2022年有限元边界条件和载荷可用 .pdf

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1、X边界条件和载荷10.1 边界条件施加的力和 /或者约束叫做边界条件。在HyperMesh中，边界条件存放在叫做load collectors的载荷集中。 Load collectors可以通过在模型浏览器中点击右键来创建(Create Load Collector)。经常（尤其是刚开始）需要一个load collector来存放约束（也叫做spc-单点约束），另外一个用来存放力或者压力。记住，你可以把任何约束（比如节点约束自由度1 和自由度123 ）放在一个load collector中。这个规则同样适用于力和压力，它们可以放在同一个load collector中而不管方向和大小。下面是将力

2、施加到结构的一些基本规则。1.集中载荷（作用在一个点或节点上）将力施加到单个节点上往往会出现不如人意的结果，特别是在查看此区域的应力时。通常集中载荷 （比如施加到节点的点力）容易产生高的应力梯度。即使高应力是正确的（比如力施加在无限小的区域），你应该检查下这种载荷是不是合乎常理？换句话说，模型中的载荷代表了哪种真实加载的情形？因此，力常常使用分布载荷施加，也就是说线载荷，面载荷更贴近于真实情况。2.在线或边上的力上图中，平板受到10N 的力。力被平均分配到边的11 个节点上。注意角上的力只作用在半个单元的边上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

3、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 27 页 - - - - - - - - - 上图是位移的云图。注意位于板的角上的红色“ 热点 ” 。局部最大位移是由边界效应引起的（例如角上的力只作用在半个单元的边上），我们应该在板的边线上添加均匀载荷。上述例子中，平板依然承受10N 的力。但这次角上节点的受力减少为其他节点受力的一半大小。上图显示了由plate_distributed.hm文件计算得到的平板位移的云图分布。位移分布更加均匀。3.牵引力（或斜压力）牵引力是作用在一块区域上任意方向而不仅仅是垂直于此区域的力。垂直于此区域的力称为压力。名师资

4、料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 27 页 - - - - - - - - - 4.分布载荷（由公式确定的分布力）如何施加一个大小变化的力？分布载荷（大小随着节点或单元坐标变化）可以由一个公式来创建。上图中，力的大小是节点坐标y值的函数（力作用方向为负的z 方向，大小是节点坐标y 值乘以 10） 。5.压力和真空度上图中显示了一个分布载荷（压力）。原点位于左上角高亮的节点上。如何施加大小随空间位置变化的压力？上图中，压力的大小是单元中心x 和 z 坐标值的函数。6

5、.静水压力土木工程的应用：大坝设计。机械工程应用：装液体的船只和水箱。在上表面水压为零，在底部最大(= * g * h) 。如下图，它是线性变化的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 27 页 - - - - - - - - - 静水压力施加方法考虑了单元中心的位置，（垂向位置h） 。7.弯矩约定力用单箭头表示，指向力的作用方向。力矩用双箭头表示，方向由右手定则确定。平板边上的节点受力矩作用，结果是节点有绕着Y 轴(dof 5). 旋转的趋势。上图平板右侧边线

6、受到弯矩作用。位移放大100 倍，原始位置用线框表示。上图施加在节点上的弯矩可以用添加刚性单元到每个节点上，再加上对应的力来模拟。这个例子中，RBE2 的方向指向Z 向，受力方向为X 向，如下图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 27 页 - - - - - - - - - 进行后处理时确保将RBE2 的结果排除在外（仅显示壳单元的位移结果）。8.扭矩什么是扭矩？扭矩和弯矩有什么区别？扭矩是作用在轴向的弯矩(Mx) 。扭矩 (Mx) 产生剪切应力和角变形

