hypermesh梁殼單元混合建模實(shí)例

1、HyperMesh梁單元和殼單元的混合建模本文根據(jù)工程實(shí)例，應(yīng)用有限元軟件HyperMesh 11.0進(jìn)行梁單元和殼單元的混合建模，并在其中詳細(xì)論述，梁單元在與殼單元混合建模的過程中如何對梁單元進(jìn)行偏置處理，保證梁單元與殼單元的所有節(jié)點(diǎn)完全耦合。 在焊接工藝中，梁單元與殼單元的使用可以大大提高整體焊接結(jié)構(gòu)的抵抗變形能力，避免單獨(dú)使用殼單元時(shí)強(qiáng)度和剛度的不足。HyperMesh軟件中提供了大量標(biāo)準(zhǔn)梁的截面，也可以通過實(shí)際應(yīng)用需求單獨(dú)創(chuàng)建梁截面。 在1D面板中點(diǎn)選HyperBeam選項(xiàng)，如圖1所示。 圖1 1D面板中的HyperBeam選項(xiàng) HyperBeam中提供了大量的梁截面，如圖2所示。 圖

2、2 HyperBeam下的各種梁截面 圖2中紅色箭頭所指的是各種標(biāo)準(zhǔn)梁截面的屬性，包括H型梁，L型梁，工型梁等等。可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，而且可以自己獨(dú)立進(jìn)行尺寸編輯。圖2中的shell section可以建立獨(dú)立的殼截面，solid section可以建立獨(dú)立的實(shí)體截面。在建立完成各種梁的截面屬性之后，可以通過edit section進(jìn)行梁截面屬性的修改。 以上主要介紹了1D梁單元的使用情況，下面將根據(jù)工程實(shí)例對殼單元和梁單元的混合建模進(jìn)行詳細(xì)的介紹。圖3是梁單元和殼單元焊接之后的三維圖，圖4是圖3中梁單元以1D顯示的情況。二者之間的切換功能鍵如圖5所示。 圖3 梁單元和殼單元焊接之后梁單

3、元以3D顯示 圖4 梁單元和殼單元焊接之后梁單元以1D顯示 圖5 梁單元1D與3D之間的切換功能鍵下面介紹梁單元的具體創(chuàng)建方法，不再講述殼單元的建立方法。首先建立Beam Section，在軟件左側(cè)右鍵create-Beam Section，在出現(xiàn)的對話框窗口中對Bean進(jìn)行命名。具體的過程如圖6所示。 圖6 Beam的建立過程 之后進(jìn)入1D-HyperBeam面板，選擇Standard section選擇Standard Channel面板，打開面板后對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行修改，如圖7所示。左側(cè)的紅色框內(nèi)的區(qū)域是進(jìn)行具體尺寸的修改，修改的結(jié)果會以直觀的形式顯示在圖形界面中，右側(cè)的紅色方框是梁界面的各

4、個(gè)力學(xué)參數(shù)。注意梁的方向，梁的長度方向是X軸，圖形中的是梁的Y軸和Z軸。在梁的方向的選取過程中Y軸為第一方向。 圖7 梁的各個(gè)參數(shù)的修改 之后建立梁的屬性，同樣在軟件左側(cè)位置右鍵創(chuàng)建屬性，彈出屬性創(chuàng)建的選項(xiàng)卡片，在Type中選擇1D，在Card image中選擇PBEAM，單擊確定按鈕，如圖8所示。圖8 梁屬性的創(chuàng)建及其卡片的設(shè)置以上過程都處理好之后進(jìn)行具體梁與殼單元的混合建模，進(jìn)入1D-line mesh卡片里面，如圖9所示。 圖9 1D-line Mesh卡片 進(jìn)入之后會發(fā)現(xiàn)有很多按鈕，具體的功能介紹：左上角位置是進(jìn)行節(jié)點(diǎn)或或者線的選擇，也就是說梁在節(jié)點(diǎn)或者線上進(jìn)行創(chuàng)建。左下角的auto功

5、能鍵是確定梁的如何擺放，element config是選擇進(jìn)行梁還是桿的創(chuàng)建，文中我們選擇bar2。Offset是表示梁向哪個(gè)方向進(jìn)行偏置，ax ay az表示梁單元的第一個(gè)端點(diǎn)，bx by bz表示梁單元的第二個(gè)端點(diǎn)。具體如圖10所示： 圖10 Line Mesh具體功能圖 在已經(jīng)建立好的殼單元中選擇一排節(jié)點(diǎn)，并建立一個(gè)殼單元與梁單元的混合建模，按照圖5把梁單元的顯示方式切換為3D，建立好的有限元模型圖如圖11所示：圖11 梁單元與殼單元混合模型的3D顯示 由圖11可以看出，雖然梁單元與殼單元進(jìn)行了混合建模，但是3D情況下二者之間仍有縫隙，為了能夠和實(shí)際梁單元和殼單元焊接一樣，要進(jìn)行梁單元的偏置。把梁單元的x軸進(jìn)行偏置，偏置的過程要依據(jù)梁截面的屬性和殼的厚度進(jìn)行計(jì)算，偏置后的3D顯示如圖12所示：圖12 偏置后的梁與殼單元的