快速学会一项分析-平板的线性静态分析

TodayCAEer

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线性静态分析：当载荷应用于物体上时，物体发生变形，载荷的作用将传到整个物体上。外部载荷会引起内力和反作用力，使物体进入平衡状态。线性静态分析计算在应用载荷作用下的位移、应变、应力和反作用力。

模型文件下载地址：

·“http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1000/plate_hole.zip”

1、启动 HyperMesh 并设置 OptiStruct 用户配置文件

1.启动 HyperMesh。

此时将打开“用户配置文件”对话框。

2.选择 OptiStruct，然后单击 OK。

这将加载用户配置文件。它包括适当的模板、宏菜单，并导入读取器，将 HyperMesh 的功能缩减到与生成 OptiStruct 模型相关的功能。

2、打开模型

1.单击“文件”（File） >“打开>模型”。

2.选择您保存到的 plate_hole.hm 文件您的工作目录。

3.单击“打开”。

已加载 plate_hole.hm 数据库添加到当前 HyperMesh 会话中，替换现有数据。

3、设置模型

3.1创建材质

1.在 Model Browser 中，右键单击并从上下文菜单中选择 Create > Material。默认材质将显示在实体编辑器中。

2.对于 Name （名称），输入 steel。

3.将“卡片图像”设置为“MAT1”。

4.在相应字段旁边输入材料值。

a.对于 E（杨氏模量），输入 2.1E+05。

b.对于 NU（泊松比），输入 0.3。

c.对于 RHO（质量密度），请将其保留为未定义，因为只有静态分析才会调用。

图 1. 钢的材料属性值

一种新的材料——钢——已经诞生了。该材料使用 OptiStruct 的线性各向同性材料模型 MAT1。

3.2、创建属性

1.在 Model Browser 中，右键单击并从上下文菜单中选择 Create > Property。默认属性显示在实体编辑器中。

2.对于 Name （名称），输入 plate_hole。

3.将“卡片图像”设置为“PSHELL”。

4.在相应字段旁边输入属性值。

空的 Value 字段表示它已关闭。要编辑这些属性，请单击旁边的空白值字段并输入所需的值。

a.对于“材料”，单击“Unspecified>材料”。在“选择材料”对话框中，选择“steel”，然后单击“确定”。

b.对于 T（板的厚度），输入 10.0。

图2. plate_hole的属性值

已将新属性 plate_hole 创建为 2D PSHELL。材料信息也链接到此属性。

3.3、更新 plate_hole 组件

1.在 Model Browser 中，单击组件plate_hole。

组件字段显示在下面的实体编辑器中。

2.对于“属性”，单击“Unspecified >属性”。在“选择属性”对话框中，选择“plate_hole”，然后单击“确定”。

图3.

组件 plate_hole 已使用同名属性进行更新，现在为当前组件。此组件使用 plate_hole 属性厚度值为 10.0 的定义。此引用的材料是钢元件。

4、应用荷载和边界条件

在接下来的步骤中，创建约束，以便两个相反的四个外部边缘的边缘无法移动。剩下的两条边自由的。将总载荷为 1000N 施加在孔的边缘正z方向。

4.1、创建Load Collector

1.在 Model Browser 中，右键单击并从上下文菜单中选择 Create > Load Collector。

创建的Load Collector在实体编辑器中显示

2.对于 Name （名称），输入 spcs。

3.单击“颜色”，然后从调色板中选择一种颜色。

4.将“卡片图像”设置为“无”。

创建了新的Load Collector spcs。

图4. 创建 spcs 负载收集器

5.创建另一个负载收集器。

a.对于名称，输入force。

b.对于“卡片图像”，请选择“无”。

4.2 、创建约束

1.在 Model Browser 的 Load Collectors 文件夹中，右键单击在 spcs 上，然后选择 Make Current to 将 SPC 设置为当前。