7、，另外两个方向的弯矩(My , Mz) 产生正应力和轴向变形。如何确定扭矩的方向，顺时针还是逆时针？基于右手定则，拇指指向箭头的方向，其余手指的方向表明了扭矩的作用方向。如何给实体单元施加扭矩(brick /tetra)？实体单元在节点上没有转动刚度，只有三个方向平移自由度。一个常见的错误是直接将扭矩施加到实体单元的节点上。在实体正确施加扭矩的方法是使用RBE2 或者 RBE3 单元。刚体单元将扭矩转换为力分布到实体单元上。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共

8、27 页 - - - - - - - - - 刚性连接单元RBE2 使用刚性单元RBE2 将中心节点连接到外部节点。然后扭矩施加到中心节点上。另外你也可以用一个RBE3 单元来代替：独立节点选择轴边缘的外部节点。非独立节点可以自动确定。这个操作很简单。然而，应当注意被引用的自由度。实体单元只有移动的三个自由度（自由度123 ） 。非独立节点允许转动（自由度123456 ） 。如果非独立点的转动自由度（本例中自由度5， y 轴）没有被激活，扭矩不会被传递到独立节点。包裹壳单元：在 brick/tetra实体单元的外表面覆盖一层quad/tria 2D单元。这些壳单元的厚度应该可以忽略的，那样不会

9、影响结果。现在扭矩可以施加在表面节点上，大小是总扭矩/施加节点的数量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 27 页 - - - - - - - - - 使用 HyperMesh可以方便地创建壳单元。使用 Faces 面板来创建表面。 通过 View Toolbars Checks打开检查工具栏，点击按钮来打开FACES 面板。面单元（不是2dplot 单元）自动创建并被存放于faces 的组件里。只需要将这些单元作为普通单元对待即可，（例如：重命名组建集合，指

10、定材料和属性。）上图中，使用了收缩单元的命令来显示轴的单元。橙色单元是实体单元，红色单元是实体单元自由表面的2d 单元。9.温度载荷假设金属直尺自由平放在地面上，如下图所示。如果室温上升到50 度，直尺内部会有应力产生吗？答案是没有应力产生。它会因高温而膨胀（热应变）。只有妨碍它的变形才会产生应力。考虑另一种情况，这次钢尺的另一端被固定在墙上（墙不导热），如果温度上升，它将在固定端产生热应力，如下图所示。热应力计算的输入数据需要节点的温度，室温，热传导率和线热膨胀系数。10. 重力载荷：指定重力方向和材料密度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

11、- - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 27 页 - - - - - - - - - 需要一个卡片定义为GRAV 的载荷集合。记住你的单位制。11.离心载荷用户需要输入角速度，转动轴和材料密度。RFORCE卡片定义受离心力的静态载荷。12. 整车分析下的“G ” 值垂向加速度（车辆驶过路面坑槽或紧急制动）：3g 侧向加速度（转向力，车辆转向时产生）：0.5-1g 轴向加速度（制动或突然加速时产生）：0.5-1g 13. 一个车轮通过沟槽有限元模型应该包括所有的部件，不重要的部件可以用一个集中质量代替。车辆的质量和有限元模型的质量，实际轴荷与模型的轴

12、荷，应该一致。施加约束时， 落入沟槽的车轮垂直的自由度应该自由。另外一个车轮应该适当约束来避免刚体位移。指定重力方向朝下，并且值为3*9810 mm/sec2 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 27 页 - - - - - - - - - 因为多数时侯我们没有整车的CAD 数据或足够的时间来建立详细的模型，另外一个简单的近似方法是施加 3 倍的反作用力在落入沟槽的车轮上。假设车轮反作用力（测试数据）是1000N ，因此施加3000N 在车轮上，方向向上，并

13、充分约束其他车轮避免刚体模态。这种方法对于两种设计的对比比较有效。14. 两个车轮掉入沟槽：和上面讨论相同，假设两个轮子落入沟槽。一个车轮掉入会造成弯扭，两个车轮掉入则产生弯曲载荷。15. 制动：沿着轴向（与车辆前进方向相反）的线性加速度（或重力）=0.5 到 1g 16. 转向：沿着侧向的线性加速度=0.5 到 1g 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 27 页 - - - - - - - - - 10.2 如何施加约束初学者会发现很难施加边界条件，特别是约

