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快速学会一项分析-直接法频率响应分析OS-T:1300

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    直接法频率响应分析是一种用于确定结构在周期性载荷作用下的动态响应的技术。这种方法直接在物理空间中对结构进行分析,不需要先进行模态分析来提取系统的自然频率和振型。直接法频率响应分析通常用于处理那些具有复杂边界条件或非线性特性的问题,这些问题可能难以通过模态分析来处理。
在直接法频率响应分析中,结构的动力学方程通常表示为: 
 
频率响应u(s)是复值函数;H(s)称为频域脉冲响应矩阵,是频变的复值函数矩阵,它仅由结构的固有特性决定,不受外激励影响。
对于每个分析的频率点,都需要独立求解上述复数矩阵方程,以获得在该特定频率下的响应。这种方法的计算量随着结构自由度数的增加而显著增加,因此在处理大规模问题时可能非常耗时。
本教程演示了如何导入现有的有限元模型,应用边界条件,并在平板上执行有限元分析。
在开始之前,将本教程中使用的文件复 制到您的工作目录。
http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1300/direct_response_flat_plate_input.zip
    采用直接法对平板进行动载荷激励。然后在HyperView和HyperGraph中进行后处理,以可视化变形、模态振型响应和频相输出特性。
1、启动 HyperMesh 并设置 OptiStruct 用户配置文件
1.启动 HyperMesh。
此时将打开User Profile 对话框。
2.选择 OptiStruct,然后单击 OK
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,将 HyperMesh 的功能缩减到与生成 OptiStruct 模型相关的功能。
2、导入模型
1.单击 File > Import > Solver DeckImport选项卡将添加到左侧菜单中。
2.对于file type,请选择OptiStruct
3.选择file图标 打开一个选择OptiStruct文件的浏览器。    
4.选择您保存的direct_response_flat_plate_input.fem 文件。
5.单击open
6.单击import,然后单击close, 关闭import选项卡。
3、设置模型
3.1 应用荷载和边界条件
在接下来的步骤中,将在模型的一条边上施加约束。在平板的边角上的一点上,施加一个正z方向的单位垂直载荷。
1.单击Model 选项卡。
2.在模型浏览器中, 右键单击并选择 Create Load Collector
3.对于 Name,输入spcs
4.单击color,然后选择一个喜欢的颜色。
5.将Card Image设置为none
6.在模型浏览器中, 右键单击并选择 Create Load Collector
7.对于名称,输入unit-load
8.单击color,然后选择一个喜欢的颜色。
     现在就创建了两个新的 load collector。
3.2 创建约束    
1.在模型浏览器中,展开Load Collector,右键单击 spcs > Make Current
图 1.
2.单击显示ID的图标 
3.单击nodes > displayed
4.选择On平板上的所有节点编号将显示。
5.单击return返回主菜单。
6.单击BCs>Create Constraints以打开Constraints菜单。
7.单击对象选择按钮,然后从弹出菜单中选择nodes
8.单击nodes 并选择节点 5、29、30、31 和 32(图 2)。    
图2. 为应用单点约束而选择的节点
9.约束 dof1dof2dof3dof4 和 dof5(只需取消勾选 dof6)。
   o选择的节点DOF将受到约束,而没有选择的DOF将受到限制自由。
   o自由度 1、2 和 3 是 x、y 和 z 的平移自由度。
   o自由度 4、5 和 6 是 x、y 和 z 旋转自由度。
10.单击create。现在选中的节点可以围绕z轴旋转,因为dof6没有被选中。
11.单击return返回主菜单。
3.3 在平板上的某个点创建单位荷载
1.在 Model Browser 中,右键单击  load collector的unit-load,然后选择 Make Current置为当前。
2.在analysis页面中,单击load step    
3.选择constraint =,然后从扩展的选择菜单中选择DAREA
4.单击返回退出加载类型面板。
5.单击BCs>Create Constraints以打开Constraints菜单。
6.通过在平板上选择节点编号 19(图 3)。
图3. 选择用于创建单位垂直荷载的节点
7.取消选中除 dof3 之外的所有 dof,然后单击 =右边的输入框,并输入值 20
8.单击load types=,并确认从扩展的选择菜单中选择了DAREA。
9.单击Create,然后单击返回单位加载力将应用于选定的节点。
3.4 创建频率范围表
1.在 Model Browser 中,右键单击选择Create > Curve将打开一个新窗口。