图5. 将 spcs 设置为当前

2.在菜单栏中，单击 BC > Create > Constraints（创建约束）以打开“约束”面板。

图6. 访问“约束”面板

3.确保从实体选择中选择了节点开关。

图7. 单击实体选择开关后的菜单

4.按住 Shift 键，同时单击并拖动鼠标以选择板两端的节点。

图8. 要为约束选择的节点

5.约束 dof1、dof2、dof3、dof4、dof5 和 dof6 并设置所有它们的值为。

o选择节点的 DOF 将受到约束，而没有选择的 DOF 将受到限制自由。

o自由度 1、2 和 3 是 x、y 和 z 的平移自由度。

o自由度 4、5 和 6 是 x、y 和 z 旋转自由度。

图 9. 约束选定节点的所有自由度

6.单击创建。

约束将应用于选定的节点。

7.单击“返回”返回主菜单。

4.3 、在孔周围的节点上产生力

1.在 Model Browser 中，将当前负载收集器设置为力量。

2.在菜单栏中，单击 BCs >Create>force打开 Forces 面板。

3.左键单击时按住 Shift，然后松开您的鼠标按钮以访问选择选项。选择圆圈内部。

图 10. 选择圆形（圆形内部）选择窗口

4.按住 Shift 键，同时单击并拖动鼠标以选择孔周围的节点。

图 11. 为在孔周围施加荷载而选择的节点

5.在“力”面板中定义设置。

a.将坐标系切换开关设置为全局系统。

b.将矢量定义开关设置为常数向量。

c.在 magnitude= 字段中，输入（即 1000 除以节点数 47）。

d.将加载方向定义设置为 z 轴。

图 12. 为力分配方向和大小

6.单击创建。

在 z 方向上施加给定大小的点力到围绕孔的选定节点。

7.单击“返回”返回主菜单。

创建加载步骤

1.在 Model Browser 中，右键单击并从上下文菜单中选择 Create > Load Step。

2.对于名称，输入lateral forces。

3.将“分析类型”设置为“ Linear Static”。

4.定义 SPC。

a.对于 SPC，单击“Unspecified”> Loadcol。

b.在“选择 Loadcol”对话框中，选择“spcs”，然后单击“确定”。

5.定义 LOAD。

a.对于 LOAD，单击 Unspecified > Loadcol。

b.在“选择 Loadcol”对话框中，选择“力”，然后单击“确定”。

已创建一个 OptiStruct的subcase，引用了Load Collector中的 SPC和Force。

图 13. 创建侧向力 Loadstep

5、提交作业

1.在“分析”页面中，单击“OptiStruct”面板。

图 14. 访问 OptiStruct 面板

2.点击另存为。

3.在“另存为”对话框中，指定写入 OptiStruct 模型文件的位置，并输入 plate_hole 作为文件名。

对于 OptiStruct 输入卡组，建议使用 .fem 扩展名。

4.点击保存。

输入文件字段显示在“另存为”对话框中指定的文件名和位置。

5.将导出选项切换开关设置为全部。

6.将运行选项切换开关设置为分析。

7.将内存选项切换设置为内存默认值。

8.单击 OptiStruct 以启动 OptiStruct 作业。

如果作业成功，新的结果文件将位于写入 plate_hole.fem 的目录中。plate_hole.out 文件是查找可能有帮助的错误消息的好地方如果存在任何错误，请调试输入卡组。

写入目录的默认文件包括：

plate_hole.html

分析的 HTML 报告，提供问题表述和分析结果的摘要。

plate_hole.out

包含特定 OptiStruct 输出文件有关文件设置的信息，优化问题的设置，估计运行所需的 RAM 和磁盘空间量，每个优化迭代的信息和计算时间信息。查看此文件以查看警告和错误。

plate_hole.h3d

HyperView 二进制结果文件。

plate_hole.res

HyperMesh 二进制结果文件。

plate_hole.stat

摘要，在分析过程中提供每个步骤的 CPU 信息过程。

6、查看结果

输出线性静态分析的位移和应力结果默认情况下，来自 OptiStruct。以下步骤介绍如何在 HyperView 中查看这些结果。

HyperView 是一个完整的后处理以及用于有限元分析（FEA）、多体系统的可视化环境仿真、视频和工程数据。

6.1 、查看应力等值线图

1.在 OptiStruct 面板中，单击 HyperView。

HyperView 已启动，结果是加载。此时将显示一个消息窗口，告知成功的模型和结果文件加载到 HyperView 中。

2.在“结果”工具栏上，单击以

打开“等值线”面板。

3.在“轮廓”面板中定义设置。

a.在“结果类型”下，将第一个下拉菜单设置为“元素应力（2D 和 3D）（t）”，并将 vonMises 的第二个下拉菜单。

b.将“平均”方法设置为“无”。

图 15. “轮廓”面板

4.单击应用。

表示 von Mises 应力的轮廓图像应该是可见的。模型中的每个元素都被分配了一种图例颜色，表示 von Mises 该元素的应力值，由施加的荷载和边界得出条件。

