运用hypermesh进行模态分析

1 引言

系统的模态参数（模态频率、模态阻尼、振型）对系统的动态分析和优化设计具有实用价值。通常由试验模态分析和计算模态分析两种方法。但由于受实验条件和时间的限制，组织实施往往比较困难，而且在测量次数，测量数据的处理准确性方面也难以得到充分的保证,在设计阶段难以实现。基于虚拟样机技术的虚拟实验方法在履带车辆箱体类零部件模态参数测量方面在设计阶段就能为方案优化提供指导，缩短产品开发周期，节省费用。因此，开展在虚拟环境下测试箱体类零部件的模态参数研究与探讨并扩展其应用具有重要意义。本文以某型履带车辆传动箱设计为例，应用HyperMesh为前处理软件，对其进行了有限元网格的划分，进而对箱体的模态进行了分析。

2 箱体有限元模型的建立及模态分析

首先依据传动箱体的尺寸，建立箱体的三维实体模型。利用HyperMesh对传动箱体的实体模型进行有限元网格划分，箱体的材料为铝合金，其密度为

2.66e33kg/m3，泊松系数为0.31，杨氏模量为7.7e72N/m2，强度极限为176.4MPa。整个箱体共划分76151个4面体单元，22262个节点。在此过程中，还必须考虑到箱体有限元模型建立后与各传动轴之间的连接，即柔性体与刚体间的连接。传动箱各轴都是通过轴承与箱体连接的，笔者在有限元模型中应用多点约束（MPC，Multi-point Constraint）来模拟轴承的作用。所谓多点约束是将某节点的依赖自由度定义为其他若干节点独立自由度的函数。多点约束可以用于不相容单元间的载荷传递，表征一些特定的物理现象，比如刚性连接、铰接、滑动等。笔者在箱体有限元模型中各轴孔的中心点处建立一个虚拟杆单元，如图1所示。轴孔内表面各节点的自由度则依赖于对应的虚拟杆单元。各传动轴与箱体间的约束也是在对应的虚拟单元处建立，各传动轴上的作用力则通过相应的虚拟杆单元和多点约束作用于箱体之上。文中建立的包括轴承模型的传动箱箱体有限元模型如图2所示。

图1 多点约束模型

图2 传动箱体有限元模型

模态分析的实质，是一种坐标变换。其目的在于把原物理坐标系统中描述的响应

向量，放到所谓“模态坐标系统”中来描述，这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。采用Craig-Bampton方法对箱体进行模态分析，则箱体的自由度可表示为：

式中uB 为边界自由度，uI为内部自由度，ΦIN和ΦIC分别表示主模态阵和约束模态阵，I、0分别表示单位阵和零矩阵，qN和qC分别表示对应主模态和约束模态的模态自由度。

此时对应的箱体模态刚度矩阵和质量矩阵可表示为：

式中下标I、B、N、C分别表示内部自由度、边界自由度、主模态和约束模态。KBB表示凝聚掉内部自由度的广义刚度矩阵；KⅡ表示固定边界自由度的广义刚度矩阵。KBB和KⅡ则分别表示对应自由度的广义模态质量矩阵。

由于传动轴通过轴承对箱体的作用载荷可以简化为分布式载荷，则可将运动学方程

利用模态矩阵Φ转换到模态坐标q下，经简化得：

式中f为求得的投影到模态坐标下的载荷矢量，即模态力。

首先使用OptiStruct对传动箱箱体的模态进行分析，其结果如图3所示。计算所得各阶线性模态的振动频率见表1所示计算所得各阶线性模态的振动频率见表1所示。

表1 传动箱各阶模态固有频率

图3 传动箱体模态图

3 结论

由于箱体是固定在动力仓底甲板上的，而且内部齿轮传动系统与发动机输出轴及变速箱输入轴相连接，因此必然受到外部振动的激振，只要箱体所受激振频率与箱体固有频率吻合，就会产生共振，这是在设计阶段就要避免的，否则，箱体的寿命与可靠性都会受到影响，整个系统可能无法正常工作。

由于该履带车辆发动机转速为1 000～2 000r/min时，基频在16.7Hz到33.3Hz 之间，变速箱各挡的啮合频率分别为：一挡和倒挡296Hz，二挡为494Hz，三挡为592Hz，四挡为691Hz，五挡为802Hz。在车辆行驶过程中，道路产生的激振一般不会超过100。由此可知，传动箱的一阶固有频率与变速箱五挡的啮合频率重合。这样，当车辆以五挡高速行驶时，传动箱体极有可能发生共振，对其可靠性造成影响。分析结果表明，箱体的设计存在一定缺陷，仍需进一步改进，以使其固有频率避开外界激振频率。

hypermesh运用实例

运用HyperMesh软件对拉杆进行有限元分析 1、1 问题得描述 拉杆结构如图1-1所示,其中各个参数为:D1=5mm、D2=15mm,长度L0=50mm、L1=60mm、L2=110mm,圆角半径R=mm,拉力P=4500N。求载荷下得应力与变形。 图1-1 拉杆结构图 1、2 有限元分析单元 单元采用三维实体单元。边界条件为在拉杆得纵向对称中心平面上施加轴向对称约束。 1、3 模型创建过程 1、3、1 CAD模型得创建 拉杆得CAD模型使用ProE软件进行创建,如图1-2所示,将其输出为IGES格式文件即可。