2.对于 Name,输入tabled1
3.在表中,输入 
x(1) = 0.0, y(1) = 1.0
 x(2) = 1000.0, y(2) = 1.0
4.关闭 Curve Editor 窗口。
5.从 Curves 中,选择 tabled1
6.对于类型,从下拉菜单中选择TABLED1这提供了 0.0 到 1000.0 的频率范围,恒定的1.0 。
3.5 创建与频率相关的动态加载
1.在模型浏览器中,右键单击并选择Create > Load Step Inputs
2.对于 Name,输入 rload2
3.在配置类型下拉框中选择Dynamic Load – Frequency Dependent
4.从下拉列表中选择RLOAD2 。
5.对于 Excited,单击 Unspecified Loadcol
6.Select Loadcol对话框中,从  load collector 列表中选择unit-load,然后单击OK以完成选择。
7.对于 TB,选择 tabled1 曲线。    
激励的类型可以是施加的载荷(力或力矩)、强制位移、速度或加速度。 Load Step inputs中的RLOAD2字段Type定义了加载的类型。默认情况下,该类型设置为applied load。
3.6 创建扫频卡片
1.在 Model Browser 中,右键单击 and 选择 Create Load Collector
2.对于 Name,输入 freq1
3.单击color,然后 从调色板中选择一种颜色。
4.对于卡片类型,从下拉菜单中选择FREQi
5.选中 FREQ1 选项并在NUMBER_OF_FREQ1中输入 1 。
6.在弹出窗口中更新以下字段。
a.对于 F1,输入 20.0
b.对于 DF,输入 20.0
c.对于 NDF,输入 49
7.单击close
这提供了一组 频率从 20.0 开始,以 20.0 递增 和 49 个频率增量。
3.7 创建Load Step
1.在 Model Browser 中,右键单击 and 选择Create > Load Step    
2.对于 Name,输入 subcase1
3.对于分析类型,从下拉列表中选择Freq.resp (direct)
4.对于 SPC,选择 Unspecified Loadcol
5.Select  Loadcol对话框中,选择SPCS。
6.对于DLOAD,在 Load Step Inputs弹出窗口中选择rload2。
7.对于 FREQ,单击 Unspecified Loadcol
8.Select Loadcol”对话框中,选择freq1
    现在已经创建了一个OptiStruct的subcase,它引用 load collector spc中的约束和 load collector  rload2中的单位力,并使用 load collector freq1中定义的一组频率
3.8 创建set集
1.在模型浏览器中,右键单击并选择Create > Set
2.对于 Name,输入 SETA
3.对于Card Image,请选择none
4.将设置类型设置为non-ordered类型。
5.对于 Entity IDs,请从选择中选择 Nodes
6.单击Nodes ,然后选择 ID 为 15、17 和 19 的节点。    
7.单击proceed
3.9 创建set输出和质量缩放卡片
1.单击Setup > Create > Control Cards 以打开控制卡片面板。
2.选择GLOBAL_OUTPUT_REQUEST并检查 DISPLACEMENT旁边的框。
3.在FORM(1)下,从弹出式菜单中选择PHASE。
4.在OPTION(1)下,从弹出菜单中选择SID。此时显示一个新的字段,背景显示为黄色。
5.双击 SID(1) 框并选择 SETA
ID 1现在出现在SID字段框下面。这将仅为set 1中的节点设置输出。
图4.
6.单击 return 退出 GLOBAL_OUTPUT_REQUESTS菜单。
7.从控制卡片面板中,选择FORMAT。此时工作区域屏幕上将出现一个新窗口。
8.单击 number_of_formats = 并输入2  
9.在工作区的扩展菜单上,单击第一个FORMAT_V1字段框,然后 从弹出窗口中选择 OPTI 菜单。
使用 OPTI 会生成OptiStruct的ASCII 结果文件,如 .disp.strs 等作为输出运行完成。这些文件在后处理使用。
10.确保第二个字段框设置为 H3D。
11.单击return退出FORMAT菜单,然后 返回到控制卡片菜单。
12.单击next,然后选择PARAM卡片。
13.使用左上角的箭头向下滚动列表,然后勾选COUPMASS 的复选框。
14.单击COUPM_V1下方的no,然后从弹出菜单中选择yes选择YES将使用耦合质量矩阵方法特征值分析。
15.使用左上角的箭头向下滚动列表,然后 选中 G 旁边的复选框。
16.单击G_V1下方并在字段中输入值 0.06 。
该值指定了均匀的结构阻尼系数 并通过将临界阻尼 [] 比相乘得到 按 2.0 计算。
17.使用左上角的箭头向下滚动,然后选中 WTMASS 旁边的复选框。    
18.单击WTM_V1下方并在字段中输入值 0.00259
三个 PARAM 语句现在出现在弹出菜单。此因素用于以重量单位输入所有质量条目。使用此 PARAM 将由该因子组成的质量矩阵。
图5.
