HyperWorks基础教程

1HyperWorks基础培训作者：汪谟清校核：李戈操安徽合力新技术研究所CAE室HyperWorks基础培训1、HyperMesh基础知识介绍1）单元类型介绍2）常用基础操作介绍3）网格划分技巧介绍2、Optistruct求解器分析步骤介绍1）静力学结构分析2）模态分析3）优化分析4）疲劳分析HyperMesh基础知识介绍1、三维模型的导入1）iges格式导入的模型是面的形式，其他的格式导入的为体的形式。2）模型导入之后，可能存在缺陷，这就需要几何修补，几何修补主要操作有：1）geom---defeature和quickedit3）中面的抽取Geom——Midsurface4）单位制的问题，HyperWorks没有具体的单位，应当保持单位的一致性5）模型的分批导入，这需要在三维软件里装配好，也即确定好几何模型的相对位置。分批导入有利于网格的分批划分。HyperMesh基础知识介绍划分好网格的有限元模型的导出一个很大的模型，网格划分的工作量很大，所以，这部分工作往往是多个人同时进行的，每个人负责某一部分的网格的划分，网格的位置是由导入的模型的各零部件的位置决定。所以每一个人划分好单个零件的网格之后，就可以导出，这个网格的位置与零件在装配体中的位置是一致的，导出时只要导出网格单元，而不需要导出几何。这样将划分好网格的所有零件同时导入，他们的位置完全与装配体一致，然后将建立每个零件的连接关系即可。这样就可以加快工作效率。HyperMesh基础知识介绍HyperMesh基础知识介绍Components：1）存放导入模型的几何、包括形状、尺寸、位置等2）对导入模型划分网格、该网格存放在里面。提示：导入的模型划分好网格后，该网格到底存放在哪一个Components里面。软件自动设置为存在当前Components里面，所以，在对某一零件进行网格划分时，先将要划分网格的该零件设置为当前Components。当然，对于那些相同特征（如：采用单元平移、映射得到的单元网格，所有的RBE2单元、焊接单元、螺栓连接单元等）都可以放在一个自己新建的Components里面。这样有利于查找和修改，也便于整个模型的整理。HyperMesh基础知识介绍移动修改单元的Components首先将当前的Components转化为需要的Components。点击dest将选择需要的Components。然而，默认情况下是当前Components，所以你先转化了Components之后，这里出现的就是需要的Components，直接操作即可。HyperMesh基础知识介绍Properties操作1）在建立Properties之前，首先建立Material(对于1D、2D、3D都需要)（也可以在之后建立），将分析模型中所涉及到的所有材料全部先建立好，设置好参数。2）对于1D单元，如梁单元，还需要建立梁单元的横截面形式，对于那些将螺栓、销等简化为梁的形式的零件很有用。后面将详细讲解1D单元的建立方法。单元类型介绍一、1D和0D单元二、2D和3D单元单元类型介绍单元类型介绍Mass单元通过在质心位置的节点上赋予一质量来模拟零件的质量。如：在不考虑轮胎受力情况下其应力的情况，也即不考虑轮胎受力后的反应。可将轮胎的总质量按照用质心处节点赋予质量来模拟。单元形式主要有：Conm1：在某节点定义质量矩阵Conm2：某节点定义质量。这个最常用。单元类型介绍RBE2、RBE3单元首先分析两者的区别：主要是“主点”与“从点”的区别。RBE2的建立方法：1D----rigids，通过选择一些节点，就可以建立了。同时，可以定义改RBE2的约束。RBE3的建立方法：1D----RBE3，采用相同方法建立。单元类型介绍左图是错误的右图是正确的单元类型介绍Bars单元和Rob单元区别：Bars可以用来模拟梁的弯曲，而Rod只能模拟承受“拉伸和压缩”的受力分析。对于Bars单元，必须建立梁的横截面。