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基于Hypermesh的刚度灵敏度分析

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结构件刚度灵敏度分析

通常对某结构进行轻量化设计时,我们需要寻找对结构性能影响较大的设计变量或结构,然后根据影响程度选择合适的设计变量进行调整。通过灵敏度分析可以在一定程度上减少设计变量个数,提高优化效率。  
一.模型的前处理    
1.导入模型,抽取中面    
   

2.创建材料

创建名为steel的材料,card image选择MAT1,然后点击create/edit出现下图:

分别点击上图所示的三个框,添加弹性模量、泊松比、密度属性,然后点击return完成材料的创建。

3.创建组件

创建组件的目的是将结构根据板件分成多个部分,然后分别赋予不同的属性(形成不同的设计变量)。    

根据下图,建立5个组件:

4.创建属性

在下图中,点击type选择2D,点击card image选择pshell,点击material选择之前创建的材料steel。      
   

然后点击create/edit,出现下图,键入合适的板厚,完成属性的创建。同样的步骤依次建立5个属性。    

5.分配属性

点击组件part1,出现下图所示,然后点击黄色的Property。

出现如下图所示,选择需要配对的属性,同样的操作重复5次完成属性的赋予。
   

6.划分网格    
选择F12进入网格划分,框选所有组件,然后单元大小选择2,最后点击mesh完成网格的划分。    
   

   
二.设置边界条件    
1.载荷集 合器的创建    
   

   2.约束集 合器的创建

   

3.约束创建

点击Analysis,选择constraints

然后出现下图所示界面,点击nodes,选择下图所示的几个点,约束默认为全约束即可。然后点击create,完成约束的创建。      
   

4.建立载荷

按以上操作进入以下界面,点击nodes选择右侧边缘节点,力的大小为2N,方向为Y方向,点击create完成载荷的创建。      
   

5.建立载荷工况

按以上操作进入下图,点选SPC选择之前建立的spc约束,然后点选LOAD选择之前建立的force。然后点击create完成。      
   

    经过计算,在这个工况下最大变形约为0.8mm左右。

   
三.灵敏度分析
  1. 建立设计变量

按以上两步操作进入下图,首先点击props,然后框选所有组件,然后选择每个组件板厚的变化范围为-40%-40%。点击create完成。    

2.创建质量响应

经上图操作进入以下界面,约束类型选择mass,点击create完成。

3.创建位移(刚度)响应

     然后建立一个位移约束,约束类型为static displacement,节点选择上图所示节点,然后方向选择Y向(dof2),完成创建。

4.创建约束

进入约束创建界面,由于在该工况下最大变形0.8mm,最大上限填1即可,响应选择上文建立dis位移响应,然后点击loadsteps选择上文建立的工况,点击create。

5.创建目标

创建的目标就是最下质量目标,通过以上步骤建立完成。

6.输出设置

通过analysis—control card中的OUTPUT定义输出卡片:

其中MSSENS是输出Excel文件,H3DGAUGE是输出h3d文件。

7.迭代设置

灵敏度分析的计算迭代次数设置为0即可:

8.提交计算

四.结果后处理    
1.excel灵敏度分析表格    
   

2.灵敏度云图    
通过hyperview打开H3D文件    
   

  通过以上步骤在图中可以看出蓝色 区域的灵敏度数值最大(两个筋板),则可以在优化中着重优化该部分的板厚来达到目标要求。
   

END

来源:ADAMS及ANSYS等机械仿真
UG材料
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:2023-08-25
最近编辑:1年前
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