19.单击 Return 退出 PARAM 菜单。
20.选择 OUTPUT 子面板。
21.验证 KEYWORD 是否设置为 HGFREQ使用 HGFREQ 表示生成 HyperGraph 的频率输出。
22.单击 FREQ 下方的框,然后从弹出选项中选择 ALL 选择所有频率的所有输出结果。
23.将number_of_outputs设置为等于 1。 
24.单击 Return 退出 OUTPUT。
25.单击返回以退出控制卡片面板。
4、提交作业
1.在analysis页面中,单击OptiStruct面板。
图6. 访问 OptiStruct 面板
2.点击save as.
3.save as.对话框中,指定写入 OptiStruct 模型文件的位置,并输入 flat_plate_direct_response 作为文件名。
对于 OptiStruct 输入模型,建议使用 .fem 扩展名。
4.点击保存
输入文件字段显示在save as对话框中指定的文件名和位置。
5.将导出选项切换开关设置为all
6.将运行选项切换开关设置为analysis。
7.将内存选项切换设置为memory default
8.单击 OptiStruct 以启动 OptiStruct 作业。    
如果作业成功,新的结果文件将 应位于写入 flat_plate_direct_response.fem 的目录中。flat_plate_direct_response.out 文件是查找可能有帮助的错误消息的好地方,如果存在任何错误,请调试模型。
写入目录的默认文件包括:
flat_plate_direct_response.html 分析的 HTML 报告,提供 问题表述和分析结果的摘要。
flat_plate_direct_response.out 包含特定 OptiStruct 输出文件 有关文件设置的信息,优化问题的设置, 估计运行所需的 RAM 和磁盘空间量, 每个优化迭代的信息和计算时间 信息。查看此文件以查看警告和错误。
flat_plate_direct_response.h3d HyperView 二进制结果文件。
flat_plate_direct_response.res HyperMesh 二进制结果文件。
flat_plate_direct_response.stat 摘要,在分析过程中提供每个步骤的 CPU 信息 过程。
5、查看结果
此步骤介绍如何在 HyperGraph 中查看位移结果(.mvw 文件),并说明位移输出 (.disp 文件)。    
HyperView 结果(.h3d 文件)包含 仅对节点集中指定的三个节点的位移结果 输出。
1.在 OptiStruct 面板中,单击 HyperView
HyperView 已启动,结果是加载。此时将显示一个消息窗口,告知成功的模型和结果 文件加载到 HyperView 中。
2.单击close以关闭消息窗口(如果有) 出现。
3.在 HyperView 窗口中,单击 File > Open > Session
Open Session File 窗口将显示。
4.选择运行作业的目录,然后选择文件
 flat_plate_direct_response_freq.mvw
5.单击Open
此时将显示一条警告,询问是否丢弃现有的内容。
6.单击yes
每页显示两个图表,总共显示三个页面。图表标题 显示第 1 页上的Subcase 1:节点15的位移。
此页面上有两组结果。上图显示了相位角与频率的关系 (log)。下图显示了节点15 位移的幅度与频率 (log)(见图 7)。    
图7. 节点 15 的频率响应
     7.单击Next Page图标 
这显示了第 2 页,其中显示了subcase1 - 节点17的位移 (图 8
图8. 节点 17 的频率响应
      8. 再次选择Next Page图标以显示包含subcase1 的第 3 页 - 节点19 的位移(图 9)。   
图 9. 节点 19 的频率响应
HyperGraph 结果到此结束。
9.使用文本编辑器打开置换文件 (.disp)。
第二行的第一个字段显示迭代编号,第二个字段显示 数据点的数量,第三个字段显示迭代频率。
第三行、第一个字段显示节点数,然后是 x、y 和 z 位移大小 以及 X、Y 和 Z 旋转幅度。
第 4 行,第一个字段显示节点 数,然后是 X、Y 和 Z 位移相位角以及 X、Y 和 Z 旋转 角度。


来源:TodayCAEer
OptiStructHyperMeshHyperView非线性UM控制Altair
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:2024-10-14
最近编辑:1月前
TodayCAEer
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快速学会一项分析-飞机翼肋非线性间隙分析OS-T: 1320

