搜索HyperMesh 在鼓形接頭改進方案設計中的應用
2013-06-16 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
鼓形接頭螺栓是鼓形接頭的主要零件,它的強度對于整個機構來說是十分重要的。在同一個預緊力的狀態下,通過改變它的設計外形來改善應力集中。這里采用Altair HyperMesh前處理程序進行幾何建模,它的界面十分友好,建模功能強大,和各個有限元計算軟件的接口很多,提高了工作效率。
2 螺栓六面體網格劃分方法
鼓形接頭螺栓上方為一個六邊形,下方為一個圓柱體,并且在圓柱頂端有一個收縮,形成一個錐形。幾何比較復雜,特征比較多。同時,螺栓上方六邊形底端要留出可以加上倒角的區域用來對比兩種設計。另外,為了保證計算精度,要求網格必須為五面體(penta)和六面體(hexa)進行實體網格劃分,不可忽略倒角,確保單元質量至少為:
Warpage≤25,Jacobian≥0.55,Aspect≤5
2.1 觀察幾何模型,簡化模型
1)模型為 4 分之 1 對稱,可以只對 4 分之 1 幾何進行建模。
2)下方圓柱上有 4 個孔,可以在圓孔上方單元都為六面體時,忽略它對上方的影響。
2.2 建立輔助平面
1)通過 project 命令投影特征線。
2)倒角和圓孔特征處的輔助平面要做成 4 邊形,這樣有利于倒角的形成和掏孔。
3)對不同的特征采用不同的顏色來表現,有利于檢查。
4)由于上下特征差異比較大,要計算上下表面的單元數并匹配。
2.3 使用 HyperMesh 中的 linear solid 命令生成實體網格
在生成實體時,由于錐形特征的傾斜角度非常大,考慮到單元在局部會非常細,導致單元數過多,質量不合格,并且這個特征也不是分析的關鍵區域,可以用五面體(penta)來進行過度處理,如下圖。
在使用五面體過度時一定要保證輔助面都為四邊形單元。
2.4 使用 HyperMesh 中 project 和 linear solid 命令生成上下其他特征。
綠色區域要留出點來建立倒角。
2.5 建立圓孔和倒角,完成兩個模型設置。
使用 split 命令對圓孔處的六面體進行切割,并投影到幾何上來形成圓孔。螺栓上方的倒角直接用六面體和五面體進行填補。最后檢查整體單元質量,并通過局部詳細調整,改善模型的網格質量。
3 Abaqus 非線性求解器計算的螺栓應力結果
把建好的模型通過 Abaqus 接口直接設置 Abaqus 求解器的輸入計算文件,然后計算得到以下應力結果。可以看到由于詳細的倒角描述,設計二中的應力集中明顯減小。
4 結論
通過 HyperMesh 的強大功能,可以很快捷的進行實體網格劃分,提高了工作效率,并通過它的接口直接生成輸入文件提交給 Abaqus 求解器中進行計算,顯示了其強大的前處理功能。
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