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快速学会一项分析-使用轴对称方式对球头进行分析-OS-T:1394

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 使用轴对称分析方法对球头或其他具有旋转对称性的产品进行模拟和分析,可以显著简化模型的复杂度,减少计算资源的需求。这种方法将三维问题转化为二维问题,使得网格划分和边界条件的施加更加直观和简单。由于只需要模拟物体的一小部分,计算时间大大缩短,提高了分析效率。此外,轴对称分析降低了成本,并且使得结果的解释和验证更加容易。它特别适用于旋转对称载荷下的结构分析,如压力容器、管道弯头等,能够准确捕捉到由于载荷分布引起的应力和变形。
本教学案例演示如何使用OptiStruct对10,000N拉力载荷下的轴对称球形接头进行非线性分析。
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-1394/Ball_Joint_2D_Axisymmetry.zip
图1 说明了本教程中使用的结构模型:由球头螺柱、球头外壳和螺栓组成的球头的简化模型。它为2D轴对称模型。
图1.模型和加载说明
使用具有轴对称边界条件的完整模型的一部分进行分析。包括以下练习:
·在HyperMesh中设置球头2D轴对称分析
·在OptiStruct中提交作业
·在HyperView中查看结果
一、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.单击File>Open>Model
2.选择保存到工作目录的Ball_Joint_2D_Axisymmetry.hm文件。    
3.单击Open
 Ball_Joint_2D_Axisymmetry.hm数据库被加载到当前的HyperMesh会话中,替换任何现有数据。
三、设置模型
1           
2           
3           
3.1使用CQAXI单元对模型进行网格划分
网格化的2D零件是CQUAD4 单元,对于轴对称模型,需要使用CQAXI单元。
1.选择2D panel>Element Types
2.激活2D&3D面板。
3.单击CQUAD4,选择CQAXI。
图2.更改Element类型
4.单击elements>displayed
显示的所有Element均处于选中状态。
5.单击updatereturn
6.2D&3D面板中,选择elements>displayed
7.单击reviewreturn
Element类型已更新。
图3.CQAXI元件类型    
3.2创建Set Segments
此步骤为球头螺柱创建主面。
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Set Segment
2.对于Name ,输入main。
3.在Entity Editor中,单击Element,然后选择add shell edges>free edges然后选择球形螺柱与外壳接触的边缘。
图4.触点的2D Element选择
4.取消选择与外壳不接触的edge,选择reverse normal并单击add
现在,主面已创建。
5.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Set Segment
6.对于Name ,输入secondary。    
图5.用于外壳的从面接触单元
7.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Set Segment
8.对于Name ,输入Main_ball_Stud。
9.使用壳体边线选择与螺栓接触的球头螺栓单元。
10.同样,为bolt创建一个set Segment并将其重命名为Secondary_bolt。    
图6.用于球头螺柱和螺栓的主和次接触元件
Tip:要取消选择Element,请从自由边缘切换到Element,并使用Shift和鼠标左键取消选择未接触的Element。
完成球头螺栓和螺栓之间接触的set segments。
3.3创建Contact
首先,您将创建球头螺栓和外壳之间的接触,然后创建螺栓和球头螺栓之间的接触。
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Contact
2.对于Name ,输入CONTACT1。
3.对于Property Option,在Entity Editor中选择static coeffic friction。
4.对于MU1,输入0.2。
5.对于SSID(Secondary),从下拉菜单中选择set并选择Secondary Surface。
6.对于MSID,从下拉菜单中选择set,然后选择main(set segment)。    
7.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Contact。
8.对于Name ,输入TIE。
9.对于Card Image,选择TIE
10.对于SSID (Secondary),从下拉菜单中选择Secondary_bolt。
11.对于MSID (Main),从下拉菜单中选择Main_ball_stud
3.4创建Material
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create >Material。
2.对于Name ,输入MAT1。
一种新的材料mat1已经被创造出来。
3.对于Card Image,选择MAT1
4.对于NU,输入0.3。
5.在相应字段旁边输入材料值。
图7.材料特性
3.5创建属性
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Property。    
2.对于Name,输入PAXI。
3.对于Card Image,选择PAXI
4.对于Material,选择MAT1
图8.Element属性
