HyperMesh與Nastran 學習資料

1、 HyperMesh 和 Nastran 學習經(jīng)驗總結(jié) 此學習資料是本人學習和工作中的經(jīng)驗總結(jié)，其中也抄錄了其他培訓教程資料，關(guān)于自己總結(jié)的部分，難免有謬誤之處，歡迎大家批評指正。 QQ：1123959241一： 字母鍵 O按字母鍵O，在這里可以改窗口的背景顏色等。選擇coincident picking 可以選擇重合在一起的節(jié)點中的之一。更多介紹按幫助鍵H。HyperMesh簡介 HyperMesh是一個高效率、功能強大的有限元前后處理器，它提供了一個交互式的、可視化的環(huán)境來進行產(chǎn)品的設(shè)計仿真分析。配有與各種有限元計算軟件（求解器）的接口，為各種有限元求解器寫出數(shù)據(jù)文件及讀取不同求解器的結(jié)果

2、件；可實現(xiàn)不同有限元計算軟件之間的模型轉(zhuǎn)換功能，這在很大程度上提高了工作效率。Nastran 簡介 Nastran是20世紀60年代，美國航天局為發(fā)展航天事業(yè)而開發(fā)的一套用于替代實驗的有限元仿真程序。Nastran原來由多家公司共同開發(fā)，所以有多個Nastran版本，我們現(xiàn)在所使用的是MSC.Nastran。第一章：第一章： 基本功能簡介基本功能簡介武漢海陸科技工程有限公司Hypermesh的功能的功能CAE CAE 分析的三個過程：分析的三個過程：獲取獲取3D CAD 模型模型或者或者 相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)(前處理前處理) 創(chuàng)建創(chuàng)建 CAE 模型模型 劃分網(wǎng)格劃分網(wǎng)格 & 裝

3、配裝配 質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 材料屬性的設(shè)置材料屬性的設(shè)置 (前處理前處理)后處理后處理 結(jié)果的提取結(jié)果的提取 動態(tài)的查看動態(tài)的查看 編寫仿真分析報告編寫仿真分析報告 (后處理后處理)建立仿真分析的工況建立仿真分析的工況 輸出請求輸出請求 邊界邊界/初始條件初始條件 載荷工況載荷工況 (前處理前處理)提交相關(guān)的文件給提交相關(guān)的文件給求解器求解求解器求解 (求解過程求解過程) 設(shè)置一個合適設(shè)置一個合適 的求解模板的求解模板 (前處理前處理) 本人的分析流程SolidWorks建模并保存為IGES格式 導入到hyperMesh中， 并創(chuàng)建有限元模型 使用HyperMesh 自帶的求解器求解 保存為bd

4、f格式的文本， 導入到Nastran中求解 使用HyperMesh 進行后處理 使用HyperView等后 處理軟件進行后處理 編寫報告第二章：HyperMesh的學習1. 如何提高學習效率（1） 幫助鍵（H） 每一頁的功能面板（Function Panel）上都有許多命令，可以通過幫助文件來學習和了解該命令的用法，具體方法如下： 在 Page change （見HyperMesh 面板簡介）里選擇一類，比如說Geom，進入到幾何面板，點擊nodes 命令按鈕，進入到節(jié)點創(chuàng)建界面，然后按一下鍵盤上的的H鍵，幫助文檔自動跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的幫助部分，然后就可以來學習如何創(chuàng)建nodes了。該方法非常有用，

5、它可以幫助學習者來學習或查詢某一命令的用法。建議用此方法把每一個命令都學一遍，當然，要親自操作，練習。（2） 幫助文件里的例子注：實例的模型在哪里找？ 一般情況下，在安裝盤（比如說F） Altair hw10.0 tutorials hm(或其他)若沒找到，可以在安裝盤里搜索一下。要充分利用幫助文件。點擊Help，HyperMesh and BatchMesher注：在360瀏覽器中，目錄可能無法展開，需要使用Internet Explore瀏覽器。（2） 幫助文件里的例子點擊Help，HyperMesh and BatchMesher注：在360瀏覽器中，目錄可能無法展開，需要使用Inter

6、net Explore瀏覽器。注：實例的模型在哪里找？ 一般情況下，在安裝盤（比如說F） Altair hw10.0 tutorials hm(或其他)若沒找到，可以在安裝盤里搜索一下。要充分利用幫助文件。若想查找相關(guān)的知識，可以再Search里搜索。（3） 其他的資料 （4） CAE學習網(wǎng)站、論壇和QQ群等http:/ 若用的是ANSYS求解器，推薦這本書。HyperMesh 面板簡介面板簡介Figure 1 GUI of HyperMesh (V10.0 or higher)ToolbarDrop-down MenuGraphic AreaLabel AreaMain MenuFuncti

7、onal PanelPage ChangeStatus Bar1. BRIEF INTRODUCTION TO GUI OF HYPERMESH Using a way of user-friendly interface, functional Process design, each menu is object- specific. A Model is organized on the basis of “Collector”.1.1 File Management (文件管理) Create, open, save, input, and output, etc. User prof

