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快速学会一项分析-轴对称结构分析OS-T: 1070

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      轴类单体零件在进行有限元分析时,可以采用轴对称分析,这种分析方法能够显著简化模型,减少计算资源的需求,同时保持分析结果的准确性。由于轴类零件通常沿轴线具有对称性,因此可以通过零件的一个截面来代表整个零件,从而减少模型的复杂性和计算时间,优势在于不仅提高了分析效率,轴对称模型在施加边界条件和载荷时更为直观和简单。

在本教程中,将介绍在OptiStruct中建模轴对称问题的方法。

·http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1070/axi-symmetry_full_geometry.zip

图1:完整的模型,包括Elements, Material, Props和bc

一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件

    1.启动HyperMesh。用户配置对话框打开。

    2.选择OptiStruct,单击确定。这将加载用户配置文件。它包括适当的模板,宏菜单,和导入阅读器,削减HyperMesh的功能为关于OptiStruct生成模型。

二、打开模型

    1.点击文件>打开>模型。

 2.选择axis -symmetry_full_geometry.Hm文件保存到你的工作目录。

3.单击Open,axi-symmetry_full_geometry.hm数据库被加载到当前HyperMesh会话中,替换任何现有的数据。

三、练习1:全模型分析

    你会发现,结构模型已经建立了必要的元素、边界条件、属性和材料数据,这样就可以求解了。压力载荷被施加在几何体的顶面上,约束被定义在底面上。请注意,模型在z轴上是对称的,载荷和边界条件在同一轴上也是对称的。这些都代表了对轴对称问题进行建模所必需的条件。首先,获得完整模型的结果,然后用适合执行轴对称行为的边界条件对模型的一小部分进行建模。最后,将轴对称模型的结果与完整模型的结果进行比较。

    3.1、提交作业

    1.从Analysis页面,单击OptiStruct面板。      

    图2.访问OptiStruct面板

    2.点击另存为。

   3.在另存为对话框中,指定写入OptiStruct模型文件的位置,并为filename输入axis -symmetry_full_geometry。

    对于OptiStruct求解器,.fem是推荐的扩展名。

    4.单击Save。输入文件字段显示在另存为对话框中指定的文件名和位置。

    5.将导出选项开关设置为all。

    6.设置运行选项切换为analysis

    7.将内存选项切换为memory default。

    8.单击OptiStruct以启动OptiStruct作业。如果作业成功,新的结果文件应该在axis -symmetry_full_geometry.fem文件所在的目录中。axi-symmetry_full_geometry.out文件是查找错误消息的好地方,如果存在任何错误,这些消息可以帮助调试输入模型。

四、查看结果

    1.从OptiStruct面板中,单击HyperView。启动HyperView并加载结果。将出现一个消息窗口,通知已成功加载到HyperView中的模型和结果文件。

    2.如果出现消息窗口,单击Close关闭该消息窗口。位移和应力结果输出到每个子case的axis-symmetry_full_geometry.h3d文件。

本节介绍如何在HyperView中查看这些结果。

    3.查看结构的位移

        首先查看模型的变形是有帮助的,可以确定边界条件是否定义正确,也可以查看模型是否按预期变形。

        1.将动画模式设置为线性模式。

        2.在结果工具栏上,单击打开Contour 面板

        3.选择结果类型下面的第一个下拉菜单,并选择Displacement [v]

        4.选择结果类型下面的第二个下拉菜单并选择Mag。    

        图3

    5.点击应用,显示位移轮廓,提示:要查看整个模型的位移变化,可以屏蔽一半的结构。

    6.在结果浏览器中展开Components文件夹。

    7.单击组件底部前面的元素图标,以隐藏组件的显示。   

图4

8.单击 XZ Left Plane View ,显示左侧视图。

下图显示了通过模型的位移云图。

图5

四、练习2:用轴对称边界条件下全模型的一小部分进行分析

4.1、设置New Analysis

    返回到HyperMesh删除大部分元素,仅保留部分,并设置轴对称边界条件。在继续下一节之前,先看一下轴对称问题建模的标准。即使几何是围绕一个轴对称的,如果任何载荷或边界条件都不是围绕同一轴对称的,那么它就不能被建模为轴对称模型。因此,下面所示的模型都是不能被建模为轴对称模型的例子。   

