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支架瞬态动力学分析方法与应用

时间:2023-11-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:用HyperGraph来观察在瞬态动载荷作用下的支架变形特性。支架底部的两条腿将被约束。直接瞬态分析总共运行4s,被分成800个增量。图8-1 支架的有限元模型图8-2 载荷增加的时间变化曲线建立一个直接瞬态动力学分析的步骤如下。运行直接瞬态动力学分析。创建载荷步,执行直接瞬态分析单击Setup→Create→LoadSteps,打开LoadSteps面板。这样就创建了一个工况,为直接瞬态动力学分析定义了载荷和边界条件。这个参数用来为直接瞬态动力学分析指定相同的结构阻尼系数。

支架瞬态动力学分析方法与应用

在本例子中将学习在RADIOSS(bulk)中对一个支架模型(见图8-1)进行直接瞬态动力学分析。用HyperGraph来观察在瞬态动载荷作用下的支架变形特性。

支架底部的两条腿将被约束。瞬态动载荷施加在顶部的栅格交叉点处,沿Z轴的负方向围绕孔中心的支架的平面。加载随时间变化的曲线如图8-2所示。直接瞬态分析总共运行4s,被分成800个增量(时间步长为0.005s)。模型同时也考虑到了结构阻尼。集中质量单元定义在spider的中心位置并输出孔中心位置上z方向的位移。

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图8-1 支架的有限元模型

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图8-2 载荷增加的时间变化曲线

建立一个直接瞬态动力学分析的步骤如下。

(1)建立随时间变化的动载荷。

(2)建立瞬态分析的时间步长。

(3)建立包含上边所定义所有必须要的载荷的工况。

(4)定义结构的阻尼以及输出要求。

(5)运行直接瞬态动力学分析。

(6)使用HyperGraph进行后处理。

978-7-111-41577-0-Chapter08-17.jpg启动HyperMesh并且设置RADIOSS(Bulk Data)用户配置文件

(1)启动HyperMesh,弹出一个User Profiles对话框。如果没有弹出,可以从工具栏中的Preferences下拉菜单进入。

(2)在User Profiles对话框中选择RADIOSS。

(3)在右端的扩展列表中选择Bulk Data,单击OK按钮

978-7-111-41577-0-Chapter08-18.jpg打开有限元模型文件bracket_transient.hm

(1)在File下拉菜单中单击open,弹出open model窗口。

(2)在光盘中找到bracket_transient.hm文件并打开。

978-7-111-41577-0-Chapter08-19.jpg建立TABLED1(用来确定随时间变化的动载荷)

(1)单击Load Collectors按钮978-7-111-41577-0-Chapter08-20.jpg,选择create子菜单。

(2)单击loadcol name=输入tabled1。单击color,在调色板中选择一种颜色。

(3)单击card image=,在弹出的菜单中选择TABLED1,如图8-3所示。

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图8-3 创建TABLED1卡片

(4)单击create/edit。

(5)单击TABLED1_NUM=并输入4,然后按〈Enter〉键。这样就可以保证TABLED1有4个x和4个y输入。

(6)XAXIS和YAXIS都设置成LINEAR,分别在x(i)和y(i)中输入如下值,如图8-4所示。

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图8-4 设定TABLED1卡片参数

(7)单击return返回Load Collectors菜单,这样就创建了加载随时间变化的载荷集TABLED1。

978-7-111-41577-0-Chapter08-23.jpg建立TSTEP(瞬态时间步长确定了计算求解点和结果输出的时间间隔)

(1)单击loadcol name=并输入tstep。单击color,在调色板中选择一种颜色。

(2)单击card image=,在快捷菜单中选择TSTEP,如图8-5所示。

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图8-5 创建TSTEP卡片

(3)单击create/edit。

(4)单击TSTEP_NUM=并输入1,然后按〈Enter〉键,这样就出现了NTSTEP的N、DT和[NO]输入区域。

(5)在N下输入800,这就指定了时间步的数目。

(6)在DT下输入0.005,这就制定了时间增量。

这样加载的总时间就是800×0.005=4s。注意NO的默认值是1.0,这是输出所要求的时间步。

(7)单击return返回Load Collectors菜单。

978-7-111-41577-0-Chapter08-25.jpg建立DAREA确定在支架上表面的作用力

(1)单击loadcol name=,输入darea。单击color,在调色板中选择一种颜色。

(2)单击card image边上的切换按钮,选择no card image。

(3)单击create,然后单击return退出面板。

(4)单击BCs→Create→Constraints,打开Constraints面板。

(5)单击nodes,从弹出的菜单中选择by sets。

(6)选择force并单击select,这样就选中了属于force集合的节点。

(7)选中dof3复选框

(8)在dof3复选框后面的文本框中输入-1500

(9)单击load types=,选择DAREA,单击create。这样就创建了施加所选择节点上沿Z轴负方向的1500个单位的力,如图8-6所示。

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图8-6 创建DAREA激励

(10)单击return返回到主面板。

978-7-111-41577-0-Chapter08-27.jpg创建TLOAD1(瞬态激励)

