基于hypermesh与Nastran的分析实例大全.docx

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基于hypermesh与Nastran的分析实例大全

实例1.模态分析

模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应

用。

模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。

这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。

利

用hypermesh和nastran做模态分析简约流程如下：

1.打开hypermesh进入nastran模块

2.定义材料

注意：

对于不同材料E，NU，RHO取值不同

3.定义属性

4.定义component

5.定义力

注意：

设置所需模态的阶数，注意前六阶为刚体模态。

6.定义loadstep

设置SPC和METHOD,类型选择模态

7.定义controlcard

选择AUTOSPC,BAILOUT为0,DORMM为0,PARAM为-1

8.保存文件，在nastran中进行计算。

1、

2、

实例2.基于hypermesh及nastran的动刚度分析

打开hypermesh选择nastran入口。

打开或导入响应模型（只是网格不带实体）。

3、

点击

material创建材料。

a）Type选择ISOTROPIC（各向同性）

b）cardimage选择MAT1（Definesthematerialpropertiesforlinear

isotropicmaterials.）nastranhelp文档。

c）点击creat/edit，编辑材料属性输入E（弹性模量）、NU（泊松

比）、RHO（密度）。

由于各物理量之间都是相互关联的因此要

注意单位的选择（详情见附件一）。

这里选择通用的E=2.07e5，

NU=0.3，RHO=7.83e-9。

4、

点击

properties创建属性。

a）由于是二维模型type选择2D。

Cardimage选择PSHELL（壳单

元）。

Material选择刚才新建的材料。

b）点击creat/edit。

c）定义厚度即T（例如T=3，注意此时单位是mm）。

5、

创建material以及properties后要将这些数据赋予模型。

a）点击

component。

b）由于不是创建是修改，所以左边点选update

选择相应部件。

然后双击

c）然后双击

选择刚才新建的厚度属性。

d）最后点击update。

6、

创建加载情况，点击

。

a）加一个单位动态激励。

创建名为excite的激励，点击creat。

b）加载单位激励。

Analysis-constraints确定加载力的方向。

例如

X正方向加载激励，只需要勾选dof1，且值为1。

Loadtypes选

择DAREA。

然后在模型上选择一点，最后点击create。

c）创建激励频率范围。

创建名为tabled1，cardimage为TABLED1,

点击creat/edit。

设置TABLED1_NUM=2，x

（1）=0,y

（1）=1,x

（2）=1000,

y

（2）=1.

d）创建rload2目的连接excite和tabled1.cardimage选择

RLOAD2，点击creat/edit。

进入子页面后分别双击

和

选择excite以及tabled1.

e）由于是采用Lanczos算法计算，创建eigrl，cardimage选择

EIGRL，然后点击creat/edit。

V1和V2代表计算频率的范围，

ND代表计算阶次。

两种方法可以选择设置，设置V1=0，

V2=750.

