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基于HyperMesh软件进行(Nastran求解)模态-动刚度-声固耦合频率响应分析详细教程

基于HyperMesh软件进行(Nastran求解)模态-动刚度-声固耦合频率响应分析详细教程
基于HyperMesh软件进行(Nastran求解)模态-动刚度-声固耦合频率响应分析详细教程

某轻客接附点局部动刚度研究分析(精)

某轻客接附点局部动刚度分析(精)

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3 某轻客白车身接附点局部动刚度分析 BIW Input Point Inertance Analysis of Light Bus 王纯 雷应锋 崔璨 李翠霞 昃强 (长安汽车北京研究院 北京100195) 摘 要:本文应用Altair 公司的HyperWorks 软件,建立了某轻型客车白车身有限元模型,对白车身接附点进行动刚度分析及优化,并通过试验与仿真结果对比,验证了模型和分析方法的正确性。 关键词:白车身 接附点 动刚度HyperWorks 有限元 Abstract: To achieve the BIW IPI analysis and optimization of light bus, the CAE model of the BIW is operated by HyperWorks. By comparing the results of simulation and testing, the correctness of the model and the analytical method was verified. Key words: BIW, Input point, IPI, HyperWorks CAE 1 引言 目前,随着消费者对汽车的要求越来越高,对汽车的认识也越来越成熟,汽车的NVH 性能逐渐成为消费者非常关注的性能指标之一,同时也是区分汽车档次的重要指标之一。因此,在汽车研发设计之初就必须考虑到整车的NVH 性能问题。在整车NVH 分析中,车身系统既是直接向车内辐射噪声的响应器,又是传递各种振动、噪声的重要环节,因此它的吸声、隔声特性对减少车内噪声和振动有着重要的意义[1]。 白车身接附点局部动刚度考察的是在所关注的频率范围内该点局部区域的刚度水平,刚度过低必然影响隔振效果并引起更大的噪声,因此该性能指标对整车NV H 性能有较大的影响,是在整车NVH 分析中首先要考虑的因素。NVH

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

白车身接附点局部动刚度分析

白车身接附点局部动刚度分析 肖攀 周定陆 周舟 长安汽车股份有限公司汽车工程研究院

白车身接附点局部动刚度分析 BIW INPUT POINT INERTANCE ANALYSIS 肖攀 周定陆 周舟 (长安汽车股份有限公司汽车工程研究院,重庆401120) 摘 要: 白车身接附点的局部动刚度对整车的NVH性能有较大的影响,是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。MSC Nastran对于整车的中低频NVH分析有一套完整的解决方案,本文中的IPI分析是其中的一种方案。 关键词:白车身,有限元,接附点,动刚度,源点导纳 Abstract:The local dynamic stiffness of attaching points is the key point to NVH performance of a vehicle, and it should be considered first in NVH analysis. MSC Nastran can provide a series of solutions for normal frequency NVH analysis of total vehicle, and IPI analysis in this paper is one of these solutions. Key words: BIW, CAE, NVH, IPI, MSC Nastran 1 前言 随着消费者对汽车的要求越来越高和对汽车认识的成熟,汽车的NVH性能也成消费者非常关注的性能指标之一。NVH测试试验虽然是一种必不可少的可靠的方法,但有滞后的缺点,必须要在样车完成之后才能进行试验并发现问题,然后解决问题。如果问题严重,还将带来开发周期的延长和巨额的设计变更费用,增加开发成本。整车NVH性能的CAE分析方法,其优点在于可以在没有实物样车的工程化设计阶段,较为准确地评价整车的NVH 性能,并提出改进方案,尽可能在设计阶段解决车身结构及包装上可能存在的NVH问题。为最后得到NVH性能优良的汽车,在设计阶段就打好良好的基础。 利用现有软件MSC Nastran,可以对整车的中低频NVH性能进行有效地分析及评价。其中,IPI(Input Point Inertance)分析是评价NVH性能的重要分析方法之一,是用于考察车身与发动机、悬架连接的接附点的局部动刚度这一个重要指标。 白车身接附点局部动刚度所考察的是在所关注的频率范围内该接附点局部区域的刚度水平,刚度过低必然引起更大的噪声,因此该性能指标对整车的NVH性能有较大的影响,是在整车NVH分析中需要首先考虑的因素。 2 分析模型 由于IPI分析是考察白车身的各接附点局部刚度,因此分析对象包括白车身上的弹簧接

第四章扭转的强度与刚度计算.