(1)单击Load Collectors按钮978-7-111-41577-0-Chapter08-28.jpg

(2)单击loadcol name=,输入tload。单击color,在调色板中选择一种颜色。

(3)单击card image=,在弹出的菜单中选择TLOAD1,如图8-7所示。

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(4)单击create/edit。(www.xing528.com)

(5)双击EXCITEID并选择DAREA载荷集。

(6)双击TID,选择先前所创建的载荷集TABLED1(确定加载的时间历程)。

这种激励可以施加载荷(力或者力矩)、强制的位移、速度或者加速度。TLOAD1卡片信息的[TYPE]区域确定了载荷的类型。默认的类型是load。

(7)单击return返回到主面板。

978-7-111-41577-0-Chapter08-30.jpg创建载荷步,执行直接瞬态分析

(1)单击Setup→Create→LoadSteps,打开LoadSteps面板。

(2)单击name=,输入transient。

(3)切换type选择transient(direct)。

(4)选中SPC复选框,单击SPC=,选择先前创建的载荷集SPC。

(5)选中DLOAD复选框,单击DLOAD=,选择先前创建的载荷集TLOAD。

(6)选中TSTEP复选框,单击TSTEP=,选择先前创建的载荷集TSTEP。

(7)注意,TIME/FOURIER切换设置为TIME。

(8)单击create,单击return。

这样就创建了一个工况,为直接瞬态动力学分析定义了载荷和边界条件

978-7-111-41577-0-Chapter08-31.jpg为瞬态动力学分析创建阻尼参数

(1)单击Setup→Create→Control Cards,进入Control Cards面板。

(2)单击next进入更多的卡片。

(3)单击PARAM定义参数卡片。

(4)选中G复选框,单击G_V1输入0.2。这个参数用来为直接瞬态动力学分析指定相同的结构阻尼系数。

(5)选中W3复选框,单击W3_V1输入300。在瞬态分析中,这个参数用来将结构阻尼转换为等系粘性阻尼。

(6)单击return。

978-7-111-41577-0-Chapter08-32.jpg为瞬态动力学分析创建输出要求

(1)单击GLOBAL_OUTPUT_REQUESTS→DISPLACEMENT。

(2)保持FORMAT(1)下方的区域空白。

(3)在FORM(1)选择BOTH。

(4)在OPTION(1)选择SID,出现一个黄色按钮SID。单击SID并选择center,单击return。该节点集(set)表示孔中心节点395,该节点和质量单元相连。

(5)单击next找到OUTPUT。

(6)在number_of_outputs下输入2。

(7)在KEYWORD选择H3D和HGTRANS。

(8)两个选项的FREQ都选择ALL。

(9)单击两次return退出Control Cards面板。

978-7-111-41577-0-Chapter08-33.jpg运行直接瞬态动力学分析

(1)进入Analysis页面中的RADIOSS面板。

(2)单击Save as。

(3)选择保存文件的路径并输入文件名bracket_transient_direct.fem。

(4)单击Save。

(5)将export options切换到all,run options切换到analysis,memory options切换到memory default,然后单击RADIOSS提交任务。

写入目标的默认文件夹有如下文件。

(1)bracket_transient_direct.html:分析的HTML报告,包含一些问题描述和分析结果列表。

(2)bracket_transient_direct.out:RADIOSS输出文件,包含问题描述的详尽信息,优化的问题设定,估计运行时所需内存和硬盘的空间,每一步优化迭代和计算时间的信息,为每一个警告和错误重新检查文件。

(3)bracket_transient_direct.h3d:HyperView压缩的二进制结果文件。

(4)bracket_transient_direct_tran.mvw:HyperView session文件。该文件仅在瞬态分析完成时创建。该文件自动创建位移、速度和加速度图。

(5)bracket_transient_direct.stat:分析过程的摘要,为整个分析过程提供每一步的CPU信息。

978-7-111-41577-0-Chapter08-34.jpg查看节点395的后处理位移结果

(1)在RADIOSS面板中单击HyperView按钮,启动HyperView。

(2)在下拉菜单中单击File→Open→Sessions。

(3)在输出结果目标文件中选择HyperView Session文件bracket_transient_direct_tran.mvw,将出现如图8-8所示的提示。

(4)单击Yes。

(5)单击Close关闭信息窗口。

这个文件自动地为位移结果创建平面图

(6)单击Curve Attributes按钮978-7-111-41577-0-Chapter08-35.jpg,关闭曲线X Trans和Y Trans。可以通过单独选择曲线(XTrans和YTrans),然后单击线的属性Off来完成,如图8-9所示。

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图8-8 删除当前session中的数据

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图8-9 瞬态响应分析后处理

(7)单击按钮978-7-111-41577-0-Chapter08-38.jpg使节点395在Y轴有合适的大小(如Z向位移),如图8-10所示。

(8)也可以改变线的颜色或者曲线的属性。

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图8-10 三脚架中心集中质量的Z向位移时间变化曲线

从图8-10可以看出,当在Z轴负方向加载时,节点395的位移也是在Z轴的负方向。因为模型中有结构阻尼,所以位移逐渐消失。

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