图1-2 拉杆三维模型 1、3、2 CAE模型得创建 CAE模型得创建工程为: 将三维CAD创建得模型保存为lagan、igs文件。 启动HyperWorks中得hypermesh:选择optistuct模版,进入hypermesh程序窗口。主界面如图1-3所示。 程序运行后,在下拉菜单“File”得下拉菜单中选择“Import”,在标签区选择导入类型为“Import Goemetry”,同时在标签区点击“select files”对应得图形按钮,选择“lagan01、igs”文件,点击“import”按钮,将几何模型导入进来,导入及导入后得界面如图1-4所示。 图1-3 hypermesh程序主页面

图1-4 导入得几何模型 (4)几何模型得编辑。根据模型得特点,在划分网格时可取1/8,然后进行镜像操作,画出全部网格。因此,首先对其进行几何切分。 1)曲面形体实体化。点击页面菜单“Geom”,在对应面板处点击“Solid”按钮,选择“surfs”,点击“all”则所有表面被选择,点击“creat”,然后点击“return”,如图1-5~图1-7所示。 图1-5 Geom页面菜单及其对应得面板 图1-6 solids按钮命令对应得弹出子面板

hypermesh第一讲-建立焊点

Hypermesh 中cweld、acm、fastener焊点建立 1.车身焊点作用及技术要求 1.1焊点作用 焊接是汽车冲压件、铸造件、锻造件一种重要的链接方式，如点焊，缝焊。其中点焊在车身钣金件和部分底盘件链接中广为应用。它是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件有限接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化而形成扁球形的熔核，达到金属结合的一种方法。它在整车动态或静态工况中承受着各个方向的拉应力、压应力、剪应力，因此对整车的安全可靠性有着重要的影响。 1.2焊点技术要求 焊点一般要求如下： 1）焊点有足够的机械强度 2）焊接可靠，保证导电性能。 3）焊点表面整齐、美观，如外观应光滑、清洁、均匀、对称、整齐、充满整个焊盘并与焊盘大小比例合适。 除上述要求，车身焊点还有直径、点距、抗剪强度等要求。点距是指相邻两焊点的中心距，与被焊金属的厚度、导电率、熔核大小及焊接层数。表1给出了几种材料焊点点距的最小极限值，在实际设计中可作为下限设计参考。对于车身焊点点距，其最小值为15-18mm，最大值为45-55mm，如低碳钢点焊点距在 30-35mm，可以在局部位置采用锯齿型布置。 表1. 焊点的最小点距（板厚指被换板中较薄着，单位mm） 表1. 源于中国机械工程学会焊接学会编著《焊接手册（第1卷）-焊接方法及设备》

对于车身焊点直径，其取值范围为4-8mm，一般焊点直径可取为6mm，关键焊点直径可取为7mm。表2给出四种钢材焊点直径的最小极限值，在实际设计中可作为下限设计参考。 表2. 焊点最小直径（板厚指被换板中较薄着，单位mm） 注：表2源于傅积和、孙玉林主编《焊接数据资料手册》 焊点失效以剪切破坏为主，其抗剪性能与其大小有直接关系，具体要求参见傅积和、孙玉林主编《焊接数据资料手册》。焊点抗剪强度测量方式如下： 图1.1 抗剪强度测量示意图 2.焊点单元 基于焊点的重要性，在汽车CAE分析中，尤其在白车身相关分析中焊点的模拟尤为重要。Fastener（abaqus 单元类型）单元、 Cweld（nastran单元类型）单元和ACM单元是现在汽车行业应用最多也是广为认可的焊点模拟方法。下面以车身接头为例，介绍在hypermesh中如何建立这三种单元。 2.1几何处理 导入几何，抽中面（以壳模拟钣金件）后如图2.1所示。黄色为焊点几何，来自于CAD模型，用于焊点单元建立定位。 图2.1 接头几何示意图

基于Hypermesh与ansys的模态分析

基于Hypermesh与ansys软件的模态分析 一、简单说明Hypermesh与Ansys软件各自完成的任务： 1）在Hypermesh软件中需要完成的任务是有限元网格的划分、单元类型定义、材料定义与施加约束和载荷。（本实例是按照约束载荷进行说明的 2）在Ansys软件中需要做的就简单多了，在Solution中选择选择要进行的modal就行了。 二、详细操作步骤： 1）Hypermesh软件处理 ①在Hypermesh中完成网格划分，首先要掌握网格划分的方法，那么要学会使用Hypermesh软件，此处不再详述。ET Type进行定义。 ③材料定义,在模态分析中必须定义密度和弹性模量。密度是对应惯性力，弹性模量是对应线性结构。此处要注意单位的统一。否则得到的频率值可能出现大的错误。

④施加约束和载荷（当然在Ansys中做谐响应分析时可以不在Hypermesh中施加载荷） ⑤以上步骤完成之后，就要在Ansys进行模态分析。 在进行模态分析之前我们还是要注意出现的问题，这部分是本文说明的重点。首先，其实当把网格完成之后，还需要删除三维网格以外的单元，比如二维单元、实体模型，这些都会影响有限单元的导入。我们在划分网格时候为了方便划分网格会进行切割，同样的在我们完成网格之后还要把他们进行组合，可以用Tool中的Organize命令。我们还会根据不同的零部件产生不同的Component，后面付给不同的单元类型要用到。第二点，单元类型必须在Hypermesh中定义，不然无法保存成Ansys可以识别的cbd 格式；第三点，当我们完成单元类型的定义和材料属性的定义后，还要做的工作就是在Utility中选择ComponentManager，把我们定义的单元类型和材料付给具有这些性质的Component。Ansys中打开就不会出现问题了 ２）Ansys软件处理

