基于Hypermesh和Optistruct随机振动响应分析讲解

仿真圈

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导读：大家好，我是仿真秀专栏作者——古德CAE，擅长结构分析、设计、优化、失效物理与可靠。当前我在仿真秀通过文章和视频的形式，分享一些Hypermesh和Optistruc软件应用技能和宝贵经验。近日我还开通了技术服务窗口，凡是在结构设计、优化、强度、振动、复合材料强度、优化等仿真需求企业或个人都可以联系我。

以下是笔者原创的基于Hypermesh和Optistruct随机振动响应分析讲解，希望对读者朋友有所启发，如有不当，欢迎批评指正。

一、OptiStruct随机振动响应分析

有限元分析结构时，通常使用随机振动响应分析，在不规则载荷作用下，结构的强度。接下来，笔者基于Hypermesh有限元软件，Optistruct模块一般法对结构进行随机振动响应分析。

首先，构建如下图所示的金属薄板，尺寸为100*200mm*1mm，并划分网格；笔者HyperMesh网格划分专题课程正在更新，欢迎朋友关注。

图1

对创建的金属薄板输入材料属性，并赋予结构，在金属薄板其中三边顶点施加固定端约束，如下图所示。

图2

创建名称为rload的载荷，在剩下的一个顶点中，施加大小为10的dof3的载荷激励，并选择载荷类型为DOREA，如下图所示。

图3

创建名称为TAB的载荷集，卡片类型选择TABLED1，创建0~1000HZ的，幅值为1的频率载荷表，如下图所示。

图4

创建RLOAD的载荷集，卡片属性选择RLOAD2，EXCITEID选择上文创建的载荷激励，在TB中，选择上文创建的频率幅值表。

创建freq的载荷集，卡片属性选择FREQi，在F1中输入0，DF中输入10，NDF中输入99，创建了频率递增99次的，步长为10的频率响应输入。

创建TEST的载荷工况，选择freq.resp（direct），一般法求解随机振动响应分析，分别选择上文创建的工况，如下图所示。

图5

选中PARAM面板中的COUPMASS，并选择YES，另选择G，输入结构阻尼系数，通常钢结构阻尼系数为0.01~0.1，本文选择输入0.03.

创建set集合，并随机选择结构其中一点放入集合中，点击卡片面板中，选择GLOBAL_OUTPUT_REQUEST，创建位移输出，在OPTION选择节点集SET，在SID中选择创建的节点。

最后提交计算，最终节点随机振动响应结构如下图所示。

图6

二、HyperMesh随机振动频率响应分析

此外，我们在进行可靠性分析时，其结构随机性振动，当采用hypermesh得出随机振动响应结果后，依据材料本身属性，进而分析其疲劳特性。

首先建立简单薄板结构，并划分网格单元，如下图所示。

图7

创建材料，采用普通steel结构材料，建立property，选择Pshell结构，厚度输入3mm。结构如下所示。

图8

进行随机频率响应时，需计算其结构模态。创建load collectors选项卡，选择eigrl卡片，V1输入0，V2输入1000，创建模态计算从0~1000HZ，如下图所示。

图9

创建约束条件，在创建的有限元模型中的四角创建SPC约束，如下图所示。

图10

创建load step载荷步，选择normal mode进行模态计算，并选择上文创建的约束SPC及模态输入eigrl。

创建单位载荷曲线，选择输入0~1000HZ，幅值为1的载荷曲线，创建load collectors，选择卡片属性为tabled1，并分别输入（0，1），（1000，1），如下图所示。

图11

创建加速度载荷，创建load collectors，输入名称SPCD，点击constrains，选择有限元模型四个边角，选择SPCD，仅框选dof3，点击创建。如下图所示。

图12

创建动载荷，创建load collectors，卡片选择rload2，exciteid选择上文创建的加速度载荷，并在TB中选择上文创建的单位载荷曲线，type选择Acce。，如下图所示。

图13

创建0~1000Hz的分析频率，创建load collectors，卡片选择FREQI，F1输入20，DF输入20，NDF输入49，即代表初始20HZ，共49步递增，每步递增增加20HZ。如下图所示。

图14

创建结构阻尼，创建load collectors，卡片选择tabdmp1，分别输入（0，0.02），（1000，0.02），如下图所示。

图15

创建频率响应的loadstep，依据下图所示设置。

图15

创建load collectors，卡片选择tabrnd1，创建随机激励功率谱密度曲线，通常依据国标输入，如下图所示。

图17

创建load collectors，卡片选择randps，创建randps矩阵，J和K选择上文创建的频率响应工况，X为1，TID选择上文创建的功率谱密度曲线。如下图所示。

图18

创建随机振动载荷步，选择load step，选择random，并在random中选择randps。如下图所示。

图19

并在contral card中选择Global-output-reques中选择输出的应力stress、应变strain、位移displacement等，在format中选择H3D格式输出，并在random中选择PSDF，提交计算，即可查看结果。如下图所示。

图20

以上就是笔者基于Hypermesh和Optistruct随机振动响应分析Step by Step 讲解,希望对学习者有所帮助。接下来笔者将在仿真秀平台给读者朋友带来Hypermesh网格划分专题视频教程，敬请期待。

（完）

来源：仿真秀App