大位移有限元分析

OptiStruct的非线性瞬态分析是一种用于模拟结构在时间变化载荷作用下响应的分析方法。这种分析能够处理材料非线性、几何非线性和接触非线性等问题。在汽车行业中，非线性瞬态分析可于分析保险杠撞击过程中的性能。本教学案例演示了非线性瞬态分析的设置。在本教程中，撞击物定义为刚体。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-1530/bumper_impact.zip图1.具有Load cases和Load step的有限元模型包括以下步骤：·将模型导入HyperMesh·设置非线性材料。·设置非线性分析·在HyperView中查看结果一、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，然后单击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.单击File>Open>Model。2.选择保存到工作目录的Bumper_impact.hm文件。3.单击Open。 Bumper_impact.hm数据库被加载到当前的HyperMesh会话中，替换任何现有数据。该数据库仅包含几何和弹性材料数据。三、设置模型1 2 3 3.1创建TABLES1 曲线1.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Curve。 将打开一个默认的Curve Editor窗口。2.对于Name ，输入TABLES1。3.在Model Browser中，选择TABLES1。4.将Curve Type设置为FE Curve。5.对于Card Image，选择TABLES1。图2.6.在Model Browser中，右键点击并选择Edit。7.在Curve编辑器的Table选项卡中，输入数值数据，如图3 所示，其中x轴对应于应变，y轴对应于应力。 图3.定义塑料材料的应力-应变曲线8.关闭Curve编辑器。3.2创建Material1.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Material。 2.对于Name ，输入Plastic_mat。已创建新Material Plastic_mat。3.在相应字段旁边输入材料值。a)对于E，输入2800。b)对于NU，输入0.3。c)对于RHO，输入1.2e-09。d)选中MATS1前面的框。e)对于TID，选择TABLES1 curve。f)对于TYPSTRN，请选择1。 图4.定义塑料Material3.3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PSHELL属性显示在Entity Editor中。2.对于Name ，输入Bumper。3.对于Material ，单击Unspecified>Material。4.在Select Material对话框中，选择Plastic_mat，然后单击OK。 图5.为Property Bumper选择Plastic_mat5.对于T，输入2.85。 图6.缓冲器的属性值6.在Model Browser中，展开component 文件夹，然后单击component Bumper_T1。component 字段显示在Entity Editor中。7.对于Property ，单击Unspecified>Property。8.在Select Property对话框中，选择Bumper，然后单击OK。component Bumper_T1已使用同名属性进行了更新，并且当前是当前component （请参阅右下角的框以获取Bumper_T1）。此component 使用thickness值为2.85 的Bumper属性定义。此component 引用了Material Plastic_mat。 9.通过重复前面提到的Bumper_T1步骤，将Bumper属性分配给component Bumper_T2。 10.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Property。 默认PSHELL属性显示在Entity Editor中。11.对于Name ，输入Stopper。图7.Stopper的属性值12.对于Material ，选择Stopper_Mat。13.对于T，输入1。14.在Model Browser中，点击component Stopper。component 字段显示在Entity Editor中。15.对于Property ，单击Unspecified>Property。16.在Select Property对话框中，选择Stopper，然后单击OK。3.4创建PCONT属性 1.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Property。 2.对于Name ，输入Contact。3.对于STIFF，请选择AUTO。4.对于Card Image，选择PCONT。图8.3.5创建Set Segments这里将定义Set Segment，稍后将用于定义Contact组。1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Set Segment。2.对于Name ，输入Main。3.右键单击component Stopper并选择Isolate Only。4.单击Elements以选择与Stopper对应的Element。 注： 确保将选择面板从面切换到Elements。5.将打开一个新面板，从第一个选择面板中，从下拉列表中选择add shell faces。6.单击elems。此时将打开选择面板。7.单击Elements>Displayed。这将选择与component Stopper对应的所有Element。8.这将创建一个Main Set Segment，其中包含与Stopper对应的Element。图9.Create Main Set Segment9.同样，按照上述步骤，使用与component Bumper_T1和Bumper_T2 对应的Element创建一个Secondary set Segment。3.6创建Contact组在这里，将定义Contact组。 1.