結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析精品課件

1、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析第1頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二第2頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二有限元分析可分為三個(gè)步驟，即有限元分析的前處理、有限元分析的計(jì)算和有限元后處理。 Hypermesh是一個(gè)高性能的有限單元前、后處理器。具有很高的速度、很好的適應(yīng)性和可制造性，并且對(duì)模型規(guī)模沒有限制。與其他CAE軟件有很好的接口，在進(jìn)行前處理之前首先選擇求解器，如下第3頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二Hypermesh中主要完成：前處理、求解設(shè)置和后處理。其流程如下所示：Design in CAD softwarePre-Proces

2、s(create model in HyperMesh)Solve using Altair OS/FEA withinHyperMesh or use another FEA solvorTranslate results file with HyperMesh results translatorPost-process(view results in HyperMesh)第4頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二1、前處理 首先將CATIA的數(shù)模保存為.igs(面）或.model/.stp（體）格式的。然后將這種格式導(dǎo)入到ANSYS/HYPERMESH中進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

3、 一般來說由于底盤設(shè)計(jì)的部件厚度都不是很大。厚度小于5mm的部件可用殼單元來劃分網(wǎng)格，但必須使有限元網(wǎng)格位于模型的中面上，因而需要首先提取模型中面，厚度大于5mm的部件，如果模型比較規(guī)則，建議使用六面體單元?jiǎng)澐?，使用六面體可以降低網(wǎng)格數(shù)量，提高分析精度；在有限元中可以當(dāng)作殼單元來處理所以要抽取數(shù)模的中面）這里以HYPERMESH為例介紹一下：第5頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二 HYPERMESH界面Macro MenuParament menuMain Menu areaPageHeader Line第6頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二 1

4、）、導(dǎo)入模型第7頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二 導(dǎo)入模型之后，對(duì)模型進(jìn)行相應(yīng)的處理（縫合相鄰的邊，清除多余的面等等最終目的將幾何形狀變的規(guī)則，為劃分網(wǎng)格服務(wù)）。幾何簡(jiǎn)化主要是修改或者去除幾何結(jié)構(gòu)中不太重要的短邊、小曲面、小倒角、小圓角，以及其他影響網(wǎng)格分布但對(duì)分析結(jié)果影響不大的結(jié)構(gòu)，以保證網(wǎng)格生成器能夠成功的劃分出有限元網(wǎng)格，同時(shí)也可以避免非重要部位的局部網(wǎng)格過細(xì)致使計(jì)算經(jīng)濟(jì)性不高。第8頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二2）、劃分網(wǎng)格 在劃分網(wǎng)格之前需要對(duì)材料的各中屬性進(jìn)行指定（針對(duì)材料采用的單元類型（shell181)、彈性模量、泊松比、實(shí)

5、常數(shù)等等） 材料 彈性模量E 泊松比 密度 （kpa） （kg/mm3） 鋼 2.1*108 0.30 7.8*10-6 玻璃 6.9*107 0.30 2.5*10-6 膠 1.52*104 0.49 1.0*10-6 設(shè)置完各項(xiàng)材料屬性之后，對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分劃分網(wǎng)格是一道比較重要的工序，網(wǎng)格質(zhì)量的好壞會(huì)影響分析的精度。一般來說網(wǎng)格劃分的越密越細(xì)越好。但是網(wǎng)格數(shù)量太多機(jī)器運(yùn)行時(shí)間就越長(zhǎng)，對(duì)機(jī)器的配置要求也越高。劃分規(guī)則: (1)SHELL至少2排以上，SOLID單元在厚度方向上至少為2排以上， (2) 板料圓角處的處理方法：用不少于5個(gè)單元處理，否則將造成應(yīng)力梯度過大，影響分析準(zhǔn)確性。也就