41 一、 传动轴如图19-5(a )所示。主动轮A 输入功率kW N A 75.36=,从动轮D C B 、、输出功率分别为kW N kW N N D C B 7.14,11===,轴的转速为n =300r/min 。试画出轴的扭矩图。 解 (1)计算外力偶矩:由于给出功率以kW 为单位,根据(19-1)式: 1170300 75 .3695509550=?==n N M A A (N ·m ) 351300 11 95509550=?===n N M M B C B (N ·m ) 468300 7 .1495509550=?==n N M D D (N ·m ) (2)计算扭矩:由图知,外力偶矩的作用位置将轴分为三段:AD CA BC 、、。现分别在各段中任取一横截面,也就是用截面法,根据平衡条件计算其扭矩。 BC 段:以1n M 表示截面Ⅰ-Ⅰ上的扭矩,并任意地把1n M 的方向假设为图19-5(b )所示。根据平衡条件0=∑x m 得: 01=+B n M M 3511-=-=B n M M (N ·m ) 结果的负号说明实际扭矩的方向与所设的相反,应为负扭矩。BC 段内各截面上的扭矩不变,均为351N ·m 。所以这一段内扭矩图为一水平线。同理,在CA 段内: M n Ⅱ+0=+B C M M Ⅱn M = -B C M M -= -702(N ·m ) AD 段:0=D n M M -Ⅲ 468==D n M M Ⅲ(N ·m ) 根据所得数据,即可画出扭矩图[图19-5(e )]。由扭矩图可知,最大扭矩发生在CA 段内,且702max =n M N ·m 二、 如图19-15所示汽车传动轴AB ,由45号钢无缝钢管制成,该轴的外径 (a ) (c ) C B m (d ) (e ) 图19-5 (b )

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.

扭转习题解答

第7章圆轴扭转 主要知识点:(1)圆轴扭转的概念、扭矩和扭矩图; (2)圆轴扭转时的应力和强度计算; (3)圆轴扭转时的变形和刚度计算。 圆轴扭转的概念、扭矩和扭矩图 1.已知圆杆横截面上的扭矩,试画出截面上与T对应的切应力分布图。 解:截面上与T对应的切应力分布图如下: 2.用截面法求下图所示各杆在1-1、2-2、3-3截面上的扭矩。 图7-2 解:a)采用截面法计算扭矩(见图7-2a)。

取1-1截面左侧外力偶矩计算,可得m kN T ?-=-311。 取2-2截面左侧外力偶矩计算,由平衡方程062122=+?-+-T m kN )(,可得m kN T ?=-322。 取3-3截面右侧外力偶矩计算,可得m kN T ?=-133。 b) 采用截面法计算扭矩(见图7-2b )。 取1-1截面左侧外力偶矩计算,可得m kN T ?-=-511。 取2-2截面左侧外力偶矩计算,由平衡方程05522=+?+-T m kN )( ,可得m kN T ?-=-1022。 取3-3截面右侧外力偶矩计算,由平衡方程03333=+?+-T m kN )( ,可得m kN T ?-=-633。 3. 作下图各杆的扭矩图。 解:a)采用截面法计算扭矩(见图7-3a )。取1-1截面左侧外力偶矩计算,可得m kN T ?=-411。取2-2截面右侧外力偶矩计算,可得m kN T ?-=-222。作出扭矩图。 a) b) 图7-3 b) 由力矩平衡方程可得e A M M 2-=(负号表示与图中假设方向相反)。采用截面法计算 扭矩(见图7-3b )。取1-1截面左侧外力偶矩计算,可得e M T 211-=-。取2-2截面右侧外力偶矩计算,可得e M T -=-22。作出扭矩图。 圆轴扭转时的应力和强度计算 4. 实心圆轴和空心轴通过牙嵌离合器而连接,如图所示。已知轴的转速n =100r/min ,传递的功率P=7.5kW ,材料的许用应力][τ=40MP a ,试通过计算确定 (1) 采用实心轴时,直径d 1和的大小; (2) 采用内外径比值为1/2的空心轴时,外径D 2的大小。 解:计算外力偶矩,作用在轴上的外力偶矩: m N m N n P T ?=??==716100 5.795509550 (1)采用实心轴时,直径d 1的大小应满足下式:

