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快速学会一项分析-简易车辆模型的流固耦合分析OS-T: 1330

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本教程的目的是评估受流体 - 结构耦合作用下的半车模型的振动特性。所指的流体是空气。从本质上讲,噪声水平或声级是在车内靠近驾驶员耳朵的位置进行评估的,该位置是流体内部的主要响应位置。
在开始之前,请将本教程中使用的文件复 制 到您的工作目录。
http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1330/Half_car.zip
图 1.半车模型
半车模型在汽车底部激励,如图 1 中的红色约束符号(三角形)所示。提供的激励是沿轿厢高度方向(Z 轴)施加单位载荷。

一、启动 HyperMesh 并设置 OptiStruct 用户配置文件

1.启动 HyperMesh。
  此时将打开User Profile对话框。
2.选择OptiStruct并单击OK
这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器,将 HyperMesh 的功能缩减为与生成 OptiStruct 模型相关的功能。

二、打开模型

1.点击File>Open>Model
2.选择 保存到工作目录的 Half_Car.hm 文件。
3.单击Open
 Half_Car.hm 数据库被加载到当前的 HyperMesh 会话中,替换任何现有数据。

三 、搭建模型

3.1 创建材料和属性并分配给 Structural 和 Fluid Elements
1.在 Model Browser  中,右键单击并选择Create>Material    
2.对于 Name ,输入 MAT1_shells
3.对于 Card Image,从下拉菜单中选择MAT1。
4.将 E、Nu 和 Rho 的字段分别填写为 2.1e040.338.0e-10
图 2.
5.在 Model Browser  中,右键单击并选择Create>Material
6.对于 Name ,输入 MAT10_Solids
7.对于 Card Image,从下拉列表中选择MAT10。
8.将 Rho 和 C 的字段分别填写为 1.2e-133.4e5
9.在 Model Browser中,右键单击并选择Create>Property。
10.对于 Name ,输入 Shells
11.对于 Card Image,从下拉菜单中选择PSHELL。
12.对于 Material ,单击Unspecified>Material
13.Select Material对话框中,从材料列表中选择MAT1_shells,然后单击OK完成选择。
14.单击T并输入 2.0 来输入壳单元的厚度。
15.在 Model Browser中,右键单击并选择Create>Property。
16.对于 Name ,输入 Solids
17.对于 Card Image,从下拉菜单中选择PSOLID。
18.对于 Material ,单击Unspecified>Material
19.Select Material对话框中,选择MAT 10_Solids    
20.对于 FCTN,请选择PFLUID
21.单击 fluid 组件。
组件条目将显示在 Entity Editor 中。
22.对于 Property,单击Unspecified>Property
23.Select Property对话框中,选择属性solids
24.单击结构组件。
组件条目将显示在 Entity Editor 中。
25.对于 Property ,单击Unspecified>Property
26.Select Property对话框中,选择属性shells
3.2 创建 Load Collector
在此步骤中,模型不受约束,并在汽车底部的一个点上沿正 z 方向向上施加单位垂直载荷(如第一张图所示)。模型可以不受约束,因为求解器默认应用 PARAM, INREL -2 以避免模型遇到刚体运动。
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。
默认Load Collector 显示在 Entity Editor 中。
2.对于 Name ,输入 unit-load
3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。
4.将 Card Image 设置为None。
5.验证 unit_load是否为当前Load Collector 。如果它不是当前Load Collector ,请右键单击Model Browser中的unit_load,然后从上下文菜单中选择Make Current。
图 3.
Tip:在Model Browser的 Load Collectors 文件夹中,当前的 Load Collector 为粗体。
6.单击unit-load>return
3.3 在某个点创建单位载荷
1.在 Analysis  页面中,单击constraints
2. 使用面板左侧的单选按钮选择create子面板。
3.通过点击nodes >>by id,在汽车模型上选择节点号19072
4.取消选中除 dof3 之外的所有 dof。
5.单击 dof3 右侧的=并输入值 1    
6.对于 Load Types =,从扩展对象选择菜单中选择DAREA。
7.单击create
这会将单位载荷应用于所选节点。
图 4.
8.点击return。
3.4 创建频率范围表
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Curve
此时将打开一个新窗口。
2.对于 Name ,输入 tabled1
3.在表中,输入 x(1) = 0.0、y(1) = 1.0、x(2) = 200、y(2) = 1.0
4.关闭 Curve Editor 窗口。
5.从 Curves中选择tabled 1。
6.单击Color并从调色板中进行选择。
7.对于 Card Image,从下拉菜单中选择TABLED 1。
这提供了 0.0 到 200 的频率范围,在此范围内具有恒定的 1.0。    
图 5.
3.5 创建与频率相关的动态载荷
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Step Inputs
2.对于 Name ,输入 rload1
3.对于 Config type ,从下拉菜单中选择Dynamic Load – Frequency Dependent。
4.对于 Type从下拉菜单中选择RLOAD 1。
5.对于 EXCITEID,请单击Unspecified>Loadcol
6.在 Select Loadcol 对话框中,从Load Collector 列表中选择 unit-load,然后单击OK完成选择。
7.对于 TC 字段,选择曲线tabled 1。
激励类型可以是施加的载荷 (力或力矩)、强制位移、速度或加速度。RLOAD1 Load Step inputs中的字段 TYPE 定义载荷类型。默认情况下,该类型设置为 applied load。
此时将显示完整的 RLOAD1 卡,如下所示。    
图 6.
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Collector
2.对于 Name ,输入 freq1
3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。
4.对于 Card Image,从下拉菜单中选择FREQi。
5.选中 FREQ1 旁边的框。
6.对于 NUMBER_OF_FREQ1,输入值 1,然后按Enter
