结构强度分析

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采用四边形网格对面进行划分
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2）、划分网格
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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 弹性模量E 泊松比μ 密度ρ
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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。
2、求解设置
首先要对分析的模型进行约束（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
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Abaqus结构输入结构文件
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3、后处理
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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：
1、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，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
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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
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➢ 创建载荷步
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➢ 设置完以上各参数后，进行求解，可以用Hypermesh自身所带的求解 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）
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。
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
•
(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％。
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2D>automesh>surf进行面网格划分
： 面）这里以HYPERMESH为例介绍一下
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HYPERMESH界面
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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）； ➢ 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。
（kpa）
（kg/mm3）
钢
2.1*108
百度文库
0.30
7.8*10-6
玻璃 6.9*107
0.30
2.5*10-6
胶
1.52*104
0.49
1.0*10-6
•
设置完各项材料属性之后，对模型进行网格划分－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。
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
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： 改善单元质量大致有以下三种方法
（1）.Quality Index>edit
（2）.Quality Index>optimize
（3）.2D/3D>smooth
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输出尾缀为.inp的文件，最后在求解软件中读入输出文件，
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Nastran结构输入结构文件
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结构强度分析
• 有限单元法是一种数值解法，可概括为“先分后合”或“化整为零又 积零为整”。具体地说就是将连续的求解区域离散为一组有限个﹑且 按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。使其只在有限个指定的 节点上相互连结；然后对每个单元选择一个比较简单的函数，近似表 达单元的物理量（如单元的应力或位移),并基于问题描述的基本方程 建立单元节点的平衡方程组；再把所有单元的方程集成为整个结构力 学特性的整体代数方程组；最后引入边界条件求解代数方程组而获得 数值解，如结构的应力分布和位移分布等 有限元法是在力学模型上近似的数值方法，其近似性表现在2个方 面： 1）单元与单元之间只通过节点连接，力通过节点传递 2）每个单元上物理量的分布规律是近似假定的
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
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1）、导入模型
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➢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：
• 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；
• 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 software
Pre-Process (create model in HyperMesh)
Solve using Altair OS/FEA within
HyperMesh or use another FEA solvor
Translate results file with HyperMesh
results translator
Post-process (view results in
HyperMesh)
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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…………
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