【OptiStruct要领】隐式非线性三大问题个个通关

下期连接元单元介绍这上期中，我们汇总了有限元模型中各种连接关系的表现形式。本期，我们将介绍在 HyperWorks 软件中的具体操作方法，文末还有模型分享哦！Connectors工具条介绍Connectors工具条下包含了创建连接关系所需的全部功能，如下图所示按区域排列：Connectors工具条界面01 区域1中，是所有连接关系的控制功能，包含：a) Connectors：打开Connectors面板，用于管理模型中所有的Connectors；b) Controls：打开Controls管理器，可针对相应连接关系，指定控制参数，如搜索容差等；02 区域2中，用户可以通过点击图标，分别创建点焊、螺栓、缝焊、粘胶连接；03 区域3主要用于Subsystem-Part形式管理的模型，以一种新的connector组织形式。这种组织形式将连接关系分为子系统边界的attachment和子系统之间的attachment connect，从而实现子系统之间的连接关系的解耦管理。比如，车身和座椅之间的螺栓连接表现为：a）两个attachment：车身子系统上一个rigid spider和座椅子系统上的一个rigid spider；b）一个attachment connect：两个rigid spider之间的螺柱；上述attachment及attachment connect均以connctor形式存在，方便进行处理且无论是子系统单独分析、或是装配分析时，均能保留良好的连接关系。在HyperWorks中创建连接关系1. 在以Assembly-Component形式组织的模型中创建连接关系 生成Connector Controls通过点击Controls图标，进入Connector Control Manager，初始状态是空白的，用户可以在下图左侧列表区处，右键创建新的Control，下图右侧展示了acm焊点的控制参数。在Connector Control Manager窗口的左上方，有几个文件保存导入的按钮，可用于控制文件的保存及复用。Connector Control Manager 窗口在Connector Control Manager中，可以设置点焊Point、螺栓Fastener、封焊Line、胶粘Area等的控制，需要注意的是，针对不同的连接关系，右侧控制参数也会相应变化。我们再介绍下Hexa Nugget焊点控制的选项，该焊点的有限元表现为下图的形式：Hexa Nugget焊点的焊核直径、热影响区内外径说明Hexa Nugget 焊点的控制参数如下图所示，其中的HAZ全称为Heat Affected Zone，意为热影响区。这里需要注意Hexa Nugget因其HAZ需要网格重画，故对原始网格的要求较高，用户使用过程中需要着重对HAZ的参数调整尝试，以便顺利生成这种形式的焊点，下图中是推荐的参数设置。因焊点种类繁多，此处不再赘述，用户可以在此界面按键盘上F1键，访问帮助文档查看详细介绍。焊缝、螺栓、胶粘等的控制参数类似。帮助文档中控制参数说明相应位置创建焊点的Connector这里我们演示下acm焊点的创建。点击Point图标，将呼出一个创建焊点的功能条。点击Point图标在功能条上，通过指定Node位置，指定控制文件为前步骤创建的控制文件spot-acm，将右下角的Realize勾选后，点击✔图标，即可在生成connector的同时生成连接关系的有限元单元。焊点创建功能条该工具条还有许多控制选项，点击左侧的三横条图标，如下图所示，可设置最大焊点层数，一般设置最大三层焊。其余参数默认即可。acm焊点即创建完成，如下图所示。acm焊点焊缝、胶粘、螺栓等连接关系的创建类似。在Connector面板中管理、修改连接关系此时，我们通过点击connectors图标，打开connector面板，点击Point栏，可以看到出现一个类型为acm的焊点信息。其状态颜色为绿色，代表已经实现为有限元单元(realized)。点击这一行，栏目下方会出现该焊点的属性信息，如control，tolerance容差等。Connector面板中的焊点信息此时，若我们 Unrealize 该焊点，则状态图标显示为黄色，意为焊点未实现。右侧工作区中，焊点的有限元单元也同时消失，只剩下一个黄色的connector图形表示，该图形的大小可通过File => Preference => Appearance => Connectors => Size更改。Unrealize 焊点此时在左下方的焊点属性信息中，修改control为hexa nugget焊点控制。