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Group。 2.对于Card Image，选择CONTACT。3.对于Name ，输入Bumper_contact。4.对于Property Option ，选择Property Id。5.展开PID并选择Contact。图10.创建Contact组6.对于Secondary Entity IDs，选择Secondary。7.对于Main Entity IDs，选择Main。 8.对于MORIENT（Contact Orientation），选择NORM。四、应用载荷和边界条件在以下步骤中，将SPC约束应用于与RBE2 对应的节点。添加了两个使用SPCADD的SPC。4 4.1创建SPC的Load Collector1.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spcl。3.单击BCs>Create>Constraints以打开约束面板。4.选择节点10356、10357、10358、10359、10360、10361、10362、10363、10367、10368并将它们约束在所有dof中。图11.约束选定节点的所有dof5.单击Create。这会将约束应用于所选节点。6.创建另一个Load Collector ，对于Name ，输入spc2。7.单击Create。8.选择节点25744、25743、10366，并将它们约束为2、3、4、5 和6 个dof。9.在Model Browser中，右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector。10.对于Name ，输入spc_add。11.对于Card Image，选择SPCADD。12.激活SPCADD_Num_Set，输入2。将创建一个2x1 表。13.选择之前创建的spc1和spc2。 spc1和spc2合并为一张卡片。4.2创建Initial Velocity1.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Velocity。3.单击BCs>Create>Constraints。4.对于Load Types ，选择TIC（V）。5.选择节点10366。图12.应用初始速度6.选择dof1并输入694.44。图13.定义初始速度4.3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。3.对于Card Image，从下拉菜单中选择TSTEP。 4.对于N，输入200。5.对于DT，输入0.001。6.单击Close。4.4创建NLPARM Load Step Input1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。2.对于Name ，输入NLPARM。3.对于Config type ，选择Nonlinear Parameters。键入default为NLPARM。4.对于NINC，输入500。5.对于DT，输入0.001。6.对于MAXITER，输入80。7.对于CONV，请选择PW。 8.对于TTERM，输入0.1。9.对于EPSP，输入0.001。10.对于EPSW，输入1e-6。4.5创建NLOUT Load Step Input1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step Inputs。2.对于Name ，输入NLOUT。3.对于Config type ，选择Parameters。默认类型为NLOUT。4.对于Config type ，选择Nonlinear Parameters。5.对于Type ，默认值为NLOUT。6.对于NINT，输入100。4.6定义输出控制参数1.在Analysis页面中，选择control cards。2.单击GLOBAL_OUTPUT_REQUEST。3.在DISPLACEMENT， ELFORCE， STRESS和STRAIN下，将Option设置为Yes。4.单击return两次以转到主菜单。4.7创建DTI、UNITS1.在菜单栏中，单击Setup>Create>Control Cards以打开Control Cards面板。2.单击DTI_UNITS。3.定义单位系统，如图14 所示。图14.4.单击return两次以返回主菜单。4.8创建Load Step1.在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Step。默认的load step inputs.显示在Entity Editor中。2.对于Name ，输入Bumper_impact。3.对于Type，从下拉菜单中选择Nonlinear transient。4.对于SPC，请选择spcadd。5.对于IC，从下拉菜单中选择Velocity。 6.对于TSTEP，请选择tstep。 7.对于NLPARM（LGDISP），请选择nlparm。8.对于NLOUT，选择NLout。9.同样，选择TSTEP、NLPARM_LGDISP和NLOUT，并分配相应的Load Collector和Load Step Inputs。五、提交作业1.在Analysis页面中，单击OptiStruct面板。图15.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，并输入bumper_impact.hm作为文件名。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切换设置为analysis。7.单击OptiStruct提交作业。六、查看结果1.在命令窗口中收到消息Process completed successfully后，单击HyperView。2.打开结果并绘制100% 载荷下的位移和von Mises应力云图。3.在工具栏上，单击 。4.在结果类型下，从第一个下拉菜单中选择Element stress（2D & 3D）（t）。5.在Result type下，从第二个下拉菜单中选择vonMises。 图16.云图面板6.验证Contour面板中的字段是否与图16 中的字段匹配，然后单击Apply。图17.分析的位移和应力结果 来源：TodayCAEer