5.在“视图控件”工具栏中，单击“XY 顶平面” 视图图标以更改视图模型。

图 16. von Mises 应力图

尝试回答以下问题来测试您对当前情况的问题理解。

·最大 von Mises 应力值是多少？

·模型在哪个位置具有最大应力？

·根据应用于模型的边界条件，这是否有意义？

6.2 、查看位移等值线图

1.在“结果类型”下，将第一个下拉菜单设置为“位移” （v）并将第二个下拉菜单设置为 Mag。

2.单击应用。

生成的等值线表示由施加的位移场产生的位移场荷载和边界条件。尝试回答以下问题来测试您对当前情况的理解问题。

·最大位移值是多少？

·模型的最大位移在哪个位置？

·根据应用于模型的边界条件，这是否有意义？

6.3、查看变形的形状

1.在“视图控件”工具栏中，单击“等轴测视图”图标以显示模型的等轴测视图。

2.单击“变形工具栏”图标

。

3.在“变形”面板中定义设置。

a.将“结果类型”设置为“位移（v）”。

b.将“比例”设置为“比例因子”。

c.将“类型”设置为“统一”。

d.对于值，输入。

这意味着分析的位移结果成倍增加按 500。

e.在“未变形的形状”下，将“显示”设置为“线框”。

4.单击应用。

具有位移等值线的模型的变形图应该是可见的，在等轴测视图中叠加在原始未变形网格上。

图 17. 叠加在未变形网格上的变形图的等轴测视图（模型）单位设置为 500）

来源：TodayCAEer

HyperMesh中关于对称模型的约束详解

在分析过程中，模型的对称性是一个重要的概念，对于结构特征是对称的零件，为了简化建模过程通常是建模一半，然后另一半对称过去，正如这篇文章所介绍的。或者采用该零件的一部分结构来建模，从而进行求解它能够显著简化建模和求解的复杂度。在使用HyperMesh进行建模时，我们需要清楚地了解各个自由度的含义以及在不同对称情况下应如何进行约束，画图说明很麻烦，就通过文字描述吧。1、自由度的定义在有限元分析中，自由度（DegreesofFreedom,DOF）指的是节点可以独立运动的方式。每个节点通常具有以下自由度：1.自由度1（X方向位移）：节点可以沿X轴方向移动。2.自由度2（Y方向位移）：节点可以沿Y轴方向移动。3.自由度3（Z方向位移）：节点可以沿Z轴方向移动。4.自由度4（绕X轴旋转）：节点可以绕X轴旋转。5.自由度5（绕Y轴旋转）：节点可以绕Y轴旋转。6.自由度6（绕Z轴旋转）：节点可以绕Z轴旋转。2、模型对称性的约束关于X轴对称时当模型是关于X轴对称时，对称面上的节点需要遵循以下约束：·约束自由度1（X方向位移）：保证节点不沿X方向移动。·约束自由度5（绕Y轴旋转）：防止节点围绕Y轴的不对称旋转。·约束自由度6（绕Z轴旋转）：避免节点围绕Z轴的不对称旋转。如下图所示关于Y轴对称时对于关于Y轴对称的模型，约束应如下设置：·约束自由度2（Y方向位移）：确保节点不沿Y方向移动。·约束自由度4（绕X轴旋转）：以保持对称性，防止围绕X轴的旋转。·约束自由度6（绕Z轴旋转）：维持Z方向的对称性，避免不对称的旋转。关于Z轴对称时当模型是关于Z轴对称时，应该作如下约束：·约束自由度3（Z方向位移）：确保节点不沿Z方向移动。·约束自由度4（绕X轴旋转）：为维持对称性，防止围绕X轴的旋转。·约束自由度5（绕Y轴旋转）：防止节点围绕Y轴发生不对称旋转。来源：TodayCAEer

快速学会一项分析-平板的线性静态分析

1、启动 HyperMesh 并设置 OptiStruct 用户配置文件

2、打开模型

3、设置模型

3.1创建材质

3.2、创建属性

3.3、更新 plate_hole 组件

4、应用荷载和边界条件

4.1、创建Load Collector

4.2 、创建约束

4.3 、 在孔周围的节点上产生力

创建加载步骤

5、提交作业

6、查看结果

6.1 、 查看应力等值线图

6.2 、 查看位移等值线图

6.3、查看变形的形状

HyperMesh中关于对称模型的约束详解

4.3 、在孔周围的节点上产生力

6.1 、查看应力等值线图

6.2 、查看位移等值线图