横截面的建立：1D——HyperBeam——standardSectionHyperBeam的操作：单元类型介绍首先，梁截面的方向Y、Z已经由建立横截面时确定了，这里需要确定的就是在CBeam处确定坐标方向，当然该坐标轴方向的Y、Z方向将与横截面的Y、Z方向是一致的。nodeA与nodeB确定了X轴的方向，方向为A到B。在nodeA附近选择一个directionnode，该node将与nodeA决定另一方向。（在directionnode下面的按钮，你选择的是Ydirection那么就决定了Y方向，如果你选择了Zdirection那么就决定了Z方向），方向为nodeA指向node。单元类型介绍Spring(弹簧、阻尼器的建立)Cdamp1——需要另外建立一个Properties，然后输入阻尼值。Cdamp2——不需要建立Properties，直接可以输入阻尼值。CELAS1——需要建立Properties，建立弹簧CELAS2——不需要建立properties。要建立三个方向（X、Y、Z）的刚度弹簧，就需要建立在同一个位置建立三个弹簧，因为弹簧的建立时，只能对某一个方向建立弹簧。阻尼器的建立：1D——spring，当然必须先将ElementTypes选择为CDAMP2或CDAMP1。单元类型介绍弹簧的建立方法：选择不同的两个节点建立，这个比较简单，不予介绍。在某一个节点处，创建另一个节点，通过这两个点建立弹簧。这里介绍（2）的操作过程：GEOM——Nodes——Typein选中已有的某一节点A，左键点击该节点，然后点击“asnode”，点击“Createnode”返回即在节点A创建了一个节点由于这两个节点重合于一处，不做任何操作是无法看出这两个节点的。所以必须使用工具使之清楚查看这两点，才能建立Spring。因为建立Spring需要两个节点。按O键（Operation）——Graphics——点击右侧的Coincidentpicking单元类型介绍Gap单元间隙伪单元（gap单元）能较好的反应“大面积接触区域性”的特点，提高求解的精度。Gap单元在有限元接触问题中易于建模，且gap单元易于理解，即把gap单元看作是线性弹簧。通过周围单元的刚度来确定Gap单元的弹性刚度K。单元类型介绍采用不同的单元，计算结果是有差异的！例如：150mm长、2.5mm宽、5mm高的悬臂梁端面施加5N的集中载荷。材料：E=70GpaU=0理论计算结果：自由端挠度为3.09mm单元类型介绍单元选择一般规律：单元类型的选择要与单元变形的形式相对应，才能得到很好的结果。面单元最好采用长方形单元（rectangularquad）根据具体情况选择一阶单元还是二阶单元。一般情况，对于弯曲、扭转的情况采用二阶单元，计算结果更理想。而对于拉压的情况，两者的计算结果相差不大，但是二阶单元由于节点数增多，计算时间将增加。对于采用三维实体单元进行计算的有限元模型，单元网格最好是要采用完全规则的六面体单元。对于无法用六面体单元网格的实体，应采用二阶的三角形单元进行分析。常用基础操作介绍Shift+F2删除临时节点F3节点重合操作Shift+F3检查同一边上节点是否重合（边上节点重合）F4点或节点距离测量、添加中间节点。确定圆心Shift+F4单元、节点、几何等的平移F5隐藏（对于网格出现问题是，有利于检查）F7对节点进行操作Shift+F7投影操作F8建立节点Shift+F9切割操作F10网格检查F11quickedit（快速编辑）主要用来几何操作F12网格划分Q键单元（网格）优化常用基础操作介绍（1）集合的建立（sets）在计算多种工况时，由于约束或载荷区域有多种可能，这时可以将这些所需要的区域设置成一个集合，而每次加载时直接选择该集合即可。这样就很方便的进行加载或约束了。如建立中间加载区域、整个平面加载区域、偏载区域、轴约束等等都可以通过建立集合来方便的进行加载。