8、ile. Secondary development tools. 1.2 Geometry Menu （幾何菜單） Points, Lines, Surfaces, Solids, Vectors, Systems Clean-up and repair the CAD geometry, particularly by topology technology Extract the midsurface1.3 Mesh Menu （網(wǎng)格劃分菜單） Line Mesh, AutoMesh, TetraMesh, Solid Map Mesh, Voxel Mesh, Shrink Wrap

9、Mesh TetraMesh Process Manage. HyperMesh 圖形用戶界面簡介圖形用戶界面簡介 Mass, 1D, 2D, 3D elements. ruled, drag, spin, spline, offset, map, replace, delete, project, translate, reflect, position, order change and so on. Element editor: Manually create, combine, split, detach, etc.1.4 Connector Menu （裝配菜單） Spots, b

10、olts, seams, areas connection, mass Distributions and their management.1.5 Materials Menu (MID) （材料菜單） Create, select material type, and update1.6 Properties Menu (PID) （屬性菜單） Create, update, assign, select element type, and choose the corresponding MID. 1.7 BCs (or Analysis page) Menu （邊界條件菜單） Cons

11、traints. Loads (forces, moments, pressures, enforced displacements, status equations, temperature, flux, etc.).WHAT CAN HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin Qiao Intial conditions (velocities, accelerations). Contact pairs.1.8 Setup Menu （工況創(chuàng)建菜單） Control cards (solution method, pa

12、rameters, include files, set, time, etc.). Output block (define output requirements). Load steps (organize constraints, loads into a subcase)1.9 Tool Menu (or Tool page) （工具菜單/頁面） Sets, Blocks, Tags, Titles. Solver (also use Analysis page to open) that translate result file into HM format for post p

13、rocessing. Element Check, faces, edges, penetration, normals, etc. Isolate/modify/manage elements and structures, such as find, mask, translate, rotate, organize, renumber and son on Statistics of a CAE model. Mass calculation, count, WHAT CAN HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin

14、Qiao1.10 Morphing Menu （變形菜單） Domains, Handles, Morph Constraints, Morph Volumes, Shapes, Symmetries.1.11 Post Menu (or Post page) （后處理菜單） Deform, contour, vector, transient animations, etc. Create and edit X-Y plots. 1.12 Views Toolbar （視圖工具條）1.13 Display and Visualization Toolbar （顯示工具條） WHAT CAN

15、HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin Qiao1.14 Collectors Toolbar（集合工具條） Quickly create various collectors. Quickly edit various collectors, such as delete, orgaznize, card edit, renumber. Load1.15 Checks Toolbar (or Tool page) （檢測工具條/頁面） By default, this toolbar is not shown up. A

16、dd it on toolbar area from View Menu. Functions cover distance/length, mass/volume Calculation, edges/features/faces, normals, penetration, element check, count, model summary, and load summary. WHAT CAN HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin Qiao1.16 Image Capture Toolbar （圖形捕捉工具條）

17、 By default, this toolbar is not shown up. Add it on toolbar area from View Menu. Functions include save a image to a file, capture graphic area, capture panel area, You should know how to quickly take advantage of “Ctrl+F6” to grasp a picture of .iges format for the current object on graphic area.

18、WHAT CAN HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin QiaoWHAT CAN HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin Qiao 1.17 Quick Keys （快捷鍵） F1 - Hidden Line 隱藏線 F2 - Delete 刪除（刪除任何對象都用此命令） F3 - Replace 合并兩個節(jié)點 F4 - Distance 測量距離，角度等 F5 - Mask 隱藏 F6 - Element Edit 單元編輯（創(chuàng)建，合并，分割單元等

19、） F7 - Align Node 節(jié)點共線排列 F8 - Create Node 創(chuàng)建節(jié)點 F9 - Line Edit 線編輯（非邊界編輯） F10 - Check Elem 單元質(zhì)量檢查 F11 - Quick Edit 快速幾何編輯 F12 - Automesh 自動網(wǎng)格劃分WHAT CAN HYPERMESH DOHYPERMESH TRAINING 101Created by Dr. Shalin Qiao 1.18 Usage of the Mouse （鼠標的使用） Ctrl+left key: rotate the model dynamically (動態(tài)旋轉(zhuǎn)模型, 按 C

20、TRL鍵，同時在圖形上點擊一點，該點即作為旋轉(zhuǎn)中心）。 Ctrl +middle key: zoom in /zoom out (中鍵若是滾輪，上下滾動 時，放大/縮小模型。不是滾輪，可以畫出任意封閉的區(qū)域來放 大模型）。 Ctrl +right key: translate model (在圖形區(qū)平移模型）。 單位系統(tǒng)的指定單位系統(tǒng)的指定 Length: mm; Mass: ton (megagram); Force: N; Stress: MPa; Time: S.坐標系一：全局坐標系（系統(tǒng)默認）直角坐標系二：局部坐標系（直角、圓柱、球坐標系）局部坐標系按不同性質(zhì)分類：I 是否隨節(jié)點的變動

