有限元仿真分析学习入门教程.doc

有限元仿真分析学习初步教程一、软件安装主要软件是hyperworks14.0，nastran2014，abaqus。安装包均放在工作站的D盘内，建议每年下载新版软件。1.hyperworks主要使用hypermesh，hyperview，hypergraph以及优化软件Optistruct。hyperworks14.0可通过百度搜索“hyperworks14.0安装教程”，按照步骤安装即可。2.nastran2014可通过百度搜索“nastran2014安装教程”，按照步骤安装即可。3.abaqus安装包中含有安装视频，按照安装视频进行安装即可。需注意的是，安装license时输入的变量值不能与nastran安装时输入的变量值一样，否则无法正常安装。二、导入1.hypermesh是个多格式导入和导出的软件，为了方便使用，建议STP格式的导入，可用于不同版本的hypermesh之间的文件导入，尤其是高版本向低版本的导入。平时在一个电脑上使用时可用hm格式。注1：hyperworks导入文件仅可以带有英文和数字，不可带有中文字符。2.nastran是后续计算器，仅有一个输入BDF文件的窗口。三、几何清理几何清理的目的是便于往后的网格划分，去掉倒角和清理一些错误的线条有利于后期的网格划分。几何清理这个步骤的操作学习需要一段时间的积累，但均为简单，可通过hypermesh&hyperview高级实例中第三章和视频进行学习。该处的视频在龙艳梨电脑D盘伍玉靖hypermesh视频中的2000及往后的视频中。例1. 2D模型几何清理：1）2D网格划分：打开模型切换到model页面关外表面只显示中面选2D automeshsurfsdisplayedelement size=选择尺寸mesh出现网格；2）删除网格：X（快捷键F2）elemsdisplayeddelete entityreture；3）删除小特征：Geomdefeaturepinholes选孔所在的曲面diameter=输入尺寸finddelete4）去除曲面间的圆角：defeaturesurf filletssurfsdisplayed或者鼠标点取去除的圆角min radius=输入尺寸findremove例2.一些小操作：1）去定点：Geomquick edit（快捷键F11）add/remove point 左为增加硬点，右为去除硬点2）合并点：Geomquick edit（快捷键F11）replace point 先选移动的点，再选固定的点3）去除线：toggle edge 选取去除的线，可多选4）测量：F4two points测两点距离5）延长面：surfaces editextend选需延长的面设置参数，选延伸到的面6）创建垂直面：surfacesdrag along vector选一条线选方向distancedrag+注2：经常使用盘是：Geom中的quick edit/line/surf/surf edit/defecture/solid/solid edit/midsurface等；1D中的rigids和rbe3等；2D中的ruled/automesh（2D网格划分）/qualityindex（用于检查网格）；3D中的solid map/tetramesh；Tool中的translate/reflect/project/count/numbers。四、网格划分心得：网格划分是有限元仿真的第一步，所有的计算均与网格上的节点有关，相关资料可参考有限元仿真实践原理学生参考书，网格主要分成两种：2D网格和3D实体网格，以及1D网格（1D网格一般是connector网格）。1）2D网格：主要参考hypermesh&hyperview高级实例中第四章，平时普遍使用于相同尺寸厚度的钣金件，抽完中面后用2D网格划分，切记一定是相同厚度。2）3D网格：主要参考hypermesh&hyperview高级实例中第五章和hypermesh&hyperview高级实例光盘中的视频讲解里的3150后的3D网格视频教程。其中，视频教程需认真看完，中间有许多细节处理方法，有利于往后的3D网格处理。3）1D网格：该部分主要参考hypermesh&hyperview高级实例中第六章的connector和彩印版本车身装配连接有限元模拟方法小节中的内容，尤其是后者较为实用。五、自由模态分析详细步骤（主要参考RADIOSS工程应用122137页，以下为补充nastran计算详细步骤）1.右键选择material和property给模型所有的部件附上单元材料属性；对于实体网格，赋予PSOLID单元属性；片体网格赋予PSHELL单元属性，且附上单元厚度T，单位为mm；需要的参数为弹性模量，泊松比，密度。2.以同样的方式，创建Load Collector，命名为eigrl，card image选择EIGRL的模态求解方法，并输入求解频率范围。3.以同样的方式，建立工况步Load step，命名为mode，分析类型Analysis type选Normal Modes表示采用模态法进行模态分析。4.