14、束。每个刚接触CAE 的人都面临两个基本问题：i)进行单个部件的分析，力和约束是加在单个部件上（类似自由体受力图）还是将周围连接的部件都考虑进去？ii)在什么位置，约束多少个自由度？约束用来限制结构出现相对刚体位移。二维物体的约束上图描述了二维物体在纸平面的运动。（来自：http:/www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/IFEM.d/IFEM.Ch07.d/IFEM.Ch07.pdf ）如果物体没有被固定，施加的载荷力将引起无限的位移（例如有限元软件将报告刚体位移并且退出运行显示错误）。因此，不管载荷如何，物体必须在XY 方向和绕Z 轴转动方向被

15、固定。这样约束二维物体的自由度至少有三个。如上图 a 所示， A 点约束了物体的移动自由度，与B 点一起限制了物体的转动自由度。这个物体可以以任意方式自由扭曲，没有因为约束带来任何变形限制。图 b 是图 a 的简化。 AB 线平行于全局的y 轴。A 点约束了 x 和 y 的移动自由度，B 点约束了x 的移动自由度。如果B 点的滚动支座改成如图c，就可能产生绕A 点的刚体转动（例如转动方向垂直于AB） 。刚体位移将产生刚度矩阵奇异。三维物体的约束上图（来自： http:/www.colorado.edu/engineering/CAS/courses.d/IFEM.d/ IFEM.Ch07.d/

16、IFEM.Ch07.pdf）说明了将自由度约束的概念扩展到三个维度。现在至少需要6 个方向的自由度被约束并且有更多可能的组合。如上例， A 点约束三个方向的自由度，消除了刚体移动，但是还需要约束三方向的转动。B 点约束了x方向位移消除了绕z 轴的转动， C 点约束了 z 方向的位移从而消除了绕y 轴的转动， D 点约束 y 轴的位移从而消除了绕x 轴的转动。1.离合器壳体的分析名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 27 页 - - - - - - - - -

17、目标是（只）分析离合器壳体。离合器壳体连接在引擎和变速箱壳体上。分析有两种可能性：方法 1：分析中只考虑离合器壳体。因此，根据自由体受力图施加力和力矩，并且约束两个面所有的螺栓孔的所有自由度。方法 2：模型至少包括引擎和变速箱在接触部位的一部分（或者整个部件用粗糙的网格来代替，忽略细小特征）。然后前轴和后轴等其它部件用近似截面的梁单元表示。约束车轮的部分自由度（不是所有自由度只需约束刚体位移或使用惯性释放方法）。注意离合器壳体是分析的关键位置，网格应该画细些。推荐采用第二种方法，它的刚度更合理，约束更接近现实。第一种方法，约束了离合器壳体的两个面，这种过约束将产生更安全的结果（应力和位移偏小）

18、。另外，这种方法不能考虑到特殊的工况，比如一个或两个轮子陷入凹坑。2.支架分析问题：支架固定在刚性墙上，受到180kg 的垂向力。如果将这个问题交给不同公司的工程师，你会发现不同的CAE 工程师施加的约束是各不相同的：i.直接约束螺栓孔的边缘。ii.用刚性单元 /粱单元模拟螺栓，并且约束螺栓端部iii.建立螺栓模型，约束螺栓端部和支架底部垂直于面的自由度名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 27 页 - - - - - - - - - 应力 N/mm2 位移