21、而變動（1）在空間中固定不動（2）隨用于創(chuàng)建此坐標系的節(jié)點的變動而變動II 參考與位移坐標系（）參考坐標系用來確定節(jié)點相對參考坐標系的坐標，一般用來創(chuàng)建節(jié)點等。（）位移坐標系位移、約束和其他基于節(jié)點的量都是在該坐標系中定義和輸出的。一般用來創(chuàng)建約束、轉(zhuǎn)動，創(chuàng)建彈簧單元、梁單元、rbe3單元等。三：創(chuàng)建局部坐標系的方法在空間中固定不動的 創(chuàng)建方法：Analysis Systems 2. 隨用于創(chuàng)建此坐標系的節(jié)點的變動而變動的4. 查看節(jié)點的坐標3. 把相應(yīng)的節(jié)點依附到參考坐標系中。5. 位移坐標系的使用方法（1）將某些節(jié)點歸屬到相應(yīng)的局部坐標系，那么該節(jié)點的自由度將與相應(yīng)的局部坐標相匹配。每個節(jié)

22、點都有一個位移坐標系，在GRID卡片的第7個字域中定義。位移、約束和其他基于節(jié)點的量都是在該坐標系中定義和輸出的?；咀鴺讼凳荕SC.Nastran默認地位移坐標系。6. 節(jié)點歸屬到位移坐標系中。 那么這個局部坐標系在所選擇的相應(yīng)的節(jié)點的世界里扮演的角色就是位移坐標系。以后對該節(jié)點的約束、使用該節(jié)點創(chuàng)建彈簧單元等所選擇的自由度就是該坐標系中定義的。7. 查看節(jié)點的屬性 例如對某一節(jié)點施加一個特定方向的位移約束，而這個方向與全局坐標系的3個坐標軸不平行，那么我們可以創(chuàng)建一個合適的局部坐標系當作位移坐標系，然后將這個節(jié)點歸屬到這個位移坐標系中，然后就可以施加相應(yīng)的約束了。假設(shè)施加的是X軸向的約束，

23、那么這個X軸就是相應(yīng)的局部坐標系的X軸。所有所有HyperMesh中的模型和對象都是以中的模型和對象都是以“集合集合”(Collectors)的形式進行組織的形式進行組織。 HyperMesh 支持豐富的集合類型; 絕大多數(shù)HyperMesh支持的對象都必須被歸類放置在“集合”中; 每一集合包含特定的對象類型. 在在HyperMesh中新建的對象都會被歸類在當前集合（中新建的對象都會被歸類在當前集合（Current Collector）中）中; 每當用戶新建一個集合，該集合都會被自動置為當前集合; 改變當前集合的方法之一是點擊改變當前集合的方法之一是點擊“G”Component” 選擇集合選擇

24、集合。 模型瀏覽器（ Model browser）是HyperMesh中一種樹狀結(jié)構(gòu)(Hierachy structures) 管理裝配體（ Assemblies)、組件(Components)和集合(Collectors)的工具 ； 通過Model Browser, 用戶可對集合（Collectors)進行諸如創(chuàng)建、編輯、刪除、重命名等操作; 在模型瀏覽器中，可以通過拖拽操作方便的建立和管理裝配體(Assemblies); 通過通過Model Browser可重置當前集合可重置當前集合； 可以通過Include Browser重置當前Include file. 利用利用Organize，可以

25、將一個集合中的某些元素移動到另外的集合中，可以將一個集合中的某些元素移動到另外的集合中。Collector 的概念的概念幾 何 圖 形(Geomrtry)單 元 網(wǎng) 格Element mesh材 料 模 型Materials載 荷 數(shù) 據(jù)Loads 特 性 數(shù) 據(jù)Properties 一個有限元模型需要不同的數(shù)據(jù)類型來描述自己。一個有限元模型需要不同的數(shù)據(jù)類型來描述自己。Collector HyperMesh 使用不同的集合（使用不同的集合（Collector）來放置和組織管理這些數(shù)據(jù)）來放置和組織管理這些數(shù)據(jù)ComponentComponentMatcollectorLoadcollecto

26、rPropterycolloter 集合（集合（Collectors）有不同的類型，例如：）有不同的類型，例如：Collector 的概念的概念第二章：分析類型一：靜力分析 靜力分析用來計算結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)載荷作用下引起的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力。靜力分析不考慮慣性和阻尼效應(yīng)的影響。但是，靜力分析能夠分析穩(wěn)定的慣性力（如重力和旋轉(zhuǎn)件所受的離心力等）和能夠被等效為靜態(tài)載荷的隨時間變化的載荷（如等效靜力風載和地震載荷等）作用下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的問題。 靜力分析可分為線性靜力分析和非線性靜力分析。 靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的目的在于發(fā)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)力和位移的分布及其最大值所在部位，在此基礎(chǔ)上，對其強度進行校核以及對

27、其位移設(shè)計目標值進行驗證，對其靜力行為進行評價。整機結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布的定量獲取對合理改進結(jié)構(gòu)，進而優(yōu)化減重具有關(guān)鍵的指導作用。二.模態(tài)分析三.諧響應(yīng)分析 諧響應(yīng)是結(jié)構(gòu)在周期載荷作用下產(chǎn)生的周期響應(yīng)。諧響應(yīng)分析使設(shè)計人員能預測結(jié)構(gòu)的持續(xù)動力特性，從而使設(shè)計人員能夠驗證其設(shè)計能否克服共振、疲勞及其他受迫振動引起有害效果。四：線性屈曲分析五：動態(tài)計算 模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型。固有頻率和振型是承受動態(tài)載荷設(shè)計中的重要參數(shù)。模態(tài)分析也是進行響應(yīng)譜分析或模態(tài)疊加法諧響應(yīng)分析或瞬態(tài)動力學分析必需的前期分析過程。在設(shè)計時對各部件的進行模態(tài)分析，確定結(jié)構(gòu)的固有頻率，可以有效通過改變構(gòu)件質(zhì)量或形狀避開