Hypermesh和Abaqus的接口分析实例

Hypermesh和Abaqus的接口分析实例（三维接触分析） In this tutorial, you will learn how to: ?Load the Abaqus user profile and model ?Define the material and properties and assign them to a component ?View the *SOLID SECTION for solid elements ?Define the *SPRING properties and create a component collector for it ?Create the *SPRING1 element ?Assign a property to the selected elements Step 1: Load the Abaqus user profile and model A set of standard user profiles is included in the HyperMesh installation. They include: RADIOSS (Bulk Data Format), RADIOSS (Block Format), Abaqus, Actran, ANSYS, LS-DYNA, MADYMO, Nastran, PAM-CRASH, PERMAS, and CFD. When the user profile is loaded, applicable utility menu are loaded, unused panels are removed, unneeded entities are disabled in the find, mask, card and reorder panels and specific adaptations related to the Abaqus solver are made. 1. From the Preferences drop down menu, click User Profiles.... 2. Select Abaqus as the profile name. 3. Select Standard3D and click OK. 4. From the File drop down menu, select Open… or click the Open .hm file icon. 5. Select the abaqus3_0tutorial.hm file. 6. Click Open. Step 2: Define the material properties HyperMesh supports many different material models for Abaqus. In this example, you will create the basic *ELASTIC material model with no temperature variation. The material will then be assigned to the property, which is assigned to a component collector. Follow the steps below to create the *ELASTIC material model card: 1. From the Materials drop down menu, select Create. 2. Click mat name = and enter STEEL. 3. Click type= and select MATERIAL. 4. Click card image = and choose ABAQUS_MATERIAL. 5. Click create/edit. The card image for the new material opens. 6. In the card image, select Elastic in the option list.

hypermesh模态分析

HyperWorks在履带车辆传动箱模态分析中的应用 2009年10月22日 Altair 1 引言 系统的模态参数（模态频率、模态阻尼、振型）对系统的动态分析和优化设计具有实用价值。通常由试验模态分析和计算模态分析两种方法。但由于受实验条件和时间的限制，组织实施往往比较困难，而且在测量次数，测量数据的处理准确性方面也难以得到充分的保证,在设计阶段难以实现。基于虚拟样机技术的虚拟实验方法在履带车辆箱体类零部件模态参数测量方面在设计阶段就能为方案优化提供指导，缩短产品开发周期，节省费用。因此，开展在虚拟环境下测试箱体类零部件的模态参数研究与探讨并扩展其应用具有重要意义。本文以某型履带车辆传动箱设计为例，应用HyperMesh为前处理软件，对其进行了有限元网格的划分，进而对箱体的模态进行了分析。 2 箱体有限元模型的建立及模态分析 首先依据传动箱体的尺寸，建立箱体的三维实体模型。利用HyperMesh对传动箱体的实体模型进行有限元网格划分，箱体的材料为铝合金，其密度为 2.66e33kg/m3，泊松系数为0.31，杨氏模量为7.7e72N/m2，强度极限为176.4MPa。整个箱体共划分76151个4面体单元，22262个节点。在此过程中，还必须考虑到箱体有限元模型建立后与各传动轴之间的连接，即柔性体与刚体间的连接。传动箱各轴都是通过轴承与箱体连接的，笔者在有限元模型中应用多点约束（MPC，Multi-point Constraint）来模拟轴承的作用。所谓多点约束是将某节点的依赖自由度定义为其他若干节点独立自由度的函数。多点约束可以用于不相容单元间的载荷传递，表征一些特定的物理现象，比如刚性连接、铰接、滑动等。笔者在箱体有限元模型中各轴孔的中心点处建立一个虚拟杆单元，如图1所示。轴孔内表面各节点的自由度则依赖于对应的虚拟杆单元。各传动轴与箱体间的约束也是在对应的虚拟单元处建立，各传动轴上的作用力则通过相应的虚拟杆单元和多点约束作用于箱体之上。文中建立的包括轴承模型的传动箱箱体有限元模型如图2所示。

Hypermesh计算消声器模态

运用Hypermesh计算消声器模态 1 概述 目前许多CAE分析都采用HyperMesh进行网格划分，后期计算采用其它如Nastran，Ansys等分析软件，在多个软件之间的接口，需要设置不同的控制卡片，对于CAE分析来讲比较烦琐，过多的文件转换也容易造成信息遗漏。HyperWorks自带的求解器RADIOSS和后处理软件HyperView可以很好的解决这个问题。整个分析过程在同一个操作界面中可以实现。模态分析是汽车零部件常见的分析工况，本文通过对汽车消声器的计算实例，说明HyperWorks在模态计算方面的应用。 2 消声器结构分析 消声器是汽车上重要的降噪部件。目前消声气多注重声学方面的研究，针对其振动形式研究较少，缺少量化标准。对消声器支架以及消声器安装设计来讲，消声器的振动研究是必要的。本文通过对消声器进行数字化建模，计算其振动模态，并模拟在特定激励下消声器的响应，获取消声器的动力学参数。 2.1 消声器概况 利用CATIA V5R19软件中的钣金模块建立模型。消生器内部采用焊接的方式连接。中间的消声层采用高温耐热材料，将排气的声能转化为热能。为提高计算效率，对模型的一些细节进行了简化。去除焊接部位及边缘的折棱，取消外部的隔热板以及安装的支架。模型如图1所示。 图1 几何模型 2.2 网格的前处理 对将Catia装配模型导入HyperMesh10.0进行网格划分。消声器大部分是薄壁件，用Shell单元对消声器薄板进行划分。导入HyperMesh的零件模型为面元素，进行相应的几何清理，利用HyperMesh里面的midsuface面板进行中面抽取操作。对于体的部分也进行了抽取中面的操作。 分别在各个面上划分网格，为了控制网格的数量，进排气管上，以及共振腔壁面上的圆孔用小方孔近似替代见图2，内部的薄板是焊接在外层蒙皮上的，直接合并结点，将其连接为一体见图3。

