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2013-06-16 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)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(qiáng)度對(duì)于整個(gè)機(jī)構(gòu)來說是十分重要的。在同一個(gè)預(yù)緊力的狀態(tài)下,通過改變它的設(shè)計(jì)外形來改善應(yīng)力集中。這里采用Altair HyperMesh前處理程序進(jìn)行幾何建模,它的界面十分友好,建模功能強(qiáng)大,和各個(gè)有限元計(jì)算軟件的接口很多,提高了工作效率。
2 螺栓六面體網(wǎng)格劃分方法
鼓形接頭螺栓上方為一個(gè)六邊形,下方為一個(gè)圓柱體,并且在圓柱頂端有一個(gè)收縮,形成一個(gè)錐形。幾何比較復(fù)雜,特征比較多。同時(shí),螺栓上方六邊形底端要留出可以加上倒角的區(qū)域用來對(duì)比兩種設(shè)計(jì)。另外,為了保證計(jì)算精度,要求網(wǎng)格必須為五面體(penta)和六面體(hexa)進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)格劃分,不可忽略倒角,確保單元質(zhì)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(duì)稱,可以只對(duì) 4 分之 1 幾何進(jìn)行建模。
2)下方圓柱上有 4 個(gè)孔,可以在圓孔上方單元都為六面體時(shí),忽略它對(duì)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(duì)不同的特征采用不同的顏色來表現(xiàn),有利于檢查。
4)由于上下特征差異比較大,要計(jì)算上下表面的單元數(shù)并匹配。
2.3 使用 HyperMesh 中的 linear solid 命令生成實(shí)體網(wǎng)格
在生成實(shí)體時(shí),由于錐形特征的傾斜角度非常大,考慮到單元在局部會(huì)非常細(xì),導(dǎo)致單元數(shù)過多,質(zhì)量不合格,并且這個(gè)特征也不是分析的關(guān)鍵區(qū)域,可以用五面體(penta)來進(jìn)行過度處理,如下圖。
在使用五面體過度時(shí)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(qū)域要留出點(diǎn)來建立倒角。
2.5 建立圓孔和倒角,完成兩個(gè)模型設(shè)置。
使用 split 命令對(duì)圓孔處的六面體進(jìn)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(jìn)行填補(bǔ)。最后檢查整體單元質(zhì)量,并通過局部詳細(xì)調(diào)整,改善模型的網(wǎng)格質(zhì)量。
3 Abaqus 非線性求解器計(jì)算的螺栓應(yīng)力結(jié)果
把建好的模型通過 Abaqus 接口直接設(shè)置 Abaqus 求解器的輸入計(jì)算文件,然后計(jì)算得到以下應(yīng)力結(jié)果?？梢钥吹接捎谠敿?xì)的倒角描述,設(shè)計(jì)二中的應(yīng)力集中明顯減小。
4 結(jié)論
通過 HyperMesh 的強(qiáng)大功能,可以很快捷的進(jìn)行實(shí)體網(wǎng)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(jìn)行計(jì)算,顯示了其強(qiáng)大的前處理功能。
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