图6.左:非轴对称荷载;右:非轴对称边界条件

4.2、建立轴对称模型

    1.点击进入删除面板,或者点击F2。

    2.确保对象选择类型设置为单元。

    3.单击黄色按钮元素打开扩展对象选择窗口并by sets选择。

    4.单击SetA前的复选框。在SetA之前出现一个复选标记,表明它已被选中。

    5.点击选择。

    选中的元素将被高亮显示。

    6.单击删除实体,删除所选元素。   

    7.单击返回可退出删除面板。使用保留的部分对轴对称模型进行建模,并设置合适的边界条件。

4.3应用附加边界条件

    轴对称条件是通过约束所有的节点在切向θ方向上移动来应用的。这是通过首先将所有节点分配到一个圆柱坐标系中,然后将所有节点约束在切向θ 自由度中来实现的。

    1.从分析页面,进入Systems 面板。

    2.选择assign 单选按钮。

    3.确保set:前面的实体选择类型设置为node。

    4.点击黄色按钮节点,打开扩展实体选择窗口,然后全选。

    5.点击黄色按钮system 激活它,并从建模窗口中选择红色system 。

  6.点击set displacement。在页脚栏出现analysis system has been assigned appears.的消息。

    7.点击返回。

    模型中的所有节点都被分配到一个圆柱坐标系中。柱坐标系的z轴与模型对称的轴重合。现在,在切向自由度上约束分配给圆柱坐标系的节点,强制执行轴对称边界条件。

4.4、创建约束

    1.在模型浏览器中展开Load Collectors文件夹。   

    2.右键单击spc并单击 Make Current 以使spc成为当前组件(如果还没有这样做的话)。

    3.单击bc > Create > Constraints打开Constraints面板。

    4.确保实体选择开关设置为节点。

    5.点击黄色按钮节点,打开扩展实体选择窗口,全选。

    6.限制dof2。

        有选择的自由度将受到约束,而没有选择的自由度将是自由的。

        自由度 1、2和3是x、y和z的平移自由度。

        自由度4、5和6分别是x、y和z旋转自由度。

    7.单击create。这将这些约束应用于所选节点。

    8.点击返回返回到主菜单。接下来你要提交作业,就像练习1中完成的那样。

    9.从Analysis页面进入OptiStruct面板。

    10.求解文件名为axis -symmetry_model.fem的作业,步骤与前面章节中解释的相同。

    如果作业成功,可以在编写OptiStruct模型文件的目录中看到新的结果文件。axi-symmetry_mode.out文件是查找错误消息的好地方,如果存在任何错误,这些消息将有助于调试输入模型。

    4.5、提交作业   

    1.从Analysis页面,单击OptiStruct面板。

    

    图7.访问OptiStruct面板

    2.点击另存为。

    3.在另存为对话框中,指定写入OptiStruct模型文件的位置,并为文件名输入axis -symmetry_model。对于OptiStruct模型,.fem是推荐的扩展名。

    4.单击Save。

    输入文件字段显示在另存为对话框中指定的文件名和位置。

    5.将导出选项开关设置为all。

    6.设置运行选项切换为analysis。

    7.将内存选项切换为memory default。

    8.单击OptiStruct以启动OptiStruct作业。

    如果作业成功,则新的结果文件应该位于axis -symmetry_model.Fem文件夹。axi-symmetry_model.Out文件是查找错误消息的好地方,如果存在任何错误,这些消息可以帮助调试输入模型。

    4.6、查看结果   

    位移和应力结果输出到轴对称y_model的每个subcase 。h3d文件来自OptiStruct。轴对称模型的结果应该与完整模型的结果相匹配。使用在先前打开的HyperView会话中加载结果文件来比较结果。

    1.单击HyperView查看结果。

    2.点击页面布局图标。

    3.选择两个窗口布局。

    4.在新窗的建模窗口中点击激活新窗。

    5.点击打开Load Model and Results面板。

 6.点击工具栏上的Load model图标,加载axis -symmetry_model.h3d。

    这将加载字段中所选.h3d文件的完整路径。另外,请注意,在字段Load结果旁边加载的是相同的文件路径。

    7.单击Apply。

    8.单击XZ Left Plane View ,显示左侧视图。

    9.点击工具栏上的Contour 图标,绘制位移轮廓。

    10.将轴对称模型的位移结果与完整模型的结果进行比较。结果应该是匹配的,如下图所示。同样,压力和其他结果也会匹配。   

    

    图8.位移结果对比

             

来源:TodayCAEer
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首次发布时间:2024-09-28
最近编辑:1月前
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