28、這些頻率或最大限度地減小對這些頻率上的激勵，從而消除過度疲勞或損壞。六：優(yōu)化設(shè)計 OptiStruct 是HyperWorks 內(nèi)含的有限元分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計工具，提供拓撲優(yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化以及自由尺寸和自由形狀優(yōu)化技術(shù)。通過在產(chǎn)品設(shè)計的各個階段靈活運用各種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，實現(xiàn)優(yōu)化驅(qū)動的設(shè)計，Optistruct成為創(chuàng)新產(chǎn)品設(shè)計的驅(qū)動者。關(guān)于分析類型的詳細介紹請查閱相關(guān)資料。第三章：單元類型1：0D/Rigids 0D - Mass（質(zhì)量單元） Rigid- RBE2 (剛性單元) RBE3- RBE3（柔性單元）2：Springs/Gaps SpringGap 3：1D單元 R

29、od Bar2 Bar3 Weld Joint Plot4： 2D單元 Tria3 Tria6 Quad4 Quad8注： Tria3 是3節(jié)點三角形單元，即每個頂點上有一個節(jié)點，Tria6是6節(jié)點三角形單元，即頂點和每個邊的中點都有一個節(jié)點。其他類似。5：3D單元 Tetra4 4節(jié)點四邊形 Pyramid5 5節(jié)點四棱錐 Penta6 6節(jié)點棱柱 Hex8 8節(jié)點六面體 Tetra10 10節(jié)點四邊形 Pyramid13 13節(jié)點四棱錐 Penta15 15節(jié)點棱柱 Hex20 20節(jié)點六面體第四章：單元網(wǎng)格的劃分常用單元主要有：0D：Mass、Rbe2、Rbe3 1D：Rod、Beam、

30、Spring 2D：Shell 3D：Solid下面主要介紹創(chuàng)建這些單元需要用到的命令和注意事項，具體如何操作的可查看幫助命令。比如進入到rigids命令面板，按一下鍵盤上的H鍵，幫助文件自動轉(zhuǎn)入到該命令的幫助文檔，介紹得很詳細。1. Mass 創(chuàng)建命令：1D masses注意事項：這里要注意質(zhì)量的單位，比如我們常用的一套單位是mm、s、N、MPa、t。所以這里 mass= 0.3 就是指0.3噸。質(zhì)量單元常用來模擬簡化的集中質(zhì)量?？梢再x予屬性，但不賦予屬性也能求解成功。2. Rbe2 創(chuàng)建命令： 1D rigidsRbe2是剛性單元，常用來模擬焊接、接觸（用作力的傳遞）、銷軸、轉(zhuǎn)動等。假設(shè)主

31、節(jié)點A（independent），從節(jié)點B（dependent），自由度dof1dof2全部選擇的話，就代表從節(jié)點B的自由度全部被約束，與主節(jié)點A剛性連接。若沒選dof1，則意味著從節(jié)點B的x軸向的自由度沒有被約束，這里的坐標軸默認地是全局坐標系，如果需要其他的方向，則可以自己創(chuàng)建一個位移坐標系，然后將該節(jié)點B依附到該位移坐標系中。不需要賦予屬性3. Rbe3 創(chuàng)建命令： 1D rbe3不是“剛性的” 的，更多的介紹參見另附的PPT。從節(jié)點B（dependent）只有一個，而主節(jié)點A（independent）有多個，自由度的選擇同rbe2單元。意思是從節(jié)點B的運動形式由主節(jié)點A來決定。比如自由

32、度選擇dof1dof3，則表示從節(jié)點B的x、y、z的平動由主節(jié)點A來共同決定。主要用來模擬接觸，轉(zhuǎn)動（銷軸與軸套間的接觸并轉(zhuǎn)動）等。4. Rod 創(chuàng)建命令： 1D rods承受拉力、壓力和軸向扭轉(zhuǎn)，但不能承受彎曲載荷。不需要賦予屬性5. Bar（beam）能夠承受拉壓、扭轉(zhuǎn)、兩個正交平面內(nèi)的彎曲以及兩個正交平面內(nèi)的剪切。創(chuàng)建命令： 1D bars (一次單個) 或 1D line mesh（一次多個）6. Spring 創(chuàng)建命令： 1D springs常用spring單元來模擬油缸，事先通過理論計算得到油缸的剛度，即彈簧的剛度。 在創(chuàng)建spring單元的時候，一個很重要的問題就是彈簧的方向，即