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。

ABAQUS+计算+动刚度+详细说明

F(ω)=F0×sin(ωt) 输入激励力 当使用abaqus-steady-state daynmics modal, 其中20-1000即为激励力的最低频率和最高频率。

开始模态和结束模态要覆盖上图所示的激励力的最低频率和最高频率,选择直接阻尼,即每阶模态的临界阻尼比3%,(典型的取值范围在1%-10%)

Ma+cv+kx= F0×sin(ωt) 其中F0是固定的数值(简谐力的幅值),且频率由20Hz 变化到1000Hz 。f ??=πω2 位移阻抗(动刚度):()()() ωωωx F K = ()()t F F ωωsin 0?= 为输入激励力,是一个谐波输入。 ()() θωω+?=t x x sin 0 为输出稳态位移响应,根据振动理论,稳态位 移响应的频率与输入激励力的频率相同,振幅 0x 和相位角θ均取决与系统本身的物理性质(质量,弹簧刚度,阻尼)和激振力的性质(频率与振幅),而与初始条件无关,初始条件仅影响系统的瞬态响应的振幅和初始相位角。 ()ωK ,表示,在某频率下,产生单位位移振幅所需要的激振力幅 值。实际情况下,频率不同,刚度也不同。 假设()ωK =10N/m ,及动刚度在任意频率都是固定的,不随频率的变化而变化(理想情况),即在任意频率激振下,产生1m 单位位移振幅所需要的激振力幅值为10N 。 假设()ωF 的幅值为1 ,()ωK =10N/m ()ωx 的幅值x =()()ωωK F =101 特点:位移响应的幅值与频率没有关系,且是固定值。 由于在abaqus 中可方便的输出某个点的位移,速度,加速度。所以通常以某个点的位移,速度,加速度来表征动刚度的大小。

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。

111_车身声腔及结构动刚度仿真分析_刘文华

车身声腔及结构动刚度仿真分析 刘文华夏汤忠刘盼王萍萍陆志成袁智 (神龙汽车有限公司技术中心武汉 430056) 摘要:对车室声腔模态和车身结构动刚度进行分析可以避开车身壁板与车内空腔声学共振的可能性。本文通过对某车型车内声腔模态和白车身动刚度进行计算分析,在研发阶段初期,发现白车身后隔板区域与声腔在某振动频率有发生共振的可能,针对该问题提出了合理可行的改进方案。 关键字:声腔模态动刚度吸振器 引言 车内噪声特性已成为汽车乘坐舒适性的评价指标之一,日益受到人们的重视。车内噪声根据形成及传播的机理不同,可以分为结构噪声和空气噪声。外界激励(发动机、轮胎、路面及气流)引起车身壁板振动产生的噪声是结构噪声,而车室外通过车身孔隙进入车内的噪声则是空气噪声。试验研究表明,对于轿车乘坐车室来说,发动机振动、路面激励等引起的车身壁板振动而辐射出来的结构低频噪声在车内噪声中占主要地位。 1 声腔模态分析 在车身NVH设计阶段,对车室声腔进行模态分析不仅可以掌握车内空腔的声学模态频率和模态振型,在设计过程中避免车身结构振动导致的车内共鸣噪声,合理布置和优化车内声学特性,还可以掌握空腔声场的声压分布情况,为预测并分析动态声学响应做准备。 1.1车内声腔有限元模型的建立 首先在HyperMesh软件中导入车身结构有限元模型,提取车室内部与空气接触的表面,构成一个密闭的声学空腔,在不影响计算精度的前提下对其局部特征进行一些简化。声学单元的理想尺寸是每个波长至少六个单元,根据空气中的声速和噪声的分析频率可以计算出声波的波长以及声学单元的理想长度。本文采用四面体单元建立声学模型,单元的长度约为50mm,如图1所示。 图1 车室声腔有限元模型

