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超单元相关基础理论

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1、有两种方法可以得到残余矩阵:

1)静态缩聚是通过线性矩阵来表征和外部连接点上的结构约束;它包含刚度矩阵和质量矩阵。

2)部件模态综合法(CMS)是把模型的行为表征为外部连接点上一组柔性模态,是一种运动行为模式的替代。


2、静态缩减是指通过代数代换将线性矩阵方程简化为子结构的界面自由度。此外,负载向量被缩聚到界面自由度。这包括来自点载荷和压力载荷的载荷矢量,以及由于加速度(GRAV和RLOAD)引起的分布载荷。


有两种方法可以在OptiStruct中进行静态缩减


1定义ASET和PARAM,EXTOUT。其中ASET或ASET1激活缩减矩阵选项,EXOUT控制刚度矩阵的输出。

(2)如果有ASET或ASET1没有CMSMETH,则静力缩减法用来生成缩减矩阵。


3GUYAN方法。对于静态缩减,只允许使用ASET条目。


注:此方法对于刚度矩阵是精确的,对于质量矩阵是近似的。



3动态缩减是指将弹性体的有限元模型简化为界面自由度和一组正则模态缩减矩阵将基于静态模式以及来自正则模态分析的模式生成


注:CBN和GM方法是动态分析的首选方法,因为它们可以准确地捕捉质量矩阵,优先推荐使用,适用于大多数问题;同时全生成刚度、质量、结构和粘性阻尼、流固耦合矩阵,不全生成缩减载荷向量。


Optistruct中提供了多种生成超单元的缩聚类型方法,每种类型又可以运用不同的卡片设置来实现,对于CMSComponent Mode Synthesis)部件模态综合法,常用的超单元缩聚方法有以下:


CB(Craig-Bampton),CC(Craig-Chang),CBN(Craig-Bampton Nodal,GM(General Modal formulation/Generating Matrices),GUYAN


其中CB和CC主要用于生成用在多体动力学中的柔性体超单元,GM主要用于动力学超单元生成,CBN和GUYAN主要用于静力学超单元生成,CBN也常用于第三方软件的超单元引用(如ROMAXRecurDyn等)。对于超单元复 制只能用CBN方法。


CB及CBN为固定界面法,CC为自由界面法,GM混合界面法


超单元边界一般包括自由、固定及混合界面,自由界面一般采用BNDFREE(1)及CSET(1);固定界面一般采用BNDFIX(1)及BSET(1),ASET(1)默认为固定界面(对于静态缩减只允许使用ASET条目)。


4、CB、CC及GM的主要差异

lCraig-Bampton 采用的是一系列的边界约束,一般用在硬连接结构上,部件模态不包含6个刚体模态;

lCraig-Chang 采用的是非约束边界,采用BNDFREE约束类型。一般用在柔性连接上,部件包含6个刚体模态。等效载荷矩阵采用惯性释放法施加到残余结构上。该方法只能采用AMSES方法来分析。

lGenerating Modal(Matrices) 混合模式 ,以局部结构的静态和动态(包括静刚度和模态)特性来表征超单元,其 刚度矩、质量、阻尼等都可以采用此方法缩聚。

H3D文件包含了刚度矩阵,质量矩阵阻尼矩阵等一切模型特征。
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来源:CAE之家
OptiStructRecurDyn静力学多体动力学理论控制Romax
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首次发布时间:2025-04-06
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