在开始之前,请将本教程中使用的文件复制到您的工作目录。http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-1320/rib.zip图1.翼肋模型模型中有四个component:安装法兰、腹板、顶部和底部法兰以及耳板。模型中已经定义了间隙单元,它们将腹板连接到耳板。将耦合力施加到耳板上,并在肋连接的顶部和底部翼缘上定义了压力载荷。安装法兰在四个安装孔位置的所有自由度上都受到约束,凸耳的z位移和旋转受到约束,以防止刚体运动。练习1:线性间隙分析一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件1.启动HyperMesh。此时将打开UserProfile对话框。2.选择OptiStruct并单击OK。这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器,将HyperMesh的功能缩减为与生成OptiStruct模型相关的功能。二、打开模型1.点击File>Open>Model。2.选择保存到工作目录的rib.hm文件。3.单击Open。rib.hm数据库将加载到当前HyperMesh会话中,替换任何现有数据。三、创建圆柱坐标系对于具有重合节点的间隙单元,必须指定间隙坐标系。有关详细信息,请参阅CGAP上的帮助部分。1.在ModelBrowser中,右键单击并选择Create>SystemCollector。2.对于Name,输入cylindrical。3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。4.在模型浏览器中,右键单击LoadCollector>Hide来隐藏所有LoadCollector。5.在ModelBrowser中,单击IsolateShow图标。6.展开Component列表并选择Lugcomponent。这将仅显示Lugcomponent。7.单击XYTopPlaneView图标以设置模型视图。8.点击Geometry>Create>Systems>AxisDirection打开系统面板。9.黄色节点按钮周围的青色光晕表示它是当前选项。选择上凸耳上的中心节点。10.点击origin并再次选择中心节点。11.单击x轴并选择圆周上的任意节点。12.对于xy平面,选择lug平面上的任何节点,如图1所示:图1.要为创建圆柱坐标系选择的节点13.单击rectangular旁边的开关,然后选择cylindrical。14.单击create。对于圆柱坐标系,x轴定义径向(q=0),xy平面定义r-q平面。15.对底部凸耳重复此过程(此序列的步骤9到12)。16.点击return。17.点击ModelBrowser。18.仅选择gapcomponent。当IsolateShow仍处于活动状态时,将仅显示gepcomponent。19.单击Card编辑器图标。20.单击面板左上角的实体选择开关,然后选择elems。21.从弹出菜单中单击elems>bywindow。22.选择连接到顶部凸耳的cgap单元,如图2所示。图2.连接到顶部凸耳的间隙元件23.单击selectEntity。24.单击config=从弹出菜单中选择gap。25.单击edit。26.点击CID,然后选择在顶部lug中心创建的系统,如下所示。图3.27.点击return两次返回主菜单。28.对连接到底部凸耳的间隙单元重复此过程。现在,间隙单元已分配了一个圆柱坐标系。四、定义一个属性并将其分配给GapElements1.在ModelBrowser中,右键单击并选择Create>Property。2.对于Name,输入gap_prop。3.单击Color并从调色板中选择一种颜色。4.对于卡片图像,选择PGAP并单击Yes进行确认。5.确保选中U0_opts旁边的复选框。这样,初始间隙开口会自动计算。6.确保选中KA_opts旁边的复选框。这将使用周围单元的刚度自动确定每个间隙单元的KA值。图4.7.点击Mesh>Create>1DElement>Gaps以打开gao面板。8.选择update子面板。9.单击elems>>bycollector。10.通过选中旁边的框选择gap。11.点击绿色的select按钮。12.点击property=然后点击gap_prop。13.单击update。14.在property旁边打勾。15.单击update。GAPElement现已更新为新的属性。16.点击return。五、提交工作1.在Analysis页面中,单击OptiStruct面板。图5.访问OptiStruct面板2.单击saveAs。3.在SaveAs对话框中,指定写入OptiStruct模型文件的位置,并在文件名中输入rib_linear。对于OptiStruct输入组,建议使用.fem扩展名。4.单击Save。inputfile字段显示在SaveAs对话框中指定的文件名和位置。5.将导出选项切换设置为all。6.将runoptionstoggle设置为analysis。7.将内存选项切换设置为memorydefault。8.单击OptiStruct启动OptiStruct作业。如果作业成功,则新的结果文件应位于写入rib_linear.fem的目录中。rib_linear.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。写入目录的默认文件为:rib_linear.html:HTML分析报告,提供问题表述和分析结果的摘要。rib_linear.out:OptiStruct输出文件,其中包含有关文件设置、优化问题设置、运行所需RAM和磁盘空间量的估计值、每次优化迭代的信息以及计算时间信息的特定信息。查看此文件是否有警告和错误。rib_linear.h3d:HyperView二进制结果文件。rib_linear.res:HyperMesh二进制结果文件。rib_linear.stat:Summary,提供分析过程中每个步骤的CPU信息。