【干貨再臨】HyperMesh車架管徑優(yōu)化

2016-11-06  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

對(duì)于車架設(shè)計(jì)者來說,HyperMesh是必須熟練使用的軟件,在 HyperMesh軟件中對(duì)車架設(shè)計(jì)方案進(jìn)行有限元分析,評(píng)價(jià)靜態(tài)下的強(qiáng)度和剛度,還可以進(jìn)行自由模態(tài)分析,評(píng)價(jià)車架的動(dòng)態(tài)特性。根據(jù)有限元分析的結(jié)果,對(duì)車架進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)和尺寸的改良設(shè)計(jì),使之符合規(guī)則要求。下面就簡(jiǎn)單介紹一下車架尺寸優(yōu)化的過程。

打開HyperMesh,導(dǎo)入車架模型,模型加載了三種工況分別是彎曲(Bending),剪切(Shear),扭轉(zhuǎn)(Torsion)。由于我們采用的是單一壁厚的模型,外徑25、內(nèi)徑21,并且是在同一個(gè)Component里面,為了方便優(yōu)化,我們先把管分組放在不同的Component里面,

標(biāo)注不同的顏色區(qū)分(標(biāo)注顏色時(shí)最好按一定順序來,這樣不至于最后會(huì)重復(fù)太多),當(dāng)然最好是建模時(shí)就分好組。同時(shí)對(duì)每組設(shè)置不同的Property.

接下來創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量,進(jìn)入Analysis中的Optimization,當(dāng)中共有六種優(yōu)化方法。

我們使用size(尺寸)。在創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量deavar的時(shí)候,最好名稱與Component里面的相對(duì)應(yīng),這在以后會(huì)帶來很大的方便。我們?cè)O(shè)置名稱為tube01i(內(nèi)徑),或者tube01o(外徑)。

設(shè)置初始值(initial value)為10.5,上下邊界值分別為1和14,點(diǎn)擊create.再將設(shè)計(jì)變量與屬性關(guān)聯(lián)起來。進(jìn)入generic relationship,name同樣是tube01i,屬性選擇tube01對(duì)應(yīng)的屬性。

這里我們可以體會(huì)到同一命名的方便,可以一一對(duì)應(yīng)。然后選擇優(yōu)化對(duì)象Dimension2(內(nèi)徑)。

在這里還要點(diǎn)擊designvars設(shè)置系數(shù),通常設(shè)置為1。點(diǎn)擊create。同樣的,我們創(chuàng)建外徑的變量tube01o,設(shè)置初始值為12.5,上下邊界為5和15。(這里的邊界值可以根據(jù)需要自行設(shè)定,在此只是舉例)

點(diǎn)擊create創(chuàng)建。再進(jìn)行設(shè)計(jì)變量與屬性的關(guān)聯(lián)(generic relationship),Property同樣選擇tube01,優(yōu)化對(duì)象則要 選擇Dimension1(外徑)。

這樣一個(gè)屬性就對(duì)應(yīng)了兩個(gè)變量tube01i和tube01o。接下來就可以陸續(xù)的設(shè)置變量了,一直到tube18i和tube18o,共有36個(gè)變量,對(duì)應(yīng)36個(gè)變量和屬性的關(guān)聯(lián)。

順便說一下,這樣的重復(fù)性的操作是非常考驗(yàn)人耐心的,而且也很耗費(fèi)時(shí)間,所以學(xué)習(xí)軟件中的二次開發(fā)是十分必要的,通過編程來使得這個(gè)過程自動(dòng)化,提高效率,所以,非常歡迎有二次開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的童鞋來加入我們?nèi)?

下面我們來設(shè)置響應(yīng)(response),先設(shè)置質(zhì)量(mass)響應(yīng),在response type中選擇mass選項(xiàng),選擇total(全局質(zhì)量),點(diǎn)擊create。設(shè)置應(yīng)力(stress)響應(yīng),選擇static stress,在Property中選擇all,點(diǎn)擊create。再設(shè)計(jì)位移(disp)的響應(yīng),選擇所有節(jié)點(diǎn)(nodes),選擇total disp,點(diǎn)擊create。這樣我們就設(shè)置了我們關(guān)心的響應(yīng),如下圖:

然后我們?cè)O(shè)置約束(constraint)和目標(biāo)(object),在dconstraint中選擇應(yīng)力(stress)約束,再選擇stress的響應(yīng),設(shè)置邊界值,不超過300MP,在對(duì)應(yīng)的工況(loadsteps)選擇我們事先設(shè)置的三個(gè)工況。

點(diǎn)擊create創(chuàng)建。接下來設(shè)置位移的約束,由于有三種工況,我們分開設(shè)置三個(gè)約束:

首先是Bending,位移的上限設(shè)置為所需的值,在工況中只選擇Bending。點(diǎn)擊create創(chuàng)建。

同理我們創(chuàng)建其他幾個(gè)工況對(duì)應(yīng)的位移的約束,分別創(chuàng)建Shear對(duì)應(yīng)的約束,設(shè)置上限:

Torsion對(duì)應(yīng)的約束,設(shè)置上限:

然后就可以在左邊看到如下的設(shè)置好的約束了:

下面設(shè)置目標(biāo)(objective),在mass選項(xiàng)中選min(質(zhì)量最小),點(diǎn)擊創(chuàng)建。這樣我們的設(shè)置就基本完成了,可以運(yùn)算了。在Analysis中面板中選擇OptiStruct,而后在run option的選項(xiàng)中選擇optimization,然后點(diǎn)擊OptiStruct開始求解,得出結(jié)果。在后處理中也可以具體查看優(yōu)化后的結(jié)果。

當(dāng)然,以上的管徑設(shè)置的是連續(xù)值,在實(shí)際中管徑是離散的,我們可以在discrete dvs中設(shè)置離散的值。

然后再依照上面的方法得出求解結(jié)果。管徑的優(yōu)化要經(jīng)過多次,才會(huì)有比較好的結(jié)果。同時(shí)加上對(duì)車架結(jié)構(gòu)的微調(diào),在保證強(qiáng)度剛度的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)最大程度的輕量化。

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