7.单击  Data 字段旁边的 ,然后输入 F1= 0.0、DF= 1.0 和 NDF= 200
这提供了一组从 0.0 开始的频率,以 1.0 和 200 个频率为增量,在 GUI 上的设置如下图所示。    
图 7.
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Collector
2.对于 Name ,输入 eigrl1
3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。
4.对于 Card Image,从下拉菜单中选择EIGRL。
5.对于 V2,输入值 600.0
6.对于 ND,输入值 50
这指定了初始频率和 600 Hz 之间的频率范围,以便使用 Lanczos 方法提取特征值。
7.同样,按照步骤 8.1 到 8.6 创建另一个名为 eigrl2 的Load Collector 。    
图 8.
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Step
2.对于 Name ,输入 subcase1
3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。
4.对于 Analysis type ,从下拉菜单中选择Freq.resp(modal)。
5.对于 METHOD(STRUCT),从Load Collector 列表中选择eigrl 1。
6.对于 METHOD(FLUID),从Load Collector 列表中选择eigrl 2。
7.对于 DLOAD,从Load Collector 列表中选择rload 1。
8.对于 FREQ,从Load Collector 列表中选择freq 1。
已创建一个 OptiStruct  subcase,该subcase引用约束、load collector rload1 中的单位载荷,以及load collector freq1 中定义的一组频率和load collector eigrl 中定义的模态方法。
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Set    
2.对于 Name ,输入 SETA
3.对于 Card Image,从下拉菜单中选择None。
4.将 Set Type 开关设置为non-ordered类型。
5.对于 Entity ID,单击黄色的Nodes面板,然后选择 ID 为 18881 的节点。
6.单击proceed
3.6 创建一组频率
1.在 Model Browser  中,右键单击并选择Create>Load Collector
2.对于 Name ,输入 freq1
3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。
4.对于 Card Image,从下拉菜单中选择FREQi。
5.选中FREQ 1 选项并在 NUMBER_OF_FREQ1 字段中输入 1。
6.在弹出窗口中更新以下字段。
一.对于 F1,输入 0.0
二.对于 DF,输入 1.0
三.对于 NDF,输入 200
7.单击Close
这提供了一组从 0.0 开始的频率,以 1.0 和 200 个频率为增量。
3.7 创建用于特征值分析的模态方法
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Step Inputs
2.对于 Name ,输入 eigrl1
3.对于 Config type ,选择Real Eigen Value Extraction
4.对于 Type从下拉菜单中选择EIGRL。
5.对于 V2,输入值 600.0
6.对于 ND,输入值 50
这指定了初始频率和 600 Hz 之间的频率范围,以便使用 Lanczos 方法提取特征值。
7.同样,创建另一个名为 eigrl2 的 load step input。    
图 9.
3.8 创建加载步骤
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Step
默认Load Step模板现在显示在 Model Browser  下方的 Entity Editor 中。
2.对于 Name ,输入 subcase1
3.对于 Analysis type ,从下拉菜单中选择Freq.resp (modal)。
4.对于 METHOD(STRUCT),Unspecified>Load step inputs 选择eigrl1。
5.对于 METHOD(FLUID),从load step inputs列表中选择eigrl 2。
6.对于 DLOAD,从Select Load Step Inputs弹出窗口中选择rload 1。
7.对于 FREQ,请单击Unspecified>Loadcol
8.Select Loadcol对话框中,选择freq 1    
已创建一个 OptiStruct  subcase,该subcase引用约束、Load Step中的单位载荷输入 rload1,其中一组频率在load collector freq1 中定义,模态方法在Load Step inputs eigrl 中定义。
3.9 创建一组节点
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Set
2.对于 Name ,输入 SETA
3.对于 Card Image,选择SET_GRID
4.将 Set Type 开关设置为non-ordered类型。
5.对于 Entity IDs,从选择开关中选择Nodes。
6.单击Nodes并选择节点 18881。
7.单击proceed
3.10 创建一组 Outputs
1.在 Analysis  页面中,单击control cards。
2.点击ACMODL
这定义了流-固耦合的模型参数。
3.单击[INTER]并选择DIFF
4.点击[INFOR]并选择ALL
5.单击return退出此菜单。
6.选择GLOBAL_OUTPUT_REQUEST。然后选中 DISPLACEMENT左侧的框。
工作区域屏幕中将出现一个新窗口。
7.单击字段框FORM并从弹出菜单中选择PHASE。
8.单击字段框OPTION并从弹出菜单中选择SID。
新字段显示为黄色。
9.双击黄色的SID框,然后从左下角的弹出选项中选择SETA。
值 1 现在显示在 SID 字段框下方。这将仅为set 1 中的节点设置输出。
10.单击return退出此菜单。
11.选择GLOBAL_CASE_CONTROL
12.选中FREQ旁边的框。
13.单击FREQ并选择Load Collector freq 1。
14.点击return退出此菜单,然后点击next。
15.选择OUTPUT子面板。
工作区中将出现一个新窗口。    
16.指定输出数量 = 4
17.验证 KEYWORD 是否设置为 HGFREQ。
使用 HGFREQ 会生成 HyperGraph 的频率输出表示。
18.双击 FREQ 下方的框,然后从弹出选择中选择ALL。
选择 ALL将输出所有频率的结果。
19.验证 KEYWORD 是否设置为 OPTI。
20.双击 FREQ 下方的框,然后从弹出选择中选择ALL。
21.同样,在 KEYWORD 下选择PUNCHH3D
22.单击return退出此菜单。
23.选择PARAM
24.单击AUTOSPC
25.向下滚动并选中 G 旁边的框。
工作区域屏幕中将出现一个新窗口。
26.单击下面的 G_V1,然后在字段框中输入值 0.06
该值指定了均匀结构阻尼系数,通过将临界阻尼 [c/C0] 比值乘以 2.0 获得。
27.选中GFL旁边的框。
28.点击下方的 [VALUE] 并输入 0.12
29.单击return退出 PARAM 菜单。
30.点击return退出控制卡菜单。