螺栓预紧结构用Hypermesh做接触实例

螺栓预紧结构用Hypermesh 做接触实例 在很多场合，要将若干个零件组装起来进行有限元分析，如将连杆与连杆盖用连杆螺栓连接起来，机体与气缸盖用螺栓连接起来，机体与主轴承盖连接起来。如何模拟螺栓预紧结构更符合实际情况，是提高有限元计算精度的关键。 螺栓+螺母的连接与螺钉的连接有所不同，螺栓+螺母的连接方式比较简单，可以假设螺母与螺栓刚性连接，由作用在螺母上的拧紧力矩折算出作用在螺栓上的拉伸力F ，将螺杆中间截断，在断面各单元的节点上施加预紧单元PRETS179，模拟螺栓的连接情况。 对于螺钉（双头螺栓）连接有些不一样，螺钉头部对连接件1施加压应力，接触面是一个圆环面，但栽丝的一端，连接件2受拉应力。一种方法是在螺纹圆周上施加拉力，相当于螺纹牙齿接触部分，而且主要在前几牙上存在拉力，如第一牙承担60~65%的载荷，第二牙承担20~25%的载荷，其余作用在后几牙，但因螺纹的螺距较小，一般为1.5~2mm ，而单元的尺寸为3~4mm ，因此可以假定在连接件2的表面的螺纹圆周节点上施加拉力。另一种方法是在连接件2的表面的整个螺纹截面的所有节点上施加拉力，这样可能防止圆周上各节点上应力过大，与实际情况差别较大，应为实际表面圆周各节点只承受60~65%的载荷。比较好的处理办法是在连接件的表面单元的圆周节点上施加70%的载荷，在第二层单元的圆周节点上施加30%的载荷，但操作比较麻烦。 随着连接件1、2的内部结构和刚度不同，以及连接螺钉的个数和分布的不均匀性，连接件1、2表面的变形不一致，产生翘曲，使表面的节点有的接触，有的分离，而导致接触面的应力分布和应变分布不均匀，因此需用非线性的接触理论来讨论合件的应力问题。 若不考察螺栓头部与连接件1表面的变形，可用将螺栓与连接件1用一个公共面连接，作为由两种不同材料的构件组成一个整体。螺钉（双头螺栓）与连接件2也用这种方法处理。 图1是一个简单的螺钉连接实体模型。图2是用hypermesh 划分网格后的模型。 图1 实体模型 图2 网格模型 该模型由三个零件组成，连接件1（蓝色）、连接件2（橙色），螺钉（紫红）。 1. 建立实体模型 在PRO/E 中建立三个零件模型，见图3、4、5，并组合成合件（见图1）。

Hypermesh与Nastran模态分析详细教程

Hypermesh & Nastran 模态分析教程 摘要： 本文将采用一个简单外伸梁的例子来讲述Hypemesh 与Nastran 联合仿真进行模态分析的全过程。 教程内容: 1.打开”Hypermesh 14.0”进入操作界面，在弹出的对话框上勾选 ‘nastran’模块，点‘ok’，如图1.1 所示。 图1.1-hypermesh 主界面 2.梁结构网格模型的创建 在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat’ –‘Component’,重命名为‘BEAM’，然后创建尺寸为100*10*5mm3的梁结构网格模型。（一开始选择了Nastran后，单位制默认为N, ton, MPa, mm.）。本例子网格尺寸大小为2.5*2.5*2.5mm3，如图2.1 所示：

图2.1-梁结构网格模型 3.定义网格模型材料属性 ●在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat’–‘Material’，如图3.1 所示： 图3.1-材料创建 ●在模型树内Material下将出现新建的材料‘Material 1’，将其重命名 为’BEAM’。点击‘BEAM’,将会出现材料参数设置对话框。本例子采用铁作为梁结构材料，对于模态分析，我们只需要设定材料弹性模量，泊松比，

