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Hypermesh軟件的使用

2019-09-15 22:41:01·  來源：華南理工大學(xué)方程式賽車隊(duì)  
　
車身車架組主要負(fù)責(zé)華工方程式賽車車身、車架、空氣動(dòng)力學(xué)套件、人機(jī)工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與加工，是賽車血肉筋骨的締造者。這期是車身車架組的干貨分享之Hypermesh軟
車身車架組主要負(fù)責(zé)華工方程式賽車車身、車架、空氣動(dòng)力學(xué)套件、人機(jī)工程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與加工，是賽車血肉筋骨的締造者。這期是車身車架組的干貨分享之Hypermesh軟件的使用。
 
HyperMesh軟件簡(jiǎn)介
 
Hypermesh是一款CAE軟件包，它具有的強(qiáng)大的有限元網(wǎng)格劃分前處理功能，在處理幾何模型和有限元網(wǎng)格的效率和質(zhì)量方面，HyperMesh具有很好的速度，適應(yīng)性和可定制性。
 
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。
 
HyperMesh車架管徑優(yōu)化
 
●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）。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），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。我們使用的是size(尺寸)。
在創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量deavar的時(shí)候，名稱盡量與Component里面的相對(duì)應(yīng)，這在以后會(huì)帶來很大的方便。舉例：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。
到這我們就可以體會(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?？简?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)觯。?/div>
●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)置好了關(guān)鍵的響應(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?。?，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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