《结构强度分析精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构强度分析精选文档.ppt（22页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、结构强度分析本讲稿第一页，共二十二页本讲稿第二页，共二十二页有限元分析可分为三个步骤，即有限元分析的前处理、有限元分析的计算和有限元后处理。Hypermesh是一个高性能的有限单元前、后处理器。具有很高的速度、很好的适应性和可制造性，并且对模型规模没有限制。与其他CAE软件有很好的接口，在进行前处理之前首先选择求解器，如下本讲稿第三页，共二十二页Hypermesh中主要完成：前处理、求解设置和后处理。其流程如下所示：Design in CAD softwarePre-Process(create model in HyperMesh)Solve using Altair OS/FEA with
2、inHyperMesh or use another FEA solvorTranslate results file with HyperMesh results translatorPost-process(view results in HyperMesh)本讲稿第四页，共二十二页1、前处理、前处理 首先将CATIA的数模保存为.igs(面）或.model/.stp（体）格式的。然后将这种格式导入到ANSYS/HYPERMESH中进行网格划分。一般来说由于底盘设计的部件厚度都不是很大。厚度小于5mm的部件可用壳单元来划分网格，但必须使有限元网格位于模型的中面上，因而需要首先提取模型中面，
3、厚度大于5mm的部件，如果模型比较规则，建议使用六面体单元划分，使用六面体可以降低网格数量，提高分析精度；在有限元中可以当作壳单元来处理所以要抽取数模的中面）这里以HYPERMESH为例介绍一下：本讲稿第五页，共二十二页 HYPERMESH界面Macro MenuParament menuMain Menu areaPageHeader Line本讲稿第六页，共二十二页 1）、导入模型）、导入模型本讲稿第七页，共二十二页 导入模型之后，对模型进行相应的处理（缝合相邻的边，清除多余的面等等最终目的将几何形状变的规则，为划分网格服务）。几何简化主要是修改或者去除几何结构中不太重要的短边、小曲面、小
4、倒角、小圆角，以及其他影响网格分布但对分析结果影响不大的结构，以保证网格生成器能够成功的划分出有限元网格，同时也可以避免非重要部位的局部网格过细致使计算经济性不高。本讲稿第八页，共二十二页2）、划分网格）、划分网格 在划分网格之前需要对材料的各中属性进行指定（针对材料采用的单元类型（shell181)、弹性模量、泊松比、实常数等等）材料材料 弹性模量弹性模量E 泊松比泊松比 密度密度 （kpa）（kg/mm3）钢钢 2.1*108 0.30 7.8*10-6 玻璃玻璃 6.9*107 0.30 2.5*10-6 胶胶 1.52*104 0.49 1.0*10-6 设置完各项材料属性之后，对模型
5、进行网格划分划分网格是一道比较重要的工序，网格质量的好坏会影响分析的精度。一般来说网格划分的越密越细越好。但是网格数量太多机器运行时间就越长，对机器的配置要求也越高。划分规则划分规则:(1)SHELL至少2排以上，SOLID单元在厚度方向上至少为2排以上，(2)板料圆角处的处理方法：用不少于5个单元处理，否则将造成应力梯度过大，影响分析准确性。也就是说某个单元应力很大，隔壁单元应力很小，则应力下降过快，准确性差；(3)防止集中出现翘曲单元和三角形单元的区域；(4)应力比较集中区域单元应尽可能规则并细化，在粗细网格之间应有过渡单元；(5)三角形单元数不能超过单元总数的10。本讲稿第九页，共二十二
6、页2Dautomeshsurf进行面网格划分本讲稿第十页，共二十二页采用四边形网格对面进行划分本讲稿第十一页，共二十二页划分完网格后需要对网格质量进行检查（纵横比、扭角、歪曲角、弦差、Jokebian 比率）在用有限元方法进行强度分析时，为了提高分析精度和计算效率，在 建立有限元模型时，单元应该满足以下要求：翘曲度：150以内（用来度量非平面度）；长宽比：5:1以内（用来度量单元的最长边与最短边的比例）；歪斜度：60以内（用来度量单元的歪斜度）雅可比值：不小于0.6（用来度量实际单元形状与相应该类型单元的理想形状之间的差异，雅可比值取值范围是0.0到1.0，其中1.0代表是一个理想形状的单元）
7、；单元夹角：在四边形单元中夹角范围控制在（45，135），在三角形单元中夹角控制在（20，120），TRIA（25，120）；四面体单元的塌陷度：不低于0.5。（确定一顶点到该顶点相对的底面的距离和该底面的面积）；单元锥度（TAPER）不大于0.5。本讲稿第十二页，共二十二页图中黄色代表网格质量比较差，红色的代表网格质量最差，需要改善他们的质量本讲稿第十三页，共二十二页改善单元质量大致有以下三种方法：（1）.Quality Indexedit（2）.Quality Indexoptimize（3）.2D/3Dsmooth本讲稿第十四页，共二十二页2、求解设置、求解设置 首先要对分析的模型进行约
8、束（一般对固定（焊接的地方）约束其6个自由度。模型约束好之后就要对模型进行加载（数组载荷、函数载荷、常数力、力矩、压力等）载荷定义完之后就需要设置载荷步和输出控制本讲稿第十五页，共二十二页加载完之后需要设置一些求解参数：求解类型：结构静力学分析线性分析：静态强度分析、特征值屈曲分析 非线性分析：塑性分析、蠕变分析、膨胀分析、大 变形分析、大应变分析、接触分析、非线性屈曲分析结构动力学分析瞬态动力学分析、模态分析、谐响应分析、随机振动响应分析、谱分析热分析电磁场分析流体动力学分析声场分析压电分析耦合场分析本讲稿第十六页，共二十二页创建载荷步设置完以上各参数后，进行求解，可以用Hypermesh自
9、身所带的求解器optistruct，由于Hypermesh求解功能不强，它只能处理比较简单的静态和模态分析，一般用作前后处理。因此我们就需要寻求比较专业的求解软件，处理完后借助于其他软件的接口，导入到求解软件（nastran、ansys、abaqus、lsdyna（碰撞）、modflow、fluent（流体）等）中进行求解计算 我们公司用的比较多的求解器：nastran（线性）、Abaqus（非线性）本讲稿第十七页，共二十二页针对线性问题：Nastran求解器，在Hypermesh中点击 输出尾缀为.dat的文件，最后在求解软件中读入输出文件，针对非线性问题：Abaqus求解器：输出尾缀为.inp的文件，最后在求解软件中读入输出文件，本讲稿第十八页，共二十二页Nastran结构输入结构文件本讲稿第十九页，共二十二页Abaqus结构输入结构文件本讲稿第二十页，共二十二页3、后处理、后处理运行结束后将生成的结果文件导入到Hyperview或直接在别的求解软件中进行后处理。这里以Hyperview为例：本讲稿第二十一页，共二十二页 最后结合一个实例将静态分析和模态分析具体步骤演示一下本讲稿第二十二页，共二十二页