快速学会一项分析-支架的直接法瞬态动力分析OS-T：1310
直接瞬态动力分析是一种在物理空间中直接求解瞬态动力学方程的方法，它不依赖于模态分析。在OptiStruct中，这种分析通常使用Newmark-β逐步积分算法来实现。直接法的优点是计算精度高，因为它没有模态截断导致的误差。然而，这种方法的缺点是随着模型自由度的增加，计算复杂度会显著提高，尤其是在处理大规模有限元模型时。在本教程中，使用支架的现有有限元模型来演示如何使用OptiStruct进行直接瞬态动态分析。HyperGraph用于对支架在瞬态动态载荷下的变形特性进行后处理。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-1310/bracket_transient.zip图1.支架的有限元模型支架两条腿的底部被约束。瞬态动态载荷将施加在支架顶部平面的网格点处，该平面围绕孔在负z方向上。加载的时间历程如图2所示。直接瞬态分析的总运行时间为4秒，时间分为800个增量（即时间步长为0.005）。该模型考虑了结构阻尼。在Spider中心定义了一个集中质量单元，并在该孔中心的集中质量处监测z轴位移。图2.施加载荷的时间历史一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件1.启动HyperMesh。此时将打开UserProfile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、导入模型1.点击File>Import>SolverDeck。导入选项卡将添加到您的选项卡菜单中。2.对于Filetype，选择OptiStruct。3.选择文件图标。此时将打开SelectOptiStruct文件浏览器。4.选择保存到工作目录的bracket_transient.hm文件。5.单击Open。6.点击Import，然后点击Close关闭Import选项卡。三、搭建模型3.1创建TABLED1曲线1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>Curve。2.对于Name，输入tabled1。3.在CurveEditor窗口中，输入如图3所示的值。图3.显示加载时间历史的曲线4.关闭Curve编辑器。5.在Curves中，选择tabled1。6.单击Color并从调色板中选择一种颜色。7.对于CardImage，从下拉菜单中选择TABLED1。8.单击Close。定义加载时间历程的TABLED1已创建。3.2创建TSTEPLoadCollector1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadCollector。2.对于Name，输入tstep。用于定义生成和输出解决方案的时间步长间隔的瞬态时间步长。3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。4.对于CardImage，从下拉菜单中选择TSTEP。5.对于TSTEP_NUM，输入1并按Enter。6.对于N，输入时间步长数800。7.对于DT，输入0.005的时间增量。施加到载荷的总时间为：800x0.005=4秒。这是请求output的时间步长。NO的默认值为1.0。8.单击Close。3.3创建DAREALoadCollector定义支架顶面上的力。1.在ModelBrowser中，右键单击并选择Create>LoadCollector。2.对于Name，输入darea。3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。4.对于CardImage，选择NONE。5.单击BCs>Create>Constraints以打开约束面板。6.点击nodes>bysets。将显示两组set。7.选择force并单击select。属于setforce的节点将被选中。8.单击除dof3之外的所有自由度（dof3）旁边的框，取消选中每个自由度（dof3）旁边的框，表示dof3是唯一活动的自由度。9.对于dof3，输入值-1500。10.对于loadtypes=，选择DAREA。11.单击create。这将创建一个1500个单位的力，该力应用于负z方向上的选定节点。12.点击return返回主菜单。3.4创建TLOADLoadStep输入1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>LoadStepInputs。2.对于Name，输入tload1。3.对于Configtype，从下拉列表中选择DynamicLoad–TimeDependent4.对于Type，从下拉菜单中选择TLOAD1。5.对于Exciteid，单击Unspecified>Loadcol。6.在SelectLoadcol对话框中，从LoadCollector列表中选择darea。7.单击OK以完成选择。8.同样，为TID字段选择tabled1曲线（已定义加载的时间历程）。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。在LoadStepinputs中的[TLOAD]字段定义了载荷的类型。默认情况下，该类型被设置为appliedload。