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)。

基于hypermesh及nastran的动刚度分析图文教程

基于hypermesh及nastran的动刚度分析图文教程 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)加一个单位动态激励。创建名为excite的激励,点击creat。 b)加载单位激励。Analysis-constraints确定加载力的方向。例如 X正方向加载激励,只需要勾选dof1,且值为1。Load types选 择DAREA。然后在模型上选择一点,最后点击create。 c)创建激励频率范围。创建名为tabled1,card image为TABLED1, 点击creat/edit。设置TABLED1_NUM=2,x(1)=0,y(1)=1,x(2)=1000, y(2)=1. d)创建rload2目的连接excite和tabled1.card image选择 RLOAD2,点击creat/edit。进入子页面后分别双击 和选择excite以及tabled1. e)由于是采用Lanczos算法计算,创建eigrl,card image选择 EIGRL,然后点击creat/edit。V1和V2代表计算频率的范围, ND代表计算阶次。两种方法可以选择设置,设置V1=0, V2=750. f)创建frequency,card image选择FREQi,进入子页面后勾选 FREQ1。(Defines a set of frequencies to be used in the solution of frequency response problems by specification of a starting frequency, frequency increment, and the number of increments desired.)。F1是起始频率,DF是增量,NDF是次数。此模型 中查看

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:

材料的抗弯刚度计算

内支撑的支锚刚度如何计算? 答:桩计算时采用的刚度为分配到每个桩上的刚度。软件计算中自动用交互的“支锚刚度”先除以交互的“水平间距”再乘以“桩间距”(如是地下连续墙乘1),换算成作用在每根桩或者单位宽度墙上的刚度,进行支护构件计算。 在单元计算中需要用户按照如下方法输入,在整体计算中软件可以自动计算。 ①方法一:可以输入按《基坑支护技术规程附录C》方法计算的刚度,此时在“水平间距”栏需输入“桩间距”(如果是地下连续墙输入1)。 《基坑支护技术规程附录C》对水平刚度系数kT计算公式为: 附件: 您所在的用户组无法下载或查看附件 式中: kT ——支撑结构水平刚度系数; ——与支撑松弛有关的系数,取0.8~1.0; E ——支撑构件材料的弹性模量(N/mm2); A ——支撑构件断面面积(m2); L ——支撑构件的受压计算长度(m); s ——支撑的水平间距(m); sa ——计算宽度(m),排桩用桩间距,地下连续墙用1。 ②方法二:可在“支锚的水平间距”和“桩间距”都输入实际的间距,此时交互的支锚刚度就应是整根支撑的刚度;即采用公式的前半部分, 这两个方法算出来的结果好像不一样吧,望楼主再发帖前先自己试验一下,不然会误导我们 E是混凝土的弹性模量,数值大小与混凝土强度等级有关,具体可以查混凝土结构设计规范相关条文。I值为构件截面惯性矩,L为构件计算长度,则EI/L则为构件线刚度。这也是结构力学中弯矩分配主要依据 材料的抗弯刚度计算,实际上就是对材料制成的构件进行变形(即挠度)控制的依据,计算方法的由来,应该是从材料的性能特征中得到的: 第一个特性决定材料的抗压强度和抗拉强度,当材料的抗拉强度决定构件的承载力时,因其延伸率很大,而表现出延性破坏特征,反之即为脆性破坏。如抗弯适筋梁和超筋梁,大小偏心受压。而抗剪构件,在桁架受力模型中,不存在强度正比关系(抗弯尽管也不是严格意义上的正比关系,但基本接近正比),而只是双线性关系,所以,其适筋时的延性也不如抗弯适筋梁,只就是概念设计中的强剪弱弯的由来;