密度即可。故在参数设置对话框内填入一下数据： 完整的材料参数设置如图3.2所示： 图3.2-Material材料参数设置 同理，按同样方式在主界面左侧模型树空白处右击选择‘Creat’ –‘Pro perty’，模型树上Property下将出现新建的‘Property1’，同样将其重命名为‘BEAM’，点击Property下的‘BEAM’出现如图所示属性参数设置对话框。由于本例子使用的单元为三维体单元，因此点击对话框的‘card image’选择‘PSOLID’，点击对话框内的Material选项，选择上一步我们设置好的材料‘BEAM’，完整的设置如图3.3所示：

hypermesh梁壳单元混合建模实例

HyperMesh梁单元与壳单元的混合建模 本文根据工程实例,应用有限元软件HyperMesh 11、0进行梁单元与壳单元的混合建模,并在其中详细论述,梁单元在与壳单元混合建模的过程中如何对梁单元进行偏置处理,保证梁单元与壳单元的所有节点完全耦合。 在焊接工艺中,梁单元与壳单元的使用可以大大提高整体焊接结构的抵抗变形能力,避免单独使用壳单元时强度与刚度的不足。HyperMesh软件中提供了大量标准梁的截面,也可以通过实际应用需求单独创建梁截面。 在1D面板中点选HyperBeam选项,如图1所示。 图1 1D面板中的HyperBeam选项 HyperBeam中提供了大量的梁截面,如图2所示。 图2 HyperBeam下的各种梁截面 图2中红色箭头所指的就是各种标准梁截面的属性,包括H型梁,L型梁,工型梁等等。可以根据实际需求进行选择,而且可以自己独立进行尺寸编辑。图2中的shell section可以建立独立的壳截面,solid section可以建立独立的实体截面。在建立完成各种梁的截面属性之后,可以通过edit section进行梁截面属性的修改。

以上主要介绍了1D梁单元的使用情况,下面将根据工程实例对壳单元与梁单元的混合建模进行详细的介绍。图3就是梁单元与壳单元焊接之后的三维图,图4就是图3中梁单元以1D显示的情况。二者之间的切换功能键如图5所示。 图3 梁单元与壳单元焊接之后梁单元以3D显示 图4 梁单元与壳单元焊接之后梁单元以1D显示 图5 梁单元1D与3D之间的切换功能键

下面介绍梁单元的具体创建方法,不再讲述壳单元的建立方法。首先建立Beam Section,在软件左侧右键create--Beam Section,在出现的对话框窗口中对Bean进行命名。具体的过程如图6所示。 图6 Beam的建立过程 之后进入1D--HyperBeam面板,选择Standard section选择Standard Channel面板,打开面板后对各个参数进行修改,如图7所示。左侧的红色框内的区域就是进行具体尺寸的修改,修改的结果会以直观的形式显示在图形界面中,右侧的红色方框就是梁界面的各个力学参数。注意梁的方向,梁的长度方向就是X 轴,图形中的就是梁的Y轴与Z轴。在梁的方向的选取过程中Y轴为第一方向。 图7 梁的各个参数的修改 之后建立梁的属性,同样在软件左侧位置右键创建属性,弹出属性创建的选项卡片,在Type中选择1D,在Card image中选择PBEAM,单击确定按钮,如图8所示。

运用hypermesh进行模态分析

1 引言 系统的模态参数（模态频率、模态阻尼、振型）对系统的动态分析和优化设计具有实用价值。通常由试验模态分析和计算模态分析两种方法。但由于受实验条件和时间的限制，组织实施往往比较困难，而且在测量次数，测量数据的处理准确性方面也难以得到充分的保证,在设计阶段难以实现。基于虚拟样机技术的虚拟实验方法在履带车辆箱体类零部件模态参数测量方面在设计阶段就能为方案优化提供指导，缩短产品开发周期，节省费用。因此，开展在虚拟环境下测试箱体类零部件的模态参数研究与探讨并扩展其应用具有重要意义。本文以某型履带车辆传动箱设计为例，应用HyperMesh为前处理软件，对其进行了有限元网格的划分，进而对箱体的模态进行了分析。 2 箱体有限元模型的建立及模态分析 首先依据传动箱体的尺寸，建立箱体的三维实体模型。利用HyperMesh对传动箱体的实体模型进行有限元网格划分，箱体的材料为铝合金，其密度为 2.66e33kg/m3，泊松系数为0.31，杨氏模量为7.7e72N/m2，强度极限为176.4MPa。整个箱体共划分76151个4面体单元，22262个节点。在此过程中，还必须考虑到箱体有限元模型建立后与各传动轴之间的连接，即柔性体与刚体间的连接。传动箱各轴都是通过轴承与箱体连接的，笔者在有限元模型中应用多点约束（MPC，Multi-point Constraint）来模拟轴承的作用。所谓多点约束是将某节点的依赖自由度定义为其他若干节点独立自由度的函数。多点约束可以用于不相容单元间的载荷传递，表征一些特定的物理现象，比如刚性连接、铰接、滑动等。笔者在箱体有限元模型中各轴孔的中心点处建立一个虚拟杆单元，如图1所示。轴孔内表面各节点的自由度则依赖于对应的虚拟杆单元。各传动轴与箱体间的约束也是在对应的虚拟单元处建立，各传动轴上的作用力则通过相应的虚拟杆单元和多点约束作用于箱体之上。文中建立的包括轴承模型的传动箱箱体有限元模型如图2所示。

HyperMesh傻瓜教程电子版本

H y p e r M e s h傻瓜教程

强度分析 以A380铝支架分析为例： 1.Start license services 双击，进入界面，再点击Start Server,取得软件应用许可，进入Hyper mesh工作界面; 2.选择模块Nastran