33、彈簧要和油缸的軸向重合，所以要先利用油缸連接孔的中心的節(jié)點創(chuàng)建一個位移坐標系，然后將這兩個節(jié)點依附到這個位移坐標系上，然后再用這兩個節(jié)點創(chuàng)建spring單元。假設(shè)這兩點決定的是位移坐標系的x軸，則選擇dof1。7. Shell 創(chuàng)建命令： 2D automesh、ruled、spline、skin、 drag、spin、line drag、elem offset、edit element 等等。對于一個板材，如果它的長度/厚度的比值大于等于15，則抽中面，畫shell單元。抽取中面： 1D midsurface每次畫好一個面的網(wǎng)格后（或者說一定數(shù)量的網(wǎng)格后），都要進行網(wǎng)格質(zhì)量的檢查。 質(zhì)量檢查

34、命令： 2D qualityindex comp.QI 的越小越好。同時可以在此面板里自動或手動的來修整網(wǎng)格以提高網(wǎng)格質(zhì)量。8. Solid六面體創(chuàng)建命令： 3D drag、spin、line drag、elem offset、solid map、linear solid、 solid mesh。其中主要用到的是solid map，尤其對較復雜的幾何體。四面體創(chuàng)建命令： 3D tetramesh 當使用包絡(luò)的shell單元創(chuàng)建四面體的時候，必須保證shell單元是封閉的。可用Tool edges 來檢查是否封閉。修補不封閉的面網(wǎng)格的方法主要有edit element 、replace、edge

35、s里的equivalence等。 每次劃分好一定數(shù)量的solid單元后，都有及時地進行網(wǎng)格質(zhì)量的檢查，使用的命令是Tool check elems 3-d一般情況下，使用封閉的shell單元創(chuàng)建四面體單元，這樣可以通過控制shell單元的質(zhì)量來間接提高四面體的質(zhì)量。如果一個零件很復雜，若全部劃分成六面體網(wǎng)格會有很大難度，且花費較多的時間，那么我們可以把幾何體的規(guī)則部分劃成六面體，不規(guī)則的部分劃成四面體。這里需要注意一個關(guān)鍵的問題，就是四面體與六面體結(jié)合部分的連續(xù)性。一般的處理方法是先劃分六面體，然后通過Tool faces 命令將六面體的表面生成shell單元，這些shell單元所使用的節(jié)點就

36、是原來六面體單元的節(jié)點，然后利用此shell單元和不規(guī)則部分生成的表面shell單元組合成一個封閉的空間，然后再通過3D tetramesh生成四面體，這樣就實現(xiàn)了六面體和四面體結(jié)合部分的連續(xù)性。國際上通行的準則是，對于每一個質(zhì)量指數(shù)，失敗的單元不超過總數(shù)的5%，在所有的shell單元中，三角形的單元不超過總數(shù)的5%，在所有的solid單元中，四面體單元不超過總數(shù)的15%。提高網(wǎng)格質(zhì)量的方法：當然可以重劃。另外，對于四面體網(wǎng)格，可以通過check elems 面板中的save failed 命令來保存失敗的單元，然后3D tetramesh，通過retrieve重新獲取失敗的單元，然后再by

37、adjacent選取相鄰的單元 remesh。不過這樣的效果貌似也不是很好。每一次劃分好solid單元后，都要及時地刪除用于創(chuàng)建該solid單元的shell單元，否則在賦予solid屬性時會出錯?？梢酝ㄟ^ Mask by config 來只顯示shell單元，然后刪除之。第五章： 創(chuàng)建材料在一個模型里面，可能需要多種材料。工程中常用的材料是鋼材，其屬性都差不多。創(chuàng)建命令：輸入名字，選擇顏色，type 選擇ISOTROPIC，card image 選擇MAT1。E彈性模量，NU泊松比，RHO密度。一般的鋼材 E= 2e5，NU=0.3，RHO=7.9e-9 第六章 橫截面創(chuàng)建梁單元的屬性的時候，

38、需要橫截面。創(chuàng)建命令：1D HyperBeam standard sectionStandard section library： 選擇 NASTRANStandard section type：選擇相應(yīng)的截面形狀。其他橫截面的創(chuàng)建方法可查閱幫助文檔或相關(guān)的資料。create 進行下一步的操作。第七章 屬性的創(chuàng)建如果單元不需要屬性，像rbe2和rbe3單元，則可以放置在同一個component里。一般情況下，為每一個零件創(chuàng)建一個component，并賦予相應(yīng)的屬性。一個component里面不能擁有兩種不同類型的單元，如果一個component里既有shell單元又有solid單元，則當該co

39、mponent 被賦予shell屬性時就會出錯，賦予solid屬性時同樣會出錯。創(chuàng)建命令：1. 桿單元 Rod ：prop name= 輸入名字，命名時要有意義，比如rod10代表直徑是10 的桿，這樣在以后操作時方便選擇。選擇一個顏色，方便以后查看。type = 選擇 1DCard image = 選擇PROD （這步很關(guān)鍵，不能選錯）material = 選擇事先創(chuàng)建好的材料beamsection = 選擇事先創(chuàng)建好的橫截面。最后一步也可以不選擇橫截面，然后選擇create/edit，自己定義它的截面屬性。2. Beam 屬性type= 選擇 1Dcard image= 選擇PBEAMbe