19、mm 约束螺栓孔的边缘993 15.5 Bolt 用粱单元模拟螺栓770 16.2 用粱模拟螺栓，支架底部只约束 z 自由度758 15.8 直接在孔边上施加约束产生了很高的应力。第二种方法显示支架底部边缘位移是不真实的。方法 3 是推荐方法。注意它们在应力和位移上的差别。考虑到梁单元 /刚性单元和壳 /实体单元连接产生的高应力，忽略垫圈附近单元的高应力（垫圈部分和梁单元 /刚性单元连接之外的一圈）是某些软件用户的标准做法。如下图支架的另一种约束方法。本次支架用简化的螺钉/螺栓固定到了墙上。螺栓用刚性单元(RBE2) 来模拟。约束刚性单元中心的移动自由度(dof 1-3) 会发生什么呢？看起来

20、这种约束和实际很相符（比如， 支架安装于墙上） ，但这样约束允许中心点旋转，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 27 页 - - - - - - - - - 因此，孔变形了（即使这种变形很小），如下图。将上图的变形放大100 倍。未变形的形状用线框显示。注意孔的变形是预期的变形吗？将上图的变形放大100 倍。未变形的形状用线框显示。孔的中心自由度全部被约束。孔的中心保持了圆形和初始位置不变。另一个例子也显示了边界约束对结果的影响，如下图。悬臂梁的末端的节点自

21、由度只约束移动自由度123 。在另一端施加-x 方向的均布力。会发生什么呢？特别是在约束的附近？如上图所示，末端所有节点的移动自由度都被约束了。将y 方向和 x 方向变形分别放大200 和 5 倍。未变形时的网格用橙色线框表示。注意悬臂梁底部变宽，相应的上部变薄了。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 27 页 - - - - - - - - - 上图修改了悬臂梁的约束。约束端部节点的x 和 z 方向的自由度。 另外轴线对称部分约束y 方向自由度。分别放大y

22、和 x 方向的变形200 和 5 倍。未变形时的网格用橙色线框表示。和之前的图相比，位移明显不同了。到底哪个计算结果是正确的呢？通过 RBE2 和 RBE3 施加边界条件（约束和力），有什么不同？上图孔用 RBE2 单元连接，约束中心的独立节点的所有自由度。在看到仿真结果之前，先问一下自己，将会出现什么样的位移云图？上图是位移场的云图。注意，孔的变形为零。换句话说，RBE2 单元虚假的增强了孔局部的刚度。下面，我们用RBE3 单元来约束模型。注意RBE3 单元的中心点是非独立节点，不能直接约束。因为节点的位移被孔上的独立节点和spc 所控制。解决方法是在非独立点上添加一个Cbush 单元（ 0

23、 长度和高刚度）。约束 Cbush 单元的自由端的全部自由度。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 27 页 - - - - - - - - - 上图显示了RBE3 的非独立节点如何与0 长度的 CBUSH单元连接。 Cbush 单元的自由端的全部自由度都被约束。 CBUSH 单元可以用spring 面板来创建，面板位于Mesh Create 1D Elements Springs。为了创建 CBUSH 单元，首先要切换对应的默认单元类型CELAS 到 CBU

24、SH ，引用一个属性（也可以以后再指定） ，并选择弹簧单元的两端节点。dof1-6 选项的选择不起作用。CBUSH 单元的属性定义如下图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 27 页 - - - - - - - - - 上图是位移的云图。孔用RBE3 单元连接，并且连接一个高刚度的CBUSH单元。所有CBUSH自由端的自由度都被约束。上图位移云图放大了200 倍。孔由于压力而变形了。RBE3 单元模拟了一种柔性的支撑，而RBE2 单元模拟的是刚性的支撑。

25、3.压力容器自由放置于地面和平板两边受承受拉伸载荷有时需要进行无约束结构分析，比如压力容器自由放置于地面（只是放置，不进行固定）或者一个平板两端承受相反的拉力而不受任何约束。静态分析不能求解这种无约束的问题。至少要约束一个节点，或者一些节点来阻止刚体位移。如果要求解自由放置于地面压力容器（承受内压）或两端受拉的平板，没有任何约束，求解器会退出并给出奇异的信息，或者得到是不合实际的位置的高应力结果（如果打开自动奇异修正功能）。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共