六、对结果进行后处理1.在OptiStruct面板中,单击HyperView。这将启动HyperView并加载rib_linear.mvw文件,读取模型和结果。2.单击CurvesAttributes图标并隐藏除Web组件之外的所有组件。3.激活Autoapplymode复选框4.在模型视窗中点击要关闭的组件图6.5.转到Contour面板。6.选择结果类型下的第一个下拉菜单,然后选择ElementStress(2D&3D)。7.选择Resulttype下的第二个下拉菜单,然后选择vonMises。8.左侧面板中的结果浏览器上方是LoadCaseandSimulationSelection下拉菜单。从LoadCase下拉菜单中选择Subcase1(Coup_Vert)。图7.9.单击XYTopPlaneView图标以显示Web的顶视图。10.单击Apply。这应该显示耦合载荷下Web组件上的应力云图。图8.线性间隙分析在Web上的应力结果11.单击DeletePage结束HyperView会话。练习2:非线性差距分析一、创建LoadStepInputs定义参数1.在模型浏览器中,右键单击并选择Create>LoadStepInputs。2.对于Name,输入nonlinear。3.对于Configtype,选择NonlinearParameters。Type的默认值为NLPARM。4.单击NINC并输入10。NINC表示load子增量的数量。如果NINC为空,则立即应用整个载荷。NINC为10表示load将被细分为10个相等的增量。5.点击MAXITER并保留默认值25。6.对于容差EPSU、EPSP和EPSW,请分别输入0.001、0.001和1e-07。有关这些公差的详细信息,请参阅在线帮助中的非线性准静态间隙和接触分析部分。图1.二、更新加载步骤1.在ModelBrowser中打开LoadStep文件夹。2.单击Coup_Vert的LoadStep以打开EntityEditor。3.对于NLPARM,单击Unspecified>Loadstepinput。4.在SelectLoadstepinput对话框中,选择nonlinear的LoadStepinputs,然后单击OK。图2.5.对Pressureloadstep重复此过程。三、提交作业1.在Analysis页面中,单击OptiStruct面板。图3.访问OptiStruct面板2.单击saveAs。3.在SaveAs对话框中,指定写入OptiStruct模型文件的位置,并在文件名中输入rib_nonlinear。对于OptiStruct输入模型,建议使用.fem扩展名。4.单击Save。inputfile字段显示在SaveAs对话框中指定的文件名和位置。5.将导出选项切换设置为all。6.将runoptionstoggle设置为analysis。7.将内存选项切换设置为memorydefault。8.单击OptiStruct启动OptiStruct作业。如果作业成功,则新的结果文件应位于写入rib_nonlinear.fem的目录中。如果存在任何错误,rib_nonlinear.out文件是查找错误消息的好地方,这些错误消息可以帮助调试inputdeck。写入目录的默认文件为:rib_nonlinear.html:HTML报告,提供问题表述和分析结果的摘要。rib_nonlinear.out:OptiStruct输出文件,其中包含有关文件设置、优化问题设置、运行所需RAM和磁盘空间量的估计值、每次优化迭代的信息以及计算时间信息的特定信息。查看此文件是否有警告和错误。rib_nonlinear.h3d:HyperView二进制结果文件。rib_nonlinear.res:HyperMesh二进制结果文件。rib_nonlinear.stat:Summary,提供分析过程中每个步骤的CPU信息。四、对结果进行后处理1.在OptiStruct面板中,单击HyperView。这将启动HyperView并加载rib_nonlinear.h3d文件,读取模型和结果。2.单击CurvesAttributes图标并隐藏除Web组件之外的所有组件。a).激活Autoapplymode复选框b).在模型视窗中点击要隐藏的组件图4.3.转到Contour面板。4.选择结果类型下的第一个下拉菜单,然后选择ElementStress(2D&3D)。5.选择Resulttype下的第二个下拉菜单,然后选择vonMises。6.左侧面板中的结果浏览器上方是LoadCaseandSimulationSelection下拉菜单。从LoadCase下拉菜单中选择Subcase1(Coup_Vert)。图5.7.单击XYTopPlaneView图标以显示Web的顶视图。8.单击Apply。这应该显示耦合载荷下Web组件上的应力云图。图6.非线性间隙分析在Web上的应力结果9.单击DeletePage结束HyperView会话。三、分析回顾尽管线性和非线性分析的变形模式相似,但应力模式不同。尽管凸耳中的水平载荷方向相反,但线性运行中腹板中的应力分布在两个凸耳孔周围是相同的,这是不正确的。发生这种情况是因为所有间隙都处于线性分析的闭合状态。非线性差距分析提供更准确的表示。根据加载条件,也可以从.out文件中观察到间隙状态(打开或关闭)来源:TodayCAEer

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