40、amsection= 選擇事先創(chuàng)建好的橫截面或自己定義。Bar 屬性也類似，只是card image= 選擇PBAR。3. spring 屬性type= 選擇Springs_Gapscard image= PELAScreate/edit， 輸入剛度K等。4. Shell 屬性type=選擇2Dcard image= PSHELLcreate/edit在T下面輸入板材的厚度。4. Solid 屬性type=選擇3Dcard image= PSOLIDcreate4. Mass 屬性type=0D_Rigidscard image= PMASScreate/edit在M下面輸入質(zhì)量的數(shù)值。屬性的

41、賦予方法一： 可以在劃分網(wǎng)格的時候賦予屬性。方法二： 可以在所有網(wǎng)格全部畫好后，一起賦予屬性。第八章 裝配1. 螺栓用rbe2單元來模擬焊接，這里假設(shè)焊縫強度足夠。然后就需要將焊接件裝配起來，裝配方法主要有螺栓、銷軸、彈簧、油缸等。螺柱三維顯示（梁單元）螺栓的有限元模型簡化版：兩端用蜘蛛網(wǎng)剛性單元（Spider）與被連接的零件連接，可以考慮墊圈，中間使用BEAM單元模擬螺柱。 注：考慮墊圈的接觸部分時，則在劃分網(wǎng)格之前，先使用quick edit washer split 命令來將螺栓孔往外擴一個墊圈大小的圈，方便劃分網(wǎng)格。銷軸的仿真模型的建立 銷軸用來連接兩個零部件，這兩個零部件之間可以相互

42、轉(zhuǎn)動，同時傳遞作用力。如圖1-9所示。假設(shè)銷軸的軸向與坐標軸Z軸平行，則左右兩邊的rbe3單元的依附自由度6釋放掉，這樣部件2就可以繞著梁單元轉(zhuǎn)動，其他自由度被約束。部件1與梁單元之間用rbe3單元連接，此處rbe3單元的依附自由度全部約束，即部件1與梁單元通過rbe3單元“焊接”在一起。這樣即可實現(xiàn)部件1和部件2之間可以相互轉(zhuǎn)動，同時又傳遞作用力。2. 銷軸銷軸rbe3單元 釋放掉轉(zhuǎn)動自由度 部件1 rbe3單元 自由度全依附 梁單元部件2 圖 銷軸的仿真模型的建立彈簧單元的創(chuàng)建第一步：創(chuàng)建Spring 彈簧單元屬性單擊梁屬性創(chuàng)建圖標 ，打開創(chuàng)建梁屬性對話框，如圖1-6所示，在prop na

43、me 里輸入名字，設(shè)置color，type= 選擇Spring _ Gaps，card image=選擇PELAS create/edit 進入下一界面，如圖 1-7所示。圖1-6 彈簧單元屬性創(chuàng)建界面3. 彈簧（油缸）圖 1-7 設(shè)置彈簧單元的屬性在K1中設(shè)置彈簧單元的剛度，其他的系數(shù)具體所指可查閱相關(guān)幫助、文獻。第二步：創(chuàng)建合適的位移坐標系 例如，用彈簧單元模擬油缸，因為油缸的軸向和全局坐標系不平行，所以需要創(chuàng)建一個合適的位移坐標系，使其中一個軸與油缸軸向重合,然后將用于創(chuàng)建彈簧單元的兩個節(jié)點附屬到這個位移坐標系中。具體操作步驟請見前述。第三步：創(chuàng)建彈簧單元1D Springs 進入到彈簧

44、單元創(chuàng)建界面，如圖1-8所示。圖 彈簧單元創(chuàng)建界面 在選擇node1和node2之前，先確定自由度，即若選擇dof1，則該彈簧單元約束的是node1和node2之間的X軸方向的自由度，該X軸由位移坐標系確定。property= 選擇對應(yīng)的屬性，然后選擇node1和node2，彈簧單元即可創(chuàng)建。1. 創(chuàng)建載荷集： 步驟：在標簽區(qū)右擊然后選擇 Create LoadCollector，彈出載荷集創(chuàng)建對話框，如下圖所示： 在 Name：里輸入載荷集的名字；Color：選擇顯示的顏色；其他的默認設(shè)置，點擊Create，即可創(chuàng)建一個載荷集。一般情況下，載荷集的名字都要有實際的意義，便于以后辨認和操作。如

45、放置約束的用con1、con2，放置力的用f1、f2等，放置力矩的用M1，M2。顏色最好也統(tǒng)一起來，方便使用?；蛘呤褂每旖莘绞剑旱诰耪?施加載荷和約束備注：如何施加重力。點擊：進入到載荷集創(chuàng)建界面。 左側(cè)選擇create，loadcol name=輸入名稱，建議寫grav。顏色任選。在右側(cè)倒三角里選擇card image，然后單擊右側(cè)對話標簽，選擇GRAV，然后單擊create/edit，進入下一層界面。 在CID下面選擇合適的坐標系，默認為0，即全局坐標系。G 輸入-9800，N1、N2、N3確定方向。比如重力沿全局坐標系Y軸方向，則G輸入-9800，N1=0，N2=1，N3=0.。這樣，就