双击，弹出对话框，选择Nastran点击OK。点击斜向下的绿色箭 头，进入界面，将已建好的模型导入HyperMesh; 3.选择模型，去实体 选择要分析的模型，点击图标变灰色，隐藏其它模型。点击F2，框选模型（如未选中，模型为壳层），将实体（solid）去掉,只留下壳层（1111）。 ； 4.数模几何清理(auto cleanup 和F11) ，避免两条轮廓线过于接近或夹角太小（小于30度），再进行人工修清理模型曲线，点击F11，进入界面，一般使用下图1、2、5创建点和点之间的线、点垂直于线的线、删除特征线（鼠标左键去掉曲线，右键添加） 去倒角,geom，defeature,surf fillets，find，选中要去掉的倒角面，remove。 5.切法兰面 为了确定零件上与加载点相关联的节点位置，我们在约束（螺栓位置）和加载处切法兰面。 （5.1）找到圆心Geom—circle—find center;常按鼠标左键，在白线上选择三点，点击“find”，出现圆心 （5.2）画圆center&radius 点找到的圆心，输入radius尺寸，点N1,在面上点三个点，点“create" 按住左键选中曲线找到节点, M6的螺栓，法兰半径6.5；M8/8.5，M10/10.5，M12/12.5；

基于hypermesh及nastran的模态分析步骤详解

基于hypermesh与nastran的模态分析步骤详解 1、2、打开hypermesh选择nastran入口。 打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。 3、点击material创建材料。 a) Type选择ISOTROPIC（各向同性） b) card image选择MAT1（Defines the material properties for linear isotropic materials.）nastran help文档。 c)点击creat/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松 比）、RHO（密度）。由于各物理量之间都是相互关联的因此要 注意单位的选择（详情见附件一）。这里选择通用的E=2.07e5， NU=0.3，RHO=7.83e-9。 4、点击properties创建属性。 a)由于是二维模型type选择2D。Card image选择PSHELL（壳单 元）。Material选择刚才新建的材料。 b)点击creat/edit。 c)定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。 5、创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。 a)点击component。 b)由于不是创建是修改，所以左边点选update 选择相应部件。 然后双击 c)然后双击选择刚才新建的厚度属性。

d)最后点击update。 6、创建加载情况，点击。 a)创建eigrl激励，card image选择EIGRL，点击creat/edit。V1、 V2代表计算的频率范围，ND计算的阶次。两种方式可以任选 一种。 b)创建固定约束spc。点击creat。在点击return，进入主页面 analysis-constraints通过合适的调整选择需要的点。并根据实际 情况约束自由度即dof1-6（分别代表x、y、z的平动以及转动）。 需要约束便勾选相应dof即可。Load types选择SPC。 7、创建control card，是指导计算环节求解器做相应计算的命令。 a)点击SOL设定计算类型，analysis选择Normal Modes。 b)点击PARAM（Parameter Specification）设定参数，勾选POST （Postprocessor Data Specifications）默认值是-1便指的是 nastran。

【HM内建模】Hypermesh典型例子了解HW

Hypermesh网格划分简单介绍。 这一章主要介绍hypermesh的流程，通过一个简单的例子让大家了解hypermesh的功能，使大家对hypermesh不再陌生。 这一章涉及到了几何建模，2D网格的生成，3D网格的生成，集合器collectors，删除等一些主要的功能。通过这一章，可以对hypermesh有一个基本的认识。 几何建模 1，启动hypermesh 2，点击Geom/create nodes面板，默认输入，点击create，在（0，0，0）处制作一个节点。3，点击永久菜单中的f键，观察所生成的节点，在屏幕中心处有一个黄色的小圆圈 4，点击Geom/circle ，选择center&radius子面板。点击制作的节点，选中之后黄色的圆圈变为白色。 5，选择z方向为法向，选择制作的节点，这个节点由白色变为紫色。 6，在后面的指针开关中选择circle 7，在radius=后面的输入框内，输入1，点击create，作一个半径为1的圆。 8，点击永久菜单中的f键，观察所生成的圆，按住ctrl键，同时按住鼠标左键，移动鼠标左键。旋转观察所生成的圆 9，点击return，退出这个面板。 2D网格的生成 1，点击2D/spline，选择创建的圆 2，选择keep tangentcy前面的方框，使其里面有一个对勾，

3，点击keep tangentcy上面的有一个三角形的键，选择mesh ，dele surf，点击create，出现一个选择，选择yes，生成2D网格。 4，在elem density=后面的输入框中，输入14，点击elem density=左面的最下面的那个绿色的set all to

74-基于HyperMesh的车身模态分析[1]