动刚度的影响的应用实例

某车型白车身动刚度计算方法与性能优化研究 作者:神龙汽车有限公司 夏汤忠 摘要:本文介绍了动态刚度的基 本概念,建立了公司的计算方法,对某车型白车身进行动态刚度分析,进而提出优化改进方案,使该车型获得良好的NVH 性能 关键词:白车身 动刚度 模态 优化 1.引言 在轿车车身的性能中,动刚度计算占有重要的地位,其作用主要表现在车身疲劳寿命和整车乘坐的舒适性上。 汽车在行驶的过程中,会受到各种各样的动载荷。当动载荷与车身的动力学特性接近,即动载荷的某分量与车身的某阶模态的固有频率接近时,将可能引发结构共振产生较高的动应力,导致车身的疲劳破坏。而车身的动力学特性对乘坐舒适性的影响,主要表现在NVH 性能上。 在某车型项目中,以前期项目为标准,研究白车身动态刚度的计算方法,修正白车身动刚度有限元模型,确保计算获得准确的动态刚度结果。计算方法和建模方法的研究完成为之后的动刚度性能优化工作搭建了良好的基础,然后运用通过模态计算寻找改进思路,尝试多种改进方案,确定最佳方案使车身动刚度性能达标,提升了整车的NVH 性能。 2.动态刚度 动刚度是指计算结构在周期振荡载荷作用下对每一个计算频率的动响应,也称为频率响应。激励载荷是在频域中明确定义的,所有的外力在每一个指定的频率上已知。力的形式可以是外力,也可以是强迫运动(位移、速度、加速度等)。计算结果分实部和虚部两部分。实部代表响应的幅度,虚部代表响应的相角。通常动刚度采用响应的幅值来表示,包括节点位移、加速度、单元力和应力等。动刚度的计算方法主要有直接频率响应、模态频率响应两种。

a) 直接频率响应,通过求解整个模型的阻尼耦合方程,得出各频率对于外载荷的响应。 b) 模态频率响应,利用结构的模态振型来对耦合的运动方程进行缩减和解耦,同时由单个模态响应的叠加得到某一给定频率下的解答。其分析的输出类型与直接频率响应分析得到的输出类型相同。模态频率响应分析法利用结构的模态振型来对运动方程进行缩减,因此在对较大模型做频率响应分析时比直接法更右效率。在本车型的频率响应计算中使用模态频率响应,下面是对模态频率响应理论的简介。 再由(2)式可计算出系统在物理坐标下的响应。 本公司的法国母公司PSA对动态刚度的计算方法内嵌在其自行开发的CAE软件OPTIMA 中,其中应用的算法和控制参数设置对我们而言可以说是未知数。在某车型项目中,我们使

第四章 扭的强度与刚度计算

一、 传动轴如图19-5(a )所示。主动轮A 输入功率kW N A 75.36=,从动轮D C B 、、输出功率分别为kW N kW N N D C B 7.14,11===,轴的转速为n =300r/min 。试画出轴的扭矩图。 解 (1)计算外力偶矩:由于给出功率以kW 为单位,根据(19-1)式: 1170300 75 .3695509550=?==n N M A A (N ·m ) 351300 11 95509550=?===n N M M B C B (N ·m ) 468300 7 .1495509550=?==n N M D D (N ·m ) (2)计算扭矩:由图知,外力偶矩的作用位置将轴分为三段:AD CA BC 、、。现分别在各段中任取一横截面,也就是用截面法,根据平衡条件计算其扭矩。 BC 段:以1n M 表示截面Ⅰ-Ⅰ上的扭矩,并任意地把1n M 的方向假设为图19-5(b )所示。根据平衡条件0=∑x m 得: 01=+B n M M 3511-=-=B n M M (N ·m ) 结果的负号说明实际扭矩的方向与所设的相反,应为负扭矩。BC 段内各截面上的扭矩不变,均为351N ·m 。所以这一段内扭矩图为一水平线。同理,在CA 段内: M n Ⅱ+0=+B C M M Ⅱn M = -B C M M -= -702(N ·m ) AD 段:0=D n M M -Ⅲ 468==D n M M Ⅲ(N ·m ) 根据所得数据,即可画出扭矩图[图19-5(e )]。由扭矩图可知,最大扭矩发生在CA 段内,且702max =n M N ·m 二、 如图19-15所示汽车传动轴AB ,由45号钢无缝钢管制成,该轴的外径 (a ) (c ) C m (d ) (e ) 图19-5 (b )

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。

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