修改后我们右键焊点，点击Realize，即可按照新的控制选项生成新的焊点。修改 control 及 Realize 后的焊点形式Connector的吸出（Absorb)工作中经常碰到模型交换的步骤，比如有限元分析工程师会接收到其他部门或者其他公司发送的有限元文件，文件缺失了焊点的connector信息，仅包含了有限元单元信息。这时候我们需要用到吸出(Absorb)的功能，从焊点的有限元单元中吸出connector信息，便于统一处理。吸出connector的图标（Point图标右下角小圆柱）创建螺栓、焊缝及粘胶的Connector前面介绍了焊点的Connector创建，这一节我们介绍其余常见的螺栓、焊缝及粘胶的Connector创建，主要看软件操作使用焊点control生成焊缝（rbe3-cbar-rbe3类型） 在前文中，我们定义rbe3-cbar-rbe3形式的焊点，该类型其实也可以用于焊缝的连接模拟。在Control Manager中新建一个spot的control，将type选为rbe3-cbar-rbe3；再将adjust option改为adjust realization，意为有限元单元生成困难时，修改连接位置，而不重画网格，这样设置对网格适应性较好，成功率高。创建rbe3-cbar-rbe3的control（焊点类型）此时，我们通过Point工具可以生成焊缝2. 在以Subsystem-Part组织的模型中创建连接关系 HyperWorks支持按照BOM表的形式导入模型，并将模型按照Subsystem-Part形式组织，以使CAD和CAE的开发流程保持连续性。本节演示生成一个模拟两块板之间的螺栓连接。生成Connector Controls首先生成attachment的control，目前支持两种形式：Rigid Patch及Rigid Spider。Rigid Patch即通过四边形单元填充孔洞，Rigid Spider即通过刚性单元填充孔洞RigidPatch 的control设置RigidSpider 的control设置而后创建attachment connect的controls，设置如下：类型选择bolt (general)时，将生成RBE2单元代替螺柱。attachment connect 生成rbe2单元的control类型选择bolt (cbar)时，将生成cbar单元代表的螺柱。 attachment connect 生成cbar单元的control创建子系统边界上attachment此时，我们点击Connector工具条上的Attachment图标，选择washer上的任意节点，软件将自动搜索整圈节点并创建attachment，而后，选择control类型为rigidspider，点击三角形图标即可生成attachment。创建子系统边界上的attachment-1同样的，在下面的板上重复操作，从而对两个subsystem的界面点均创建了RigidSpider。两个subsystem的界面生成形式为RigidSpider的attachment创建子系统之间的attachment connect点击connector工具条下的connect图标，选择两个之前创建的attachment，选择control为rbe2，再点击三角形图标，即可生成RBE2形式的螺柱单元。创建attachment connect生成的RBE2形式的螺柱单元同时注意到，在connector browser中，也出现了2个Attachment及1个Fastener。这里将attachment connect归类到了Faster中。connector browser中信息新型连接关系（attachment-attachment connect)的评价常规的connector将螺栓连接创建为1个connector，在Subsystem-Part的模型组织形式中，将螺栓连接分为3个connector（即2个attachment及1个attachment connect），可以方便地实现子系统之间的连接解耦。比如可以通过更改attachment connect的类型，将RBE2螺杆改为cbar螺杆，又如将模型很方便地组装或者拆除。这种连接关系为模型装配带来了便捷性，但也有连接关系种类较少的局限性。总 结在这两期文章中，我们介绍了 HyperWorks 中创建连接关系的功能：介绍了工程上常见的连接关系及其有限元表达形式：焊点、螺栓、焊缝及胶粘；介绍了HyperWorks软件的Connectors工具条；演示了使用Connectors工具创建连接关系的方法。来源：CAE仿真软件