46、實現(xiàn)了對整個模型施加了重力。2. 施加約束和載荷。創(chuàng)建好載荷集后，假如創(chuàng)建了三個載荷集，con、f、grav(重力)。（1）、 施加約束 步驟：將載荷集con至于當前，然后Analysis Constraints 進入到約束界面，如下圖所示左側(cè)選擇create 中間一列左側(cè)倒三角選擇nodes（一般情況下），size決定該約束圖標在窗口的顯示大小。label constranits 可以選擇也可以不選擇，可以自己比較一下異同。再下面選擇constraint value，右側(cè)dof1dof6代表x、y、z軸的平動自由度和繞x、y、z軸的轉(zhuǎn)動自由度，后面的數(shù)值若為0則代表約束該自由度，如為數(shù)字n，

47、則代表沿該自由度變動的數(shù)值。load types 選擇SPC。然后create。（2）、 施加載荷 步驟：將載荷集 f 至于當前，然后Analysis forces 進入到力的界面，如下圖所示左側(cè)選擇create 中間一列左側(cè)倒三角選擇nodes（一般情況下），然后選擇合適的坐標系，在magnitude中輸入力的大?。ㄟ@里有好幾種方法，也可以用其他的方法）然后選擇方向，size決定該力圖標在窗口的顯示大小，與其真實值無關(guān)。label loads 可以選擇也可以不選擇，可以自己比較一下異同。load types 選擇FORCE。然后create。完成力的創(chuàng)建。至于力矩的創(chuàng)建， Analysis

48、moments，與之類似，不再贅述。HyperMesh +Nasrtran 中工況的設(shè)置和求解 工況： 一般情況下，一個工況里面有約束和力或力矩組成。一次可以求解多個工況，每個工況可以有不同的約束和力（力矩）組成，也可以由多個工況組合成一個復雜的工況。第十章： 工況的設(shè)置和求解 CASE CONTROL SECTIONTemplate examples (Cont.)Example 3 舉了簡單的例子：一個約束，一個力，包含重力的情況下。$ $ Template: general $ $-$-$ Executive Control Cards $-$ID Shalin Qiao for GT

49、referenceSOL 101DIAG= 8,49TIME 99999.0 CEND$-$ Case Control Cards $-$ECHO=NONEDISP(PUNCH)=ALLSTRESS(PUNCH)=ALLSPC = 1$HMNAME LOADSTEP 1lateral_forceSUBCASE 1 LABEL= f LOAD = 2SUBCASE 2 LABEL= grav LOAD = 3SUBCOM 3 LABEL= f + gravSUBSEQ = 1.0,1.0$-$ Bulk Data Cards $-$BEGIN BULKPARAM,AUTOSPC,YES PARA

50、M,DBALL,SCRATCH PARAM,MAXRATIO,100000.0$注意： 這里的SPC和LOAD要和HyperMesh中的constraints 和 force對應(yīng)起來，主要序號，要對應(yīng)。 補充說明：有些時候，為了節(jié)省時間，在PUNCH 文件中，并不需要將所有的節(jié)點位移和單元的應(yīng)力記錄下來。這時就可以用entity set命令。即將所需要的節(jié)點或單元組合成set，假如說將節(jié)點1、2、3、4、5、6這6個節(jié)點組合成set 1（1為名字），將單元1、2、3、4、5、6這6個單元組合成set 2 。 則 DISP(PUNCH)=1STRESS(PUNCH)=2 就意味著set 1中的位

51、移記錄下來，將set 2 中的應(yīng)力記錄下來。 創(chuàng)建set的操作步驟：Analysis entity sets 進入到entity sets 創(chuàng)建界面，如下圖所示 現(xiàn)在no card image entity 選擇elems 或nodes或（其他set） create 。其他簡單的操作不再贅述。 在 HyperMesh 中將模型創(chuàng)建好之后，需要將模型導出，然后用Nastran求解。因為Nastran求解只需要有限元模型，不需要幾何模型，所以幾何模型不需要導出。所以在導出的前一步，單擊 ，使模型全部顯示，然后單擊模型的導出：只將有限元模型單獨顯示，然后再進行下一步的導出。操作步驟：1. 單擊進入到

52、導出界面，如下圖所示。2. 導出的是 FE Model。 File type：選擇 Nastran Template：Standard format File：選擇存儲路徑 Export：選擇Displayed（即 當前圖形窗口顯示的有限元模型） 其余默認設(shè)置，Export。 導出文件的格式為bdf。頭文件的替換： 在HyperMesh中，只創(chuàng)建了載荷集，沒有設(shè)置工況和其他的求解參數(shù)，這些工作可以在 .bdf 的導出文件中設(shè)置，因為是命令流，將事先準備好的頭文件（包括了工況的設(shè)置和其他求解參數(shù)）覆蓋掉原有的就可以了，這樣可以提高效率。$ $ Template: general $ $-$-$

53、Executive Control Cards $-$ID Shalin Qiao for GT referenceSOL 101DIAG= 8,49TIME 99999.0 CEND$-$ Case Control Cards $-$ECHO=NONEDISP(PUNCH)=ALLSTRESS(PUNCH)=ALL$HMNAME LOADSTEP 1lateral_forceSUBCASE 1 SPC = 1 LOAD = 2$-$ Bulk Data Cards $-$BEGIN BULKPARAM,AUTOSPC,YES PARAM,DBALL,SCRATCH PARAM,MAXRATI