3.5创建LoadStepLoadStep选择DirectTransientAnalysis。1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>LoadStep。默认loadstep模板现在显示在ModelBrowser下方的EntityEditor中。2.对于Name，输入transient。3.对于Analysistype，从下拉菜单中选择Transient（direct）。4.从SelectLoadcol对话框中，选择spcs。5.对于DLOAD，从LoadStepInputs弹出窗口中选择tload。6.激活TSTEP（TIME）并选择之前创建的LoadCollectortstep。将创建一个subcase，用于指定直接瞬态动态分析的载荷和边界条件。3.6创建阻尼参数1.点击Setup>Create>ControlCards进入控制卡面板。2.单击next以查看更多卡片。3.单击PARAM以定义参数卡。4.向下滚动以激活G，单击G_V1，然后输入0.2。此参数指定直接瞬态动态分析的均匀结构阻尼系数。5.向下滚动以激活W3，点击W3_V1，输入300。此参数在瞬态分析中用于将结构阻尼转换为等效黏性阻尼。6.点击return。3.7创建输出请求1.单击GLOBAL_OUTPUT_REQUESTS并选择DISPLACEMENT并将FORMAT下方的空白处留空。2.对于FORM（1），请选择BOTH。3.对于OPTION（1），选择SID。此时将显示一个标记为SID的黄色按钮。4.双击SID并选择center。5.选择center选项。此集表示位于连接到质量元素（即节点395）的spider中心的节点。6.点击return>next。7.单击OUTPUT。8.在number_of_outputs=下，输入2。9.对于KEYWORD，选择H3D和HGTRANS。10.对于FREQ，请同时选择ALL。11.单击return两次以退出ControlCards面板。四、保存数据库设置保存文件的目录。1.点击File>Saveas>Model。2.对于Filename，输入bracket_transient_direct.hm。3.单击Save。五、提交工作1.在Analysis页面中，单击OptiStruct面板。图4.访问OptiStruct面板2.单击saveAs。3.在SaveAs对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置，并在文件名中输入bracket_transient_direct。对于OptiStruct输入模型，建议使用.fem扩展名。4.单击Save。inputfile字段显示在SaveAs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runoptionstoggle设置为analysis。7.将内存选项切换设置为memorydefault。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bracket_transient_direct.fem的目录中。bracket_transient_direct.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：bracket_transient_direct.html：HTML分析报告，提供问题表述和分析结果的摘要。bracket_transient_direct.out：OptiStruct输出文件，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的特定信息。查看此文件是否有警告和错误。bracket_transient_direct.h3d：HyperView二进制结果文件。bracket_transient_direct.res：HyperMesh二进制结果文件。bracket_transient_direct.stat：Summary，提供分析过程中每个步骤的CPU信息。bracket_transient_direct.mvw：HyperView会话文件。只有在执行瞬态分析时，才会创建此文件。此文件会自动为文件中包含的位移、速度和加速度结果创建绘图。六、后处理位移结果1.在OptiStruct面板中，单击HyperView以启动HyperView。2.点击File>Open>Session。3.从运行输入文件的目录中选择HyperView会话文件bracket_transient_direct.mvw。将显示以下提示：图5.4.单击Yes关闭消息窗口。由于载荷仅施加在z方向上，因此您对节点395的z位移时间历程感兴趣。此文件会自动为文件中包含的位移结果创建绘图。5.点击CurveAttributes工具栏图标并关闭曲线XTrans和YTrans。这可以通过选择单个曲线（XTrans和YTrans），然后单击线条属性Off来完成，如下所示：图6.6.单击以适合GUI中节点395的y轴（即Z位移）。7.如果需要，您可以更改曲线的颜色和/或线条属性。图7.用于直接瞬态动力学分析的Spider中心集中质量的Z位移时程从上图中可以看出，节点395的位移在负z方向上，因为载荷也在-z方向上。由于模型中存在结构阻尼，位移最终会减弱。来源：TodayCAEer