四、提交工作

1.在 Analysis  页面中,单击 OptiStruct 面板。
图 10.访问 OptiStruct 面板
2.单击save As
3.Save As对话框中,指定写入 OptiStruct 模型文件的位置,并在文件名中输入 Half_car
对于 OptiStruct 输入模型,建议使用 .fem 扩展名。    
4.单击Save
input file 字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。
5.将导出选项切换设置为all
6.将 run options toggle 设置为analysis
7.将内存选项切换设置为memory default
8.单击OptiStruct启动 OptiStruct 作业。
如果作业成功,则新的结果文件应位于写入 Half_car.fem 的目录中。Half_car.out 文件是查找错误消息的好地方,如果存在任何错误,这些消息可以帮助调试输入模型。
写入目录的默认文件为:
Half_car.html:HTML 分析报告,提供问题表述和分析结果的摘要。
Half_car.out:OptiStruct 输出文件,其中包含有关文件设置、优化问题设置、运行所需 RAM 和磁盘空间量的估计值、每次优化迭代的信息以及计算时间信息。查看此文件是否有警告和错误。
Half_car.h3d:HyperView 二进制文件。
Half_car.res:HyperMesh 二进制结果文件。
Half_car.stat:Summary,提供分析过程中每个步骤的 CPU 信息。

五、查看结果

此步骤介绍如何在 HyperGraph 中查看位移结果(.mvw )。HyperView 结果文件 (.h3d) 仅包含节点集输出中指定的节点的位移结果。
1.在 OptiStruct 面板中,单击HyperView
HyperView 将启动并加载结果。此时将显示一个消息窗口,告知模型和结果文件已成功加载到 HyperView 中。
2.单击Close关闭消息窗口(如果出现)。
3.在 HyperView 窗口中,单击File>Open>Session
此时将打开 Open Session File 窗口。
4.选择运行作业的目录,然后选择文件 Half_car_freq.mvw
5.单击Open
此时将显示 discard 警告。
6.单击Yes
HyperGraph 中每页显示两个图形,总共显示一页。图形标题显示了网格 18881 处的子工况 1压力。
7.单击Axis工具栏图标 。    
8.确保 Axis 设置为 Primary 和 Horizontal。
9.单击Scale 和 Tics选项卡。
10.确保将切换设置为 Linear。
图 11.
11.在 Axis 中,从 Horizontal切换到Vertical。
12.点击Scale and Tics (magnitude)选项卡。
13.确保切换设置为 dB10。
图 12.
此页面上有两组结果。顶部图表显示了相位角与频率 (log) 的关系。底部图表显示了节点18881 处压力的幅度与频率 (log)(见下图)。
图 13.
HyperGraph 结果处理到此结束。
             


来源:TodayCAEer
ACTOptiStructHyperMeshHyperView振动汽车UM材料控制
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-10-13
最近编辑:2月前
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