基于HyperMesh 的车身模态分析 王得刚 赵春雨 闻邦椿 (东北大学机械工程与自动化学院 辽宁沈阳 110004) 摘要摘要：：应用先进的有限元前后处理软件HyperMesh，采用全新的建模方法，对车身结构进行有限元建模，用MSC.Nastran 软件对模型求解，然后用HyperMesh 对计算结果进行后处理分析。通过对车身的结构进行有限元模态分析，得到在低频范围内与试验结果基本一致的模态频率和振型，有利于控制车身的固有特性，从而可以对车身设计方案进行全面的评价和改进。 关键词关键词：：HyperMesh；车身；模态分析 Modal Analysis of Car-body on the Basis of HyperMesh Abstract ：Adopted a new modeling method, the finite element modal of car-body is established by HyperMesh, which is an advanced preprocess and postprocess software to finite element. The modal is calculated by MSC.Nastran software. Calculated result is post-progressed by HyperMesh. The modal frequency and mode shape can be gained through the modal analysis of the car-body. The result using FEM is consistent with test result in low frequencies, so it can help controlling the inherent performance of the car-body. Consequently, the result can be used in estimating and improving the design project of the car-body. Key words ：HyperMesh ；car-body ；modal analysis 1 1 前前言 对于实际结构进行模态分析，可从固有频率和振型中得到其发生共振的频率信息和振动形态信息，这对合理地设计车身结构，使其具有良好的动态性能指标，以及解决结构上出现的动态性能缺陷问题具有重要的指导意义。因此，车身结构模态分析是轿车新产品开发中结构分析的主要内容，尤其是车身结构的低阶弹性模态，它不仅反映了汽车车身的整体刚度性能，而且是控制汽车常规振动的关键指标，应作为汽车新产品开发的强制性考核内容。 与实验模态分析方法不同，有限元等数值模拟技术可以在汽车设计初期预侧车身结构的模态参数、尽可能避免相关设计缺陷、及时修改及优化设什方案，从而大大缩短产品开发周期。对车身的模态分析可以得到车身的固有频率和振型，发现结构上的薄弱环节并加以改进，模态分析的结果也是对车身进行进一步动力学分析的基础。 通过查阅大量相关参考文献发现，以往的汽车车身有限元建模，车辆乘坐室大多采用三维壳单元（SHELL）表示，驾驶室的梁和柱等采用三维梁单元（BEAM）表示，单元尺寸大多取30～50mm。本文使用先进的有限元前后处理软件HyperMesh，采用全新的建模方法进行车身有限元建模，获得了较为理想的分析结果。 2 2 有限元前后处理软件有限元前后处理软件HyperMesh HyperMesh 有限元分析技术已经发展成为CAE 的核心，而贯穿于产品概念设计、详细设计和制造过程的CAE 仿真技术对提高产品性能、质量起着举足轻重的作用。作为有限元仿真分析基础的

Hypermesh大全

Hypermesh操作大全 1.Geom 1.1 Node节点 （1）xyz坐标创建节点，可以选择坐标系，as node在节点上 （2）On Geometry在几何上创建节点，可以在硬点、线、表面、平面上创建节点 （3）Arc Center在圆弧圆心创建节点，可以在节点、线与硬点组成的圆弧中心创建节点，可以设定容差（默认忽略容差） （4）Extract Parametric在线、面上以输入参数阵列节点，定义阵列区域大小（百分比）与阵列节点数目 Extract on Line在线上阵列节点，可以输入阵列节点数目，间隔算法有线性、指数与曲率控制（中间稀疏两边密或者中间密两边稀疏），可以输入间隔密度（5）Interpolate Nodes插值节点，输入在节点之间插值节点的数目以及算法，算法有线性、指数与曲率控制可以输入间隔密度 Interpolate on Line在线上插值节点 Interploate onSurface在面上的节点之间插值节点 （6）Intersect交叉，在交叉处创建节点，可以创建【向量、线】与【线、实体、表面、平面】交叉处生成节点 1.2 Node edit 编辑节点 （1）associate关联节点，作用是把节点关联到【面、点、线、实体】，可以设置容差 （2）move node移动节点，但是节点必须在面上 （3）place node重置节点，将节点移动到选择目标面上，应对个别节点在平面外（4）remap在线上重新排布节点 （5）align node 对齐节点，选中两个节点后，将其他节点移动到选中的两个节点的连线上（直线，无线延伸） 1.3 temp nodes临时节点 1.4 distance 测距 （1）two nodes两节点测距 （2）three nodes 三节点测距 （3）two point 两硬点测距 （4）three point三硬点测距 1.5 Point创建硬点 （1）XYZ坐标创建硬点 （2）Arc Center 圆心创建硬点，可以在节点、线与硬点组成的圆弧中心创建节点，可以设定容差（默认忽略容差） （3）Extract Parametric在线、面上以输入参数阵列硬点，定义阵列区域大小（百分比）与阵列硬点数目 （4）Intersect交叉，在交叉处创建节点，可以创建【向量、线】与【线、实体、表面、平面】交叉处生成硬点 1.6 Lines 创建线 （1）XYZ两点创建直线 （2）Linear Nodes 以节点创建折线，可以选择封闭

基于hypermesh及nastran的模态分析图文教程

Nastran帮助文档 D:\Program Files\nastran2010\md20101\Doc\pdf_nastran 1、打开hypermesh选择nastran入口。 2、打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。 3、点击material创建材料。 a)Type选择ISOTROPIC（各向同性） b)card image选择MAT1（Defines the material properties for linear isotropic materials.）nastran help文档。 c)点击creat/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松 比）、RHO（密度）。由于各物理量之间都是相互关联的因此要 注意单位的选择（详情见附件一）。这里选择通用的E=2.07e5， NU=0.3，RHO=7.83e-9。 4、点击properties创建属性。 a)由于是二维模型type选择2D。Card image选择PSHELL（壳单 元）。Material选择刚才新建的材料。 b)点击creat/edit。 c)定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。 5、创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。 a)点击component。 b)由于不是创建是修改，所以左边点选update然后双击 选择相应部件。 c)然后双击选择刚才新建的厚度属性。

d)最后点击update。 6、创建加载情况，点击。 a)创建eigrl激励，card image选择EIGRL，点击creat/edit。V1、 V2代表计算的频率范围，ND计算的阶次。两种方式可以任选 一种。 b)创建固定约束spc。点击creat。在点击return，进入主页面 analysis-constraints通过合适的调整选择需要的点。并根据实际 情况约束自由度即dof1-6（分别代表x、y、z的平动以及转动）。 需要约束便勾选相应dof即可。Load types选择SPC。 7、创建control card，是指导计算环节求解器做相应计算的命令。 a)点击SOL设定计算类型，analysis选择Normal Modes。 b)点击PARAM（Parameter Specification）设定参数，勾选POST （Postprocessor Data Specifications）默认值是-1便指的是 nastran。