26、 27 页 - - - - - - - - - 有两种方法来求解这种无约束结构问题：1）近似方法：在外部边缘或表面节点上创建弹簧/梁单元（可忽略的刚度），并且在弹簧或梁单元的自由端施加约束。2）推荐方法：惯性释放方法或在模型中定义运动自由度（见教程RD-1030: 3D Inertia Relief Analysis using RADIOSS）10.3 对称使用对称的条件：只有下面的条件同时满足时才能使用对称。1)几何是对称的2)边界条件（力和约束）是对称的好处： 可以用一半或四分之一的模型来进行分析，减少自由度数量和计算成本对称面上哪些dof 可以约束？名师资料总结 - - -精品资料欢迎

27、下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 27 页 - - - - - - - - - 上图中，黑色垂直平面代表了中面。单元节点用灰色表示，节点转动用蓝色，绿色和红色箭头表示。红色和绿色箭头代表的节点转动应该从对称平面上的节点上去除（想象箭头是粘在节点上的）。因此这些自由度必须被约束。相反，代表节点转动自由度的蓝色箭头不用约束。因为实体单元的节点只有移动自由度，你只需要约束对称平面的移动。上图是一个完整的模型。梁端面的移动自由度(dof123) 被约束。中心作用有200N 的垂直载荷。如果对称面位于

28、x-y 平面，在其法向的位移自由度如z 向(dof 3) 需要被约束。另一方面，不需要约束旋转自由度，因为实体单元的节点没有旋转自由度。记住，对称面上的节点不能移动或旋转到对称平面之外。上图是一半模型。在对称平面上，z 方向的自由度被约束。另外，因为作用力只作用在一半结构上，所以大小减少了一半。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 27 页 - - - - - - - - - 现在来考虑带孔的对称平板，它的两侧受到对称的载荷。上图是一个作为参照的完整模型。上图

29、是完整模型的单元应力云图(von Mises) 。下一步，只研究平板的四分之一。对应的载荷和约束如下图所示。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 27 页 - - - - - - - - - 上图是 (von Mises) 单元应力。限制： 对称边界条件不能用于动力学分析（自然频率和模态迭代求解器）。对称模型（一半部分）会丢失一些模态，如下图。全模型与半个对称模型自然频率的对比。Mode No.Full model Hz Half symmetric mode

30、l Hz 1 448 448 2 449 718 3 718 1206 4 719 2078 5 1206 2672 6 1211 4397 问题： 我们需要进行仿真来决定哪一种材料可以用来制作一个铸件。因为两种材料的弹性模量和泊松比是一样的，我们需要找出导致两种材料性能不同的参数。其次，我们也没有材料的应力应变曲线。1）如果载荷是静态的（大多数情况下是静态，极少量动态），公司只有线性静态求解器：不同等级的铸铁有不同的强度极限（或比例屈服强度）。线性静态应力是独立于材料的，所有的材料将显示相同的应力。所以将基于强度极限（和疲劳极限）做出决定。比如FEA 计算得到最大应力是300Mpa 。材料1

31、 极限应力是350Mpa ，材料 2 是 500Mpa 。这种情况下，当然选择第二种材料。考虑另外一种情况，假设FEA 得到最大名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 27 页 - - - - - - - - - 应力是90，你可以计算大概的疲劳强度。比如灰铸铁，疲劳极限=0.3* 强度极限。因此，材料1 的疲劳极限是 105Mpa ，仍然优先选择第一种材料。2）如果载荷是动态并比较大：强烈推荐采用疲劳分析。商业疲劳分析软件通常提供有材料数据库。指定合适的材料等

