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、导入模型1.点击File>Import>Solver Deck。导入选项卡将添加到您的选项卡菜单中。2.对于 File type ，选择OptiStruct。3.选择文件图标 。此时将打开 Select OptiStruct 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 Curve Editor 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tabled 1。6.单击Color并从调色板中选择一种颜色。7.对于 Card Image，从下拉菜单中选择TABLED 1。8.单击Close。定义加载时间历程的 TABLED1 已创建。3.2 创建 TSTEP Load Collector1.在 Model Browser 中，右键单击并选择Create>Load Collector。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 Card Image，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：800 x 0.005 = 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 DAREA Load Collector 定义支架顶面上的力。1.在 Model Browser 中，右键单击并选择Create>Load Collector。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 Card Image，选择NONE。5.单击BCs>Create>Constraints以打开约束面板。6.点击nodes>by sets。将显示两组set。7.选择force并单击select。属于set force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 load types=，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 TLOAD Load Step 输入1.在模型浏览器中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。2.对于 Name ，输入 tload1。3.对于 Config type ，从下拉列表中选择Dynamic Load – Time Dependent4.对于 Type，从下拉菜单中选择TLOAD 1。5.对于 Exciteid ，单击Unspecified>Loadcol。6.在Select Loadcol对话框中，从Load Collector 列表中选择darea。7.单击OK以完成选择。8.同样，为 TID 字段选择tabled 1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Load Step inputs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applied load。3.5 创建Load Step Load Step 选择 Direct Transient Analysis。1.在模型浏览器中，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 transient。3.对于 Analysis type，从下拉菜单中选择Transient（direct）。4.从Select Loadcol对话框中，选择spcs。5.对于 DLOAD，从 Load Step Inputs弹出窗口中选择tload。6.激活TSTEP（TIME）并选择之前创建的Load Collector tstep。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>Control Cards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H 3D和HGTRANS。 10.对于 FREQ，请同时选择ALL。11.单击return两次以退出 Control Cards 面板。四、保存数据库设置保存文件的目录。1.点击File>Save as>Model。2.对于 File name，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save As。3.在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 bracket_transient_direct。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 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Curve Attributes工具栏图标 并关闭曲线X Trans和Y Trans。这可以通过选择单个曲线（X Trans 和 Y Trans），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