设置控制卡片，点击hypermesh界面右下角Analysis中的control card进行控制卡设置，详细设置如下：1）SOL 103设置：Normal Modes表示进行模态分析求解2）PARAM设置：AUTOSPC YES 自动约束不相关自由度COUPMASS=1启动耦合质量计算POST=-1输出OP2结果文件3）Global_output_requests设置：勾选displacement输出位移结果勾选ESE输出应变能结果5.最后导出BDF计算文件提交NASTRAN计算即可算出该模型的模态参数，主要参考模态结果为一阶弯曲和一阶扭转模态结果。六、静刚度分析流程（主要参考RADIOSS工程应用1762页，以下为补充control card详细步骤）1.设置控制卡片，点击hypermesh界面右下角Analysis中的control card进行控制卡设置，详细设置如下：1）SOL 101：Analysis=statics2）PARAM设置：AUTOSPC，YES 自动约束不相关自由度COUPMASS=-1POST=-1输出OP2结果文件*INREL=-1Bailout=-13）Global_output_requests设置：displacement(plot)=allstress(plot)=all2.最后导出BDF计算文件提交NASTRAN计算即可算出该模型的模态参数，主要参考模态结果为一阶弯曲和一阶扭转模态结果。七、动刚度分析流程（主要参考RADIOSS工程应用139168页，以下为补充nastran计算详细步骤，以下步骤在彩印Nastran帮助文档中）1.打开hypermesh选择nastran入口2.打开或导入相应模型3.点击material创建材料1）type选择isotropic（各向异性）2）card image选择MAT1(defines the material properties for linear isotropic materials.)3）点击create/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松比）、RHO（密度）。例：E=2.07e5，NU=0.3，RHO=7.83e-9。4.点击properties创建属性1）二维模型type选择2D，card image选择PSHELL（壳单元），material选择刚才新建的材料。2）点击create/edit3）定义厚度T，单位是mm。5.创建material和properties后将其数据赋予模型。1）点击component2）由于是修改不是创建，左边点选update，再双击comps，选择相应的部件。3）双击property= 选择刚才新建的厚度属性。4）最后点击update。6.创建加载情况，点击load collector。1）加一个单位动态激励。创建名为excite的激励，点击create。2）加载单位激励。analysisconstraints确定加载力的方向。例如，X正方向加载激励，只需勾选dof1，且值为1。Load type选择DAREA，在图形上选择需要激励的点，最后点击create。3） 创建激励频率范围。创建名为tabled，card image为TABLED1，点击create/edit。设置TABLED1_NUM=2，x(1)=0，y(1)=1，x(2)=1000，y(2)=1。4）创建rload2目的是连接excite和tabled1。card image选择RLOAD2，点击create/edit。进入子页面后分别双击EXCITEID和TB选择excite以及tabled1。5）由于是采用Lanczos算法计算，创建eigrl，card image选择EIGRL，然后点击create/edit。V1和V2代表计算频率的范围，ND代表计算阶次。两种方法均可选择。6）创建响应求解的频率列表。创建frequency，card image选择FREQi，进入子页面后勾选FREQ1。F1是起始频率，DF是增量，NDF是次数。7.要设置一个集合用于输出结果。进入analysisentity sets，名字可以随便命名，card image选择SET，确定下面一行是entity：nodes，然后选择一个节点左为加载激励的节点，用于后续工作计算动刚度。8.设置工况loadsteps，将各种加载调用起来。1）创建名为subcase的loadcase，type选择freq.resp(modal)，勾选DLOAD并赋予rload2，METHOD(STRUCT)赋予eigrl，FREQ赋予frequency，点击create。如果有固定约束的话，还需勾选SPC赋予固定约束。9.设置control card。1）点击SOL，Analysis选择Model Frequency Response。2）点击PARAM勾选COUPMASS=-1，勾选G（结构阻尼）一般设为0.04，勾选POST=-1求解器代码。3）点击GLOBAL_OUTPUT_REQUEST，输出的是加速度勾选ACCELERATION，并勾选子选项SORTING，FORMAT，FORM。其中PHASE，option里选择前面设置的点集SET。10.导出BDF格式文件。11.用Nastran软件打开BDF文件。如果没有目标文件，可进入f06文件搜索“fatal”查看错误。12.用hypergraph软件打开pch文件。八、强度分析应用ABAQUS软件进行计算。Abaqus学习主要通过ABAQUS6.14超级学习手册，前十章较为适用。