32、级，表面处理方法等，计算寿命/安全耐久因子可以帮助选择材料。10.4 在 HyperMesh里创建工况最后，创建好载荷和约束后，还需要创建一个对应的工况（否则有限元求解器不知道拿这个模型算什么）。在 HyperMesh中，通过Setup Create LoadSteps来创建工况。这个面板用来定义工况。首先，指定名称和工况的类型。约束的载荷集合使用SPC 引用，力/压力用 LOAD引用。工况和其它模型数据会在Model Browser列出。现在就可以导出模型并进行分析计算了。10.5 讨论 RADIOSS 中的 AUTOSPC 本部分基于Kristian Holm, Juergen Kranz

33、eder 和 Bernhard Wiedemann的讨论，由Matthias Goelke编写。初识 AUTOSPC AUTOSPC检查全局刚度矩阵中无刚度的自由度。如果找到，这些自由度将进行自动约束。在*.out 文件中会列出这些被虚拟约束的节点。注意， AUTOSPC,YES是默认设置。AUTOSPC在 Control Cards PARAM AUTOSPC YES/NO定义例 1(文件 : rods_vertical_YES.hm)AUTOSPC,YES 在本例中，两个可以承受拉伸和压缩和扭转的CROD 单元，在中间共用节点处受到垂直载荷。进行分析会得到如下信息：名师资料总结 - - -

34、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 27 页 - - - - - - - - - 例 2(文件 : Hexa_YES.hm) AUTOSPC, YES 实体网格（一阶单元）在RBE2 单元的中心独立节点处被约束（全部自由度）。RBE2 单元的独立节点被全部约束。激活 RBE2 单元的所有自由度。六面体单元的节点（自由度1-3 ，无转动自由度）和RBE2 单元的非独立节点自由度耦合（自由度1-6）会出问题吗？你觉得会怎样？*.out 文件列出了如下信息：因为实体单元不支持1-6 的自

35、由度， RBE2 单元的转动自由度（4-6 ）被去除了。然而，如果在分析中使用了AUTOSPC,YES卡片，求解器检查到共62 个节点的转动自由度被去除。AUTOSPC将自动去除这些自由度。在节点 2 上，自由度2 和 3（2 是 y，3 是 z 方向自由度），5 和 6（5 是 y 的转动， 6 是 z 方向转动自由度）是不可用的。使用AUTOSPC =YES卡片，这些不支持的自由度将被自动约束。结果，分析是没有警告和错误信息的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 22

36、 页，共 27 页 - - - - - - - - - 然而，注意位移是10e-13 mm ，几乎是 0（虽然有载荷的作用） 。第一反应是材料设置，截面属性或者载荷定义有误。然而，根据施加载荷的方式，分析的是弯曲工况，单元类型是错误的。CROD 单元只承受拉压扭，选择能承受弯曲载荷的CBAR 或者 CBEAM 才是正确的。设置 AUTOSPC (=NO)会提示模型设置错误。AUTOSPC, NO (文件 : rods_vertical_NO.hm) 设置 AUTOSPC为 NO ，分析终止并提示如下错误：这次 AUTOPC 设置为 NO ，节点 2 在 2356 方向没有刚度。分析终止，需要将

37、这些方向自由度约束后才能运行分析。共约束 62 个节点的186 个自由度。注意：默认RBE2 单元是设置移动和转动的。简单地是取消456 的自由度。这样来避免节点自由度被AUTOSPC, YES卡片约束。AUTOSPC, NO (文件 : Hexa_NO.hm) 设置 AUTOSPC,NO，运行同一个模型，在*.out 文件中会出现如下信息。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 23 页，共 27 页 - - - - - - - - - 再次提醒我们62 个节点 186 个

38、自由度不需要被约束，与例 2 结果（采用 AUTOSPC,YES或 NO）相同。例 3 (文件 : shells_rod_YES.hm) 这个模型中， ROD 单元支持拉，压和扭转（自由度是2 和 5） ，并且和壳单元（自由度1-6 ）相连接，承受一个 y 方向的力。Rod 单元的 2、5 自由度和壳单元1-6 自由度相耦合。不约束施加力节点处的自由度，会出现问题吗？你觉得会怎样？因为自由度1346 在节点 442 处是不可用（不支持）的，AUTOSPC, YES将对节点进行虚拟的约束。结果是我们得到了结果，但是这个结果可信吗，如下图。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -

39、- - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 24 页，共 27 页 - - - - - - - - - 将 AUTOPC 设置为 NO 再次进行计算，再回来对比，问题将变得更加突出。例 3 (文件 : shells_rod_YES.hm) AUTOSPC, NO (文件 shells_rod_NO.hm) 求解器检测到节点442 没有 1346 自由度上的刚度 （与节点 253 不兼容）。因为我们不允许求解器在此节点上自动添加约束，分析失败。如下图：根据 *.out 文件的报告，节点442 在 1346 自由度上没有刚度，导致了致命错误

40、而使分析终止。在第一个例子中，我们通过在节点442 上进行自动约束而得到了结果。在本例中，因为设置AUTOSPC为 NO 而分析失败。为了修正模型错误，我们需要将节点442 根据表格中的信息进行约束。或者我们使用可承受弯曲的CBAR/CBEAM单元（具有弯曲刚度）来替代CROD 单元。注意：AUTOSPC,YES是默认设置。虽然求解器可能可以顺利完成计算（AUTOSPC,YES） ，但并不意味着模型是正确的，合乎实际的。用户定义的约束可能是不完整或错误的（错误不是每次都是明显的），那么 AUTOSPC,YES会自动添加额外的约束，可能导致错误的结果，如上例所示。每次都需要检查*.out文件的信

41、息。你也可以重新运行模型，这次施加*.out 文件中列出的自由度并设置AUTOSPC为 NO 。10.6 教程和交互视频为了能观看如下视频和教程，你需要使用电子邮箱帐号在HyperWorks客户中心注册。得到密码后，登录到客户中心从如下地址打开视频和教程。推荐教程：安装软件后在帮助文件中也可以找到这些教程：在菜单中选择Help HyperWorks Desktop Tutorials HyperWorks Tutorials HyperWorks Desktop HyperMesh Analysis Setup. 登录 HyperWorks客户中心后，也可以通过如下连接打开在线帮助来打开教程。

42、?HM-4000: Setting up Loading Conditions ?HM-4040: Working with Loads on Geometry 推荐视频：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 25 页，共 27 页 - - - - - - - - - 产品视频（ 10-15 分钟 ; 不需要安装HyperWorks ）?How to apply loads and constraints? ?How to define a load step? 推荐技巧：

43、?Boundary Conditions Loads Summary Tool ?Beam - Pressure Loading 演示：?Suspension and Chassis Loads 10.7 学生赛车项目 -边界条件边界条件和载荷考虑三种不同的工况：o 扭转o 弯曲o 剪切三种工况下对车架的约束相同（如下图）。因此，需要创建4 种不需要卡片的载荷集合。约束对应节点的移动和转动自由度被约束（dof123456 ） 。为了创建约束，可以从菜单BCs Create Constraints来创建。扭转扭转由施加垂直的强制力来实现。可以通过菜单栏BCs Create Forces面板来创建

44、力。车架如下图所示。参考力是一个凭空假设的力。车架的约束如下图。相应的扭转工况在”LoadStep”面板中定义 (Setup Create LoadSteps)。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 26 页，共 27 页 - - - - - - - - - 弯曲和剪切创建弯曲和剪切载荷工况的步骤基本相同。弯曲力和剪切力的方向如下图所示。需要注意的是，这些力是存放于各自的载荷集（不需要指定卡片）。 “Bending”工况引用载荷集合“Bending” 和 “Constraint ”；工况“Shear” 引用载荷集合“Shear” 和 “Constraint”弯曲工况剪切工况完成了模型工况的设定。将模型保存为 *.hm 文件（包括 CAD 信息）并导出为 OptiStruct求解文件(ASCII 格式 )。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 27 页，共 27 页 - - - - - - - - -