5.在Property选项卡中,单击component ball_stud,单击property并选择PAXI
6.在Property选项卡中,单击component ball,单击property并选择PAXI
7.在Property选项卡中,单击component housing,单击property并选择PAXI
图9.将属性分配给component
四、创建载荷和边界条件
4           
4.1创建SPCs Load Collector
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector
默认Load Collector显示在Entity Editor中。    
2.对于Name ,输入SPC1
3.单击BCs>Create>Constraints以打开Constraints面板。
4.选择2D轴对称的球头螺柱边线,并且仅对于dof-1,输入0。
5.单击Create
图10.Ball Stud的约束
6.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector
7.对于Name ,输入SPC2。
8.单击BCs>Create>Constraints以打开Constraints面板。
9.选择free edges的边缘节点,如图11 所示,选择所有dof123456并输入值0
所有dof都是固定的。
10.单击return    
图11.住房的约束
11.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector
12.对于Name ,输入SPCADD。
13.对于Card Image,选择SPCADD
14.对于SPCADD_NUM_SET,输入2
15.在Data set中,选择SPC1SPC2
图12.SPCADD
16.同样,右键单击并选择Create>Load Step Inputs以创建load new load step inputs并输入名称NLPARM、NLADAPT和NLOUT。    
17.对于Card Images ,选择如下所示的值。
图13.NLPARM、NLADAPT和NLOUT
4.2创建Force Load Collector
此步骤将概述如何施加力。
1.在Model Browser中,右键单击并从上下文菜单中选择Create>Load Collector
2.对于Name ,输入Forces。
3.单击BCs>Create>Force以打开力面板。
4.切换到faces并选择face of ball stud
5.切换回nodes并取消选择nodes
Note:使用Shift + 鼠标右键。
6.仅选择图14中所示的节点。
7.对于Magnitude,输入1000,选择y-axis,然后单击create。
图14.施加力(拉力)
Tip:若要取消选择节点,请切换到节点并取消选择未应用力的节点。
4.3创建Load Step
1.在Model Browser中,右键单击并选择Create>Load Step    
默认Load Collector显示在Entity Editor中。
2.对于Name ,输入Ball_Joint。
3.展开Subcase Definition,对于Analysis type ,选择Non-linear static
4.对于SPC,Load Collector列表中选择spcadd。
5.对于LOAD,Load Collector列表中选择forces。
6.同样,将NLADAPT、NLPARAM和NLOUT分别指定为nladaptnlparamnlout
图15.创建Load Step
4.4定义输出控制参数
1.在Analysis页面中,选择control cards
2.点击GLOBAL_OUTPUT_REQUEST
3.在CONTF、DISPLACEMENT、STRAIN和STRESS下,将Option设置为Yes
4.单击return两次以转到主菜单。
五、提交作业
1.在Analysis页面中,单击OptiStruct面板。    
图16.访问OptiStruct面板
2.单击save as
3.Save As对话框中,指定写入OptiStruct模型文件的位置,并在文件名中输入Ball_Joint。
4.单击Save
input file字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。
5.将导出选项切换设置为all
6.将run options切换设置为analysis
7.将memory options切换设置为memory default
8.单击OptiStruct提交作业。
六、查看结果
1.在命令窗口中收到消息Process completed successfully后,单击HyperView
2.打开结果并绘制100% 载荷下的位移和von Mises应力云图。
3.在工具栏上,单击。
4.在Result type下,从第一个下拉菜单中选择Displacement
5.单击Apply
图17.云图面板
观察在荷载结束时的位移云图。    
图18.位移云图
6.切换到element 2D & 3D stresses然后点击Apply
7.要查看轴对称模型中的实体模型的结果,请单击窗口中的symmetry。
8.对于Specify axisymmetry axis,选择Y
9.对于Count,输入20。
10.对于Total angle,输入180 并单击Apply
图19.旋转轴对称单元    
图20.使用旋转对称的单元应力结果
             


来源:TodayCAEer
ACTOptiStructHyperMeshHyperView非线性UM材料控制螺栓管道
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:2024-10-19
最近编辑:1月前
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