建立集合（Sets）：Analysis——EntitySets常用基础操作介绍1、载荷和约束载荷和约束都是通过Loadcollector来进行建立的。但是载荷与约束必须放在对应的loadcollector。这就要求当前的loadcollector为要与之相对应。提示：经常出现的错误就是将载荷与约束放在了同一个loadcollector里面了，这在计算时将出现错误信息。2、同一有限元模型可能存在多个载荷（即多个loadcollector）并且同一有限元模型的约束位置的约束自由度是不相同的。但是在建立Loadstep时，只能选择一个载荷和一个约束。这些问题将如何处理？常用基础操作介绍多个载荷的组合首先采用一般方法建立多个载荷，如：Grave、fullpl-load、load-midd。然后将这些载荷进行关联。选择Cardimage为Load，并进入edit对话框。常用基础操作介绍这里s、s1（）为系数；l1（）为先前建立的loadcollector这样关联起来的load就可以将多载荷带入loadstep了。但是对于约束，同一有限元模型的不同位置处的不同约束不能通过上面的类似方法进行操作。常用基础操作介绍力的加载（1）采用Rbe3，在需要的区域处作一个Rbe3，将总力作用到Rbe3上，通过Rbe3将总力分配到各个节点上。（2）采用force加载。可以将该区域的所有节点设置为一个集合Sets，并且计算出每个节点受力大小。以该值作为所加力的大小。但是，如果该区域的网格重新划分了，那么就要重新加载。（3）采用Pressure（压力）加载。力施加的是节点，而压力施加的是单元。这里同样可以将区域的单元作为一个Set。同样，网格重新划分时加载也要更新。F总压力区域面积F总每个节点受力大小区域内总节点数常用基础操作介绍（4）采用Map方法如果载荷是作用在几何上，那么网格重新划分与其无关。但是应作另一操作。即将几何上的载荷Map到已划好网格的对应区域的单元上。Analysis——LoadonGeom——选择想要的载荷，然后点击MapLoads即可。常用基础操作介绍约束的建立约束的建立步骤：1、首先将需要约束的位置全部约束为6个自由度，必须是所有要约束的位置同时建立约束，而不是分别建立。2、然后通过Updata来修改约束，使得所有约束满足要求。3、如果建立的约束在界面上没有显示，可能有几个原因：1）如下图的labelconstraints选项没有被勾选；2）spc的loadcollector单元被隐藏。常用基础操作介绍1、焊缝的处理，通常采用的方法有：1）通过rbe2进行连接；2）节点重合处理；3）采用梁单元来模拟焊缝。2、模型的运动关系的处理：通常是通过rbe2和梁单元共同来模拟，通过释放自由度来实现运动关系。3、力的加载区域的建立：一般是通过平移节点来得到需要的区域大小网格划分技巧介绍1、巧用F7修改倒角处网格，另将节点拉直在一条直线上，再对其他区域进行网格重划，得到较好的网格质量。2、shift+F7进行网格的投影（平面、曲面、线）3、shift+F4和reflect进行相同几何的网格复制4、采用detach对局部区域的网格remesh，保持另一部分的网格不受影响5、采用rule、elementoffset、editelement等来修补缺失的单元网格6、对于T型的结构，可以通过节点重合来模拟焊接，而对于平行面的网格，最好通过Rbe2连接模拟焊接。7、通过spin功能建立旋转的网格，这对于厚度变化的实体有很大的作用静力学分析静力学分析属于线性分析，进行静力学分析时需要的条件只有：1、约束卡片2、载荷卡片静力学分析既然是线性分析，那么就符合线性的性质。对于分析结果可以进行线性叠加。如：在相同模型和约束的条件下，5N载荷作用下的分析结果+10N载荷作用下的分析结果=15N载荷作用下的结果模态分析模态分析所需要的条件如下图所示：1、约束卡片2、模态提取卡片模态提取卡片EigenvalueExtraction（特征值提取），在