54、O,100000.0$ GRID Data不包括重力的頭文件（SOL 101，靜力分析）$ $ Template: general $ $-$-$ Executive Control Cards $-$ID Shalin Qiao for GT referenceSOL 101DIAG= 8,49TIME 99999.0 CEND$-$ Case Control Cards $-$ECHO=NONEDISP(PUNCH)=ALLSTRESS(PUNCH)=ALLSPC = 1$HMNAME LOADSTEP 1lateral_forceSUBCASE 1 LABEL= f LOAD = 2SU

55、BCASE 2 LABEL= grav LOAD = 3SUBCOM 3 LABEL= f + gravSUBSEQ = 1.0,1.0$-$ Bulk Data Cards $-$BEGIN BULKPARAM,AUTOSPC,YES PARAM,DBALL,SCRATCH PARAM,MAXRATIO,100000.0$包括重力的工況（SUBCOM 3）求解：求解： 覆蓋好頭文件之后，就可以進行求解了。 步驟： 雙擊Nastran圖標，彈出選擇求解文件對話框，如下圖所示。選擇求解文件，然后單擊打開，彈出如下對話框。單擊Run，進行求解。求解完成后，將會得到f04、f06、pch 等文件，p

56、ch文件是結(jié)果文件，但是 HyperMesh 無法讀取，需要進行轉(zhuǎn)化。HyperMesh 與與 Nastran 運行出錯的幾種常見情況運行出錯的幾種常見情況 在從 Hypermesh 中導出之前，要進行一些常規(guī)的檢查，比如屬性是否都已經(jīng)賦予、是否出現(xiàn)rbe2依附性問題、判斷一下是否會出現(xiàn)剛性運動等等。但有些時候錯誤無法全部找出并改正，因此求解就會出錯。求解出錯后，Nastran 生成的f06文件中包含錯誤的信息，通過查找fatal，找到錯誤的位置和類型，然后返回到HyperMesh中進行改錯，再重新運行，直至求解成功。第十一章 剛性rbe2和柔性單元rbe3單元不需要賦予屬性，其他的像mass

57、單元、beam單元、spring單元、shell單元、solid單元等都需要賦予屬性。如果單元較多，可以通過 單擊這個命令 來查看各個component是否已被賦予了屬性。因為在創(chuàng)建屬性的時候，可以用不同的顏色來識別它，這樣就可以查看component 是否被賦予某一屬性。如果沒有被賦予，那么該component會默認地顯示為灰色。 另外一種比較高效的方法是若運行出錯，打開f06文件，查找fatal，然后會出現(xiàn)如下提示：（這個例子是shell單元沒有被賦予屬性）一一. 單元沒有被賦予屬性：單元沒有被賦予屬性： 然后回到HyperMesh中，通過Tool numbers 命令進行定位，查找到該單

58、元所屬的component，然后進行屬性賦予。 二二. 單元與其屬性不匹配單元與其屬性不匹配 在創(chuàng)建三維solid單元的時候，一般情況下需要先創(chuàng)建二維shell單元，有時候為了操作方便將這兩種單元放在了同一個component里了，然后該component被賦予三維單元的屬性，但這樣一來該component里面的shell二維單元與該component的被賦予的三維單元的屬性就不匹配了，因此求解就會出錯。解決的辦法是將該component里面的shell單元刪除掉。 該錯誤類型在f06文件里面的顯示如下圖所示： 在一個component中，如果有多種類型的單元，如shell和solid，那么如

59、何快速的刪去另一種類型的單元呢？ 可以這樣做： （1）將該component單獨顯示，然后點擊這個圖標 ，（2）. 點擊這個圖標，讓shell單元單獨顯示：然后就可以將shell單元刪除了。這是該component里面就只剩下solid單元了。三三. 剛性單元剛性單元rbe2 的依附性錯誤。的依附性錯誤。 錯誤1：rbe2 單元的主節(jié)點A可以連接多個從節(jié)點，而一個從節(jié)點B只能連接一個主節(jié)點，即一主可以有多從，而一從只能有一主。還有一種比較特殊的情況就是兩個節(jié)點A、B通過兩個rbe2連接，如果A在這兩個rbe2單元中都是主節(jié)點，那么B在這兩個rbe2單元中都是從節(jié)點，則也會出錯。這種情況多發(fā)生在

60、將對稱結(jié)構(gòu)的一半模型鏡像復制過來，然后合并節(jié)點，若鏡像前對稱面上有一個rbe2單元，合并節(jié)點后中間同一個位置就有兩個重合的rbe2單元。檢查方法：檢查方法：（1）. 檢查是否有重合的rbe2單元并刪去。 Tool check elems 1-d duplicates ，然后提示區(qū)就會顯示有幾個重復節(jié)點， save failed (將重合的rbe2保存起來) F2（進入到刪除面板） 倒三角框選擇elems 再單擊一下elems，選擇retrieve，（將剛才save failed 的單元選中） delete entity。 錯誤2：rbe2 單元首尾相連構(gòu)成一個圈，這種情況也會出錯。（2） 檢查是否有依