HyperMesh傻瓜教程

强度分析 以A380铝支架分析为例： 1.Start license services 双击，进入界面，再点击Start Server,取得软件应用许可，进入Hyper mesh工作界面; 2.选择模块Nastran 双击，弹出对话框，选择Nastran点击OK。点击斜向下的绿色箭头，进入界面，将已建好的模型导入HyperMesh; 3.选择模型，去实体 选择要分析的模型，点击图标变灰色，隐藏其它模型。点击F2，框选模型（如未选中，模型为壳层），将实体（solid）去掉,只留下壳层（1111）。； 4.数模几何清理(auto cleanup 和F11) ，避免两条轮廓线过于接近或夹角太小（小于30度），再进行人工修清理模型曲线，点击F11，进入界面，一般使用下图1、2、5创建点和点之间的线、点垂直于线的线、删除特征线（鼠标左键去掉曲线，右键添加） 去倒角,geom，defeature,surf fillets，find，选中要去掉的倒角面，remove。 5.切法兰面 为了确定零件上与加载点相关联的节点位置，我们在约束（螺栓位置）和加载处切法兰面。 （）找到圆心Geom—circle—find center;常按鼠标左键，在白线上选择三点，点击“find”，出现圆心 （）画圆center&radius 点找到的圆心，输入radius尺寸，点N1,在面上点三个点，点“create" 按住左键选中曲线找到节点, M6的螺栓，法兰半径；M8/，M10/，M12/； （）Surface edit —trim with lines—with lines；选面、点鼠标中键，选线, 点鼠标中键，选择N1、N2、N3点。

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支架强度分析 （拓普研发内部资料，仅供参考） 以A380铝支架分析为例： 1.Start license services 双击，进入界面，再点击Start Server,取得软件应用许可，进入Hyper mesh工作界面; 2.选择模块Nastran 双击，弹出对话框，选择Nastran点击OK。点击斜向下的绿色箭头， 进入界面，将已建好的模型导入HyperMesh; 3.选择模型，去实体 选择要分析的模型，点击图标变灰色，隐藏其它模型。点击F2，框选模型（如未选中，模型为壳层），将实体（solid）去掉,只留下壳层。 ；

4.数模几何清理(auto cleanup 和F11) 在Geom下点击auto cleanup，避免两条轮廓线过于接近或夹角太小（小于30度），再进行人工修清理模型曲线，点击F11，进入界面, ,鼠标左键去掉曲线，右键添加； 5.切法兰面 为了确定零件上与加载点相关联的节点位置，我们在约束（螺栓位置）和加载处切法兰面。 （5.1）找到圆心Geom—circle—find center; （5.2）画圆center&radius 按住左键选中曲线找到节点,M6的螺栓，法兰半径6.5；M8/8.5，M10/10.5，M12/12.5； （5.3）Surface edit —trim with lines—with lines； 6.生成表面三角形壳单元 在component中建shell,右键make current,使生成的壳单元在该层中，点击 F12—surface/trias（选择三角形单元）—mesh,接下来再修理网格（左键增加节点，右键去掉节点），例如，倒角、加强筋位置至少两层单元，应力集中、加载处细分网格； 7.检查壳单元，并局部优化。 (7.1) 检查网格质量，点击F10/2-d，在界面内点击min. angle tria.、max. angle tria. 和connectivity； 检查三角形网格的角度和连接性；

HyperMesh模态分析步骤

1、导入stp格式文件：STP文件必须为纯英文路径。 打开HyperMesh软件，点击按钮弹出如下菜单，选择optistruct选项后点OK。 然后点击导入文件，选择下图第三个图标，在File type 选项中选择step，点击中的图标找到你要导入的文件，选中此文件点击Import，显示区显示模型。

2、划分自由网格。 软件右下方选中3D选项，然后选择县市区下方网格划分tetramesh选项。 然后选择volume tetra选项，在element size中输入网格的大小根据模型的大小输入数值，此处我输入10，然后选中你要划分的模型变成白颜色，在点击mesh开始划分网格。等到网格划分结束无错误，点击return返回。

左下提示栏显示 为网格划分完成可以下一步操作。 3、创建定义材料。 选择右上处次位置中的model选 项在变化的后的下方空白处点击右键，点击下弹菜单中create →Material菜单弹出下图，给定一个英文名字（可以不改为默 认），Card image选项中选中MAT1选项，然后点击Create/Edit。

如入材料的弹性模量E、泊松比NU、密度RHO（密度单位为T/mm3一般为负9次方）。其它都不用选择。点击return返回。 4、创建单元属性。 还在上次的空白处点击右键，点击下弹菜单中create→property 菜单弹出下图，给定一个英文名字（可以不改为默认），Card image选项中选中PSOLID选项，再在Material选项中选中上一步你定义材料的名字***。然后点击Create(别点错)。

5、单元属性赋予给材料。 点击软件下面菜单中的第二个图标如下图， 选择update选项后，点击黄色的comps选项进入下一菜单，