搜索《有限元仿真實踐原理》1D網(wǎng)格劃分 (4)
2017-01-05 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在HyperMesh中劃分1D單元
1D單元執(zhí)行了有限元分析中的一個關(guān)鍵功能,因為它們可以被用來連接節(jié)點,連接不同的網(wǎng)格,傳遞載荷以及提供一個簡單快速的方法把對象連接起來。
1D單元有很多類型,從無限剛度簡單連接到可以計算應(yīng)力的復(fù)雜截面單元。
HyperMesh目前支持bar2、bar3、rigid links、rbe3、plot、rigid、rod、spring、weld、gap和joint這些1D單元。下列所示為不同單元類型及它們的作用。
? bar2: 支持復(fù)雜截面
? bar3: 支持復(fù)雜截面(bar3單元包含第三節(jié)點,支持二階梁單元)
? gap: 支持gap單元
? joint: 支持使用Safety Analysis Codes定義運動副
? plot: 支持用于顯示的單元
? rbe3: 支持NASTRAN RBE3單元
? rigid link: 支持多節(jié)點rigid單元
? rigid: 支持rigid單元
? rod: 支持簡單梁
? spring: 支持彈簧和阻尼器
? weld: 支持weld單元
同時HyperMesh也使用名叫connector的實體定義模型中零件或組件之間的相互連接。這些connector用于在模型中創(chuàng)建或?qū)崿F(xiàn)1D單元。
1D單元
使用1D單元時,遲早你會遇見下述單元類型:
? CROD
? CBAR
? CBEAM
簡單地說,CROD單元只支持(允許)拉伸和壓縮,但CBAR和CBEAM也允許彎曲。CBAR單元是CBEAM單元的簡化,用于結(jié)構(gòu)截面和屬性是常數(shù)且對稱的情況。CBAR單元要求剪切中心和中性軸重合。由于這個要求,CBAR單元不能用于會產(chǎn)生翹曲的結(jié)構(gòu),比如C型梁。CBEAM單元則沒有這個限制。
所以,CBEAM單元用于模擬各種“復(fù)雜”幾何形狀的截面。請務(wù)必注意,CBEAM單元中中性軸與剪切中心不重合。總而言之,這種單元需要對梁理論有較深的理解。
另外,我們推薦初學(xué)者使用OptiStruct庫中預(yù)先定義好的1D單元截面(假設(shè)你使用OptiStruct/RADIOSS作為你的有限元求解器)。使用OptiStruct庫中的截面的另外一個好處是用于后處理中應(yīng)力結(jié)果的應(yīng)力恢復(fù)點已經(jīng)定義好了。當(dāng)然,除了OptiStruct庫中定義好的截面,你也可以使用HyperMesh創(chuàng)建你自己的1D截面。
CROD單元
下面介紹創(chuàng)建CROD單元的大致流程。其中大部分步驟都可以應(yīng)用于CBAR和CBEAM單元。
這種單元只能“理解”拉伸和壓縮載荷。換句話說,CROD單元的節(jié)點只有移動自由度(但這種單元有扭轉(zhuǎn)剛度)。
怎么創(chuàng)建CROD單元
我們將會使用有限元求解器OptiStruct,請確認選擇對應(yīng)的User Profile。
你可以使用Rods面板,從手工創(chuàng)建CROD單元開始(有或沒有屬性都可以)。這個面板位于下拉菜單Mesh > Create > 1D Elements > Rods。
確認“element type”設(shè)置為CROD。在這個最簡單的例子中,通過點擊節(jié)點創(chuàng)建一個CROD單元。
當(dāng)然也存在其它選項允許一步創(chuàng)建多個CROD單元。比如,使用Line Mesh面板。這個面板位于下拉菜單Mesh > Create > Line Mesh。
再次確認單元類別設(shè)置為rod。
有可能新建的單元被顯示成CWELD單元(不是我們想要的)。
如果發(fā)生這種情況,那么需要更新“element type”?？梢酝ㄟ^使用Element Type面板完成,位于下拉菜單Mesh > Assign > Element Type。
把單元類型設(shè)置為rod= CROD,然后選擇對應(yīng)的單元并點擊update。
到目前為止單元信息還不完整,比如還沒有截面數(shù)據(jù)。所以CROD單元被顯示成一條“線”:
推薦使用
HyperBeam創(chuàng)建面板單元截面屬性,HyperBeam面板位于菜單欄的Properties>HyperBeam(也在1D欄>HyperBeam)
在HyperBeam面板中選擇standard section子面板:
如前所述,在OptiStruct中可利用現(xiàn)成的橫截面。因此,確保在standard section library中激活OPTISTRUCT。在可用的橫截面清單(standard section type:)中,選取一個感興趣的。上面的這個設(shè)置為Rod(Box,H等類型也可以)。注意,“Rod”是橫截面的名字-并沒有關(guān)于1D單元的任何說明。
點擊create按鈕,啟動HyperBeam,可交互式的更改桿橫截面的半徑。
注:所有與此橫截面相關(guān)的信息,比如面積、慣性矩等都已自動計算并列在HyperBeam右側(cè)欄中。這些信息存儲為“beamsection”集合中(在此命名為rod,列在左側(cè)欄中)。隨后,這個beamsection將會被集成到強制性地屬性集合中。復(fù)雜嗎?并不復(fù)雜,正如你所見……
本章節(jié)選自《有限元仿真實踐原理》
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