f）创建frequency，cardimage选择FREQi，进入子页面后勾选

FREQ1。

（Definesasetoffrequenciestobeusedinthesolution

offrequencyresponseproblemsbyspecificationofastarting

frequency,frequencyincrement,andthenumberofincrements

desired.）。

F1是起始频率，DF是增量，NDF是次数。

此模型

中查看

7、

要设置一个集合，确定计算那个点的频响函数。

进入Analysis-

entitysets，name可以随便命名，cardimage选择SET，确定下

面一行是

nodes，然后点选一个

节点，点击creat。

由于后续工作要计算动刚度，因此要选择加

载激励的节点。

8、

要设置loadsteps，是设置一种子工况，把各种加载调用起来。

a）创建名为subcase的loadcase，type选择freq.resp（modal），勾

选DLOAD并赋予rload2，METHOD（STRUCT）赋予eigrl，FREQ

赋予frequency，点击creat。

如果有固定约束的话，还要勾选

SPC并赋予固定约束。

9、

设置控制卡片。

这部分为了控制计算环节，因此不同的求解器，

控制卡片会有不同。

点击controlcard。

a）点击SOL，Analysis选择ModelFrequencyResponse。

b）点击PARAM（ParameterSpecification参数规格）勾选COUPMASS

（值默认-1），勾选G（结构阻尼）一般设为0.04，勾选POST

（默认值-1）求解器代码。

c）点击GLOBAL_OUTPUT_REQUEST，输出的是加速度勾选

ACCELERATION，并勾选子选项SORTING，FORMAT，FORM。

其

中SORTING选择SORT2，FORMAT选择PUNCH，FORM选择

PHASE，SETID选择前面设置的点集SET。

解释SORT1与SORT2的区别查看帮助文档，得知SORT1是

不同节点在某个频率或时间下的响应，SORT2是同一个节点在

不同频率下的响应，显然SORT2是我们需要的；看频率响应曲

线需要pch格式的文件，PUNCH指令就是为了输出pch文件。

REAL/IMAG或者PHASE是可以通过实部虚部输出或者通过幅

值相位的形式输出。

由于看的响应曲线Y坐标值是复制，因此

选择

PHASE

以幅值相位形式输出。

10、到处bdf格式文件。

11、用nastran软件打开bdf文件。

可以在Optionalkeywords里面写

入scr=yes,就不会生成过程文件。

如果没有错误会生成pch文

件。

假如没有pch文件，进入f06文件搜索“fatal”查看错误。

12、用hypergraph软件打开pch文件

a）点击

buildplots图标，点击

找到pch文件，在

栏目下选择相应方向，由于激励是X方向因此选择看X方向上

的响应。

选择apply。

b）计算出来的是加速度曲线A=

𝐴（𝜔）

𝐹（𝜔）

动刚度曲线是𝐾∗=

𝐹（𝜔）

𝑆（𝜔）

已

知a（ω）=𝑠̈（𝜔），对于幅值来说𝐴（ω）=（2π𝑓）2𝑆（𝜔）。

即

∗

（2𝜋𝑓）2

𝐴

13、需要在hypergraph里面编辑一个公式，来实现这个转化。

a）点击

plotmacros图标来新建一个公式。

b）点击左边的add，弹出页面再点击add，type选择curve。

c）点击curve标签。

Label填写公司名称，X轴不变，Y轴变为𝐾∗，

因此光标移到X一栏，双击Parameters下的Parameter1，X栏

就会出现p_1.x，表示新函数X轴变量仍未原函数的x；Y栏填

写4*pi^2*p_1.x^2/p_1.y，表示

（2𝜋𝑓）2

𝐴

。

点击clouse。

d）双击主页面Parameters下的Parameter1选择原函数，即频率

响应函数。

e）点击apply。

有时会出现错误，检查频率响应曲线是否有零点。

f）如果有零点可以用

ModifyCurves命令直接去无零点的频率范围。

选定频率段后点击TIM，删除其他部分曲线。

实例3.利用Hypermesh和nastran创建mnf流程

1.建立几何模型，定义材料属性、单元属性。

2.创建约束和特征值卡，如下：

约束为无量纲。

定义为mis1,选择下列四点确定一个节点集定义。

定义单元集。

特征值为EIGRL特征。

3.对控制卡进行设置

（1）sol

（2）PARAM

（3）case_unsupported_cards

ADAMSMNFFLEXBODY=YES,OUTGSTRN=YES,OUTGSTRS=NO

RESVEC=NO

GPSTRAIN（PLOT）=ALL

OUTPUT（POST）

SURFACE101SET100NORMALX3FIBRE=Z1

（4）bulk_unsupported_cards

DTI,UNITS,1,KG,N,M,S

（5）global_case_control

Gpstress=all

（6）导出成nastran可以识别的bdf

实例4.基于Hypermesh和Nastran的声固耦合频率响应分析

主讲人LengxuefCAE联盟论坛—大区版主

模型描述：

外部为长方形铁盒，如图1所示。

图1结构有限元模型

材料类型为MAT1各向同性材料。

材料参数为：

弹性模量2e5Mpa泊松比0.3

密度7.85-9ton/mm^3

单元类型为shell。

内部为空气，如图2所示。

图2声腔有限元模型

材料类型为MAT10流体材料。

材料参数为：

密度1.2e-12ton/mm^3声速340000mm/s

单元类型为Psolid，需要注意的是在Psolid的第八域内设定为PFLUID表示为流体单元。

另外需要将组成流体单元的节点的第七域设定为-1，表示组成流体单元的节点。

（CardEdit-Nodes-Edit进行设定）

声固耦合界面定义

通过Analysis-ControlCard-ACMODL定义结构与声腔的耦合关系。

这里主要有两种：

一是在耦合界面上结构模型与声腔模型的节点坐标一一对应，但不是重合（即同一坐标分别有一个结构节点和一个声腔节点）这时需要使用ACMODL，IDENT定义。

如果耦合界面上不是节点一一对应的关系，则需要通过ACMODL，DIFF定义。

边界条件

结构网格两端表面的四角（共八个节点）约束所有自由度。

如图4所示。

通过SPC卡片定义：

Analysis-constraints，选择节点进行定义，其中loadtypers=spc

BDF文件中SPC卡片参数如下：

SPC            1    892  1234560.0    

SPC            1    907  1234560.0    

SPC            1    912  1234560.0    

SPC            1    928  1234560.0    

SPC            1    949  1234560.0    

SPC            1    959  1234560.0    

SPC            1    1050  1234560.0    

SPC            1    1280  1234560.0

载荷

选取结构模型下表面中间一点施加Z向单位激振力，如图5所示，激振力的频率范围为0-200Hz

图5载荷

1通过DAREA卡片定义集中力

Analysis-constraints，选择节点进行定义，其中loadtypers=DAREA

DAREA

2

1687

31.0+7

2激励频率范围通过TABLED2定义

TABLED2        50.0    

+            0.0    1.0  200.0    1.0ENDT

3然后用RLOAD2将DAREA和TABLED2连接起来，表示激励频率范围为0-200Hz

求解参数设定

SOL中选择SOL111模态频率响应求解器

采用Sol11求解频率响应需要定义如下卡片：

首先定义模态求解卡片，通过EIGRL定义。

通常求解模态的频率范围是所求解频率响应的2-2.5倍。

然后通过FREQ1卡片定义频率响应的求解频率0-200Hz

最后创建载荷步

设定结果输出内容DISPLACEMENT（SORT1,REAL）=ALL,输出所有节点的位移响应。

对于声腔来说，DISPLACEMENT卡片中第一个自由度代表声压。

如：

f06文件中节点102528在180Hz处的声压响应：

求解

通过Nastran进行求解

后处理

通过Hypergraph进行后处理

节点102528的声压响应如图所示。