大VonMises应力值是多少?
模型中昀大应力发生在哪里?
是否与边界条件一致?
9.使用Contour面板开发其它的组合和数据类型。
模型中昀大应力发生在哪里?
第三章几何清理和四面体网格划分
四面体单元是指具有四个三角形面的实体有限单元。
通常被用于对复杂的几何实体构建有限元模型。
在HyperMesh中自动的四面体网格划分器非常强大,可以在任何三角形单元构成的封闭面网格中构建四面体单元。
四面体网格划分器适用的前提是独立封闭的连续面网格。
生成的体网格的质量取决于初始的面网格的质量。
只有好的单元质量才能得到准确的分析结果,这需要相邻单元的尺寸变化过渡的比较均匀。
HyperMesh的四面体网格划分过程
1.导入CAD数据并进行几何清理
2.使用三角形单元生成面网格
3.检查三角形单元的质量和连续性
4.生成四面体网格
5.删除初始的三角形面单元这个教程中会涉及上述过程中的每一步,同时带有练习来演示这些步骤。
几何清理
geometrycleanup和defeature面板用于划分网格前的曲面几何清理。
在进行有限元分析计算时,经常遇到的问题有以下几种:
导入曲面数据时,有时存在缝隙、重叠、错位等缺陷,这会影响网格质量。
因为生产的需要,CAD模型中通常会包含某些细微特征,例如曲面和边的倒圆、小孔,进行分析时如果要准确模拟这些特征,需要用到很多小单元,导致求解时间不必要的加长。
边界错位经常引起网格扭曲,导致单元质量不高,求解精度差。
通过消除错位和小孔,压缩相邻曲面之间的边界,消除不必要的细节,就能够提高整个划分网格的速度和质量,提高计算精度
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