6、是說某個(gè)單元應(yīng)力很大，隔壁單元應(yīng)力很小，則應(yīng)力下降過快，準(zhǔn)確性差； (3) 防止集中出現(xiàn)翹曲單元和三角形單元的區(qū)域； (4) 應(yīng)力比較集中區(qū)域單元應(yīng)盡可能規(guī)則并細(xì)化，在粗細(xì)網(wǎng)格之間應(yīng)有過渡單元； (5) 三角形單元數(shù)不能超過單元總數(shù)的10。第9頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二2Dautomeshsurf進(jìn)行面網(wǎng)格劃分第10頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二采用四邊形網(wǎng)格對(duì)面進(jìn)行劃分第11頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二劃分完網(wǎng)格后需要對(duì)網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行檢查（縱橫比、扭角、歪曲角、弦差、Jokebian 比率） 在用有限元方

7、法進(jìn)行強(qiáng)度分析時(shí)，為了提高分析精度和計(jì)算效率，在 建立有限元模型時(shí)，單元應(yīng)該滿足以下要求： 翹曲度：150以內(nèi)（用來度量非平面度）；長(zhǎng)寬比：5:1以內(nèi)（用來度量單元的最長(zhǎng)邊與最短邊的比例）；歪斜度：60以內(nèi)（用來度量單元的歪斜度）雅可比值：不小于0.6（用來度量實(shí)際單元形狀與相應(yīng)該類型單元的理想形狀之間的差異，雅可比值取值范圍是0.0到1.0，其中1.0代表是一個(gè)理想形狀的單元）；單元夾角：在四邊形單元中夾角范圍控制在（45，135），在三角形單元中夾角控制在（20，120），TRIA（25，120）；四面體單元的塌陷度：不低于0.5。（確定一頂點(diǎn)到該頂點(diǎn)相對(duì)的底面的距離和該底面的面積）；單元

8、錐度（TAPER）不大于0.5。第12頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二圖中黃色代表網(wǎng)格質(zhì)量比較差，紅色的代表網(wǎng)格質(zhì)量最差，需要改善他們的質(zhì)量第13頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二改善單元質(zhì)量大致有以下三種方法：（1）.Quality Indexedit（2）.Quality Indexoptimize（3）.2D/3Dsmooth第14頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二2、求解設(shè)置 首先要對(duì)分析的模型進(jìn)行約束（一般對(duì)固定（焊接的地方）約束其6個(gè)自由度。 模型約束好之后就要對(duì)模型進(jìn)行加載（數(shù)組載荷、函數(shù)載荷、常數(shù)力、力矩

9、、壓力等） 載荷定義完之后就需要設(shè)置載荷步和輸出控制第15頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二加載完之后需要設(shè)置一些求解參數(shù)：求解類型：結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析線性分析：靜態(tài)強(qiáng)度分析、特征值屈曲分析 非線性分析：塑性分析、蠕變分析、膨脹分析、大 變形分析、大應(yīng)變分析、接觸分析、 非線性屈曲分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析、隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析、譜分析熱分析電磁場(chǎng)分析流體動(dòng)力學(xué)分析聲場(chǎng)分析壓電分析耦合場(chǎng)分析第16頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二創(chuàng)建載荷步設(shè)置完以上各參數(shù)后，進(jìn)行求解，可以用Hypermesh自身所帶的求解器optistruc

10、t，由于Hypermesh求解功能不強(qiáng)，它只能處理比較簡(jiǎn)單的靜態(tài)和模態(tài)分析，一般用作前后處理。因此我們就需要尋求比較專業(yè)的求解軟件，處理完后借助于其他軟件的接口，導(dǎo)入到求解軟件（nastran、ansys、abaqus、lsdyna（碰撞）、modflow、fluent（流體）等）中進(jìn)行求解計(jì)算 我們公司用的比較多的求解器：nastran（線性）、Abaqus（非線性）第17頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二針對(duì)線性問題：Nastran求解器，在Hypermesh中點(diǎn)擊 輸出尾綴為.dat的文件，最后在求解軟件中讀入輸出文件，針對(duì)非線性問題：Abaqus求解器：輸出尾綴為.inp的文件，最后在求解軟件中讀入輸出文件，第18頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二Nastran結(jié)構(gòu)輸入結(jié)構(gòu)文件第19頁，共22頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)12分，星期二Abaqus結(jié)構(gòu)輸入結(jié)構(gòu)文件第20頁，共22頁，2022年，5月20