《有限元仿真實踐原理》1D網格劃分 (4)

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯網

在HyperMesh中劃分1D單元

1D單元執行了有限元分析中的一個關鍵功能,因為它們可以被用來連接節點,連接不同的網格,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力的復雜截面單元。

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: 支持復雜截面

? bar3: 支持復雜截面(bar3單元包含第三節點,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用于在模型中創建或實現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,用于結構截面和屬性是常數且對稱的情況。CBAR單元要求剪切中心和中性軸重合。由于這個要求,CBAR單元不能用于會產生翹曲的結構,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“復雜”幾何形狀的截面。請務必注意,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,我們推薦初學者使用OptiStruct庫中預先定義好的1D單元截面(假設你使用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力結果的應力恢復點已經定義好了。當然,除了OptiStruct庫中定義好的截面,你也可以使用HyperMesh創建你自己的1D截面。

CROD單元

下面介紹創建CROD單元的大致流程。其中大部分步驟都可以應用于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單元的節點只有移動自由度(但這種單元有扭轉剛度)。

怎么創建CROD單元

我們將會使用有限元求解器OptiStruct,請確認選擇對應的User Profile。

你可以使用Rods面板,從手工創建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”設置為CROD。在這個最簡單的例子中,通過點擊節點創建一個CROD單元。

當然也存在其它選項允許一步創建多個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)。

如果發生這種情況,那么需要更新“element type”。可以通過使用Element Type面板完成,位于下拉菜單Mesh > Assign > Element Type。

把單元類型設置為rod= CROD,然后選擇對應的單元并點擊update。

到目前為止單元信息還不完整,比如還沒有截面數據。所以CROD單元被顯示成一條“線”:

推薦使用

HyperBeam創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-并沒有關于1D單元的任何說明。