很多使用者平時很少會用到梁單元,更不用說任意形狀的複雜梁截面了。其實再奇葩的截面本質上也就是一個平面形狀而已,我們可以像當年上小學數學課一樣研究一個平面幾何形狀,那樣學起來會感覺輕鬆一些,本講會介紹如何使用HyperBeam創建截面。

 

 
 

HyperBeam提供了多種定義梁截面的方法。既然是一個面,自然有很多種獲取它的方式,比如:

 
 

 

使用HyperMesh或者求解器的標準截面(standard section)

 

 

從外部導入一個幾何面或者通過一圈封閉曲線創建一個面(solid section)

 

 

將2D單元轉化成梁截面(solid section)

 

 

用一個平面從一個實體上截取一個切面作為梁截面(solid section)

 

 

將一個曲面投影到一個平面上(solid section)

 

 

通過若干條折線和每條折線的厚度確定截面的形狀(shell section)

 

 

跳過截面形狀的定義,直接給定截面參數(general section)

【HyperMesh寶典】之梁截面 2020-01
【HyperMesh寶典】之梁截面 2020-02

接下來依次為大家講解

1

使用HyperMesh或者求解器的標準截面。

可選的標準截面類型因求解器而異,比如OptiStruct範本下支援的標準截面如下:

HyperBeam中創建一個OptiStructL型標準梁截面步驟如下:

Step1

 
 

從模型流覽器>HyperBeam進入

Step2

 
 

在新打開的HyperBeam視窗流覽器位置,點擊滑鼠右鍵Create>Standard Section>OptiStruct>L

Step3

 
 

自動創建的梁截面如下:

Step4

 
 

在左下角更改截面參數後圖形區就會更新截面形狀,至此定義完成。

 

右側data區域中各種參數的意義會在本文的最後解釋。

點擊功能表列File>Exit退出HyperBeam介面,查看Beam Section Collector下可知已創建L形截面。

 

2

從外部導入一個幾何面或者通過一圈封閉曲線創建一個面。

Step1

 
 

創建一個曲面並導入HyperMesh

HyperBeam來說面從哪裡來都是一樣的,比如AutoCADCreoUGCATIACAD軟體,這裡使用的曲面在澳汰爾公司的工業設計軟體Evolve(現在的新名字叫solidThinking Studio)裡創建。

Step2

 
 

進入HyperBeam面板並設置如下:

 

👉 Cross section plane: 默認是所選面所在平面(可以選擇投影到其它平面);

👉 Section Base node:截面坐標系的原點位置;

👉 Orientation vector:截面坐標系的第一軸方向。

Step3

 
 

點擊Create後就可以看到創建的截面和相應的參數。

上圖中左下角的表格是定義五角星的各個頂點座標(可編輯)。

 

3

2D單元轉化成梁截面。

該方法和方法2是幾乎一樣的,略去解釋。

4

用一個平面從一個實體上截取一個。

Step1

 
 

先把實體從外部導入HyperMesh,下圖的古怪實體也是從Evolve中創建的。

Step2

 
 

HyperBeam面板截取實體的一個截面並按照如下設置創建為梁截面。

Step3

 
 

得到截面如下:

如果選擇一個更傾斜的平面去截取,結果可以是這樣:

 

5

將一個曲面投影到一個平面上(該方法很少用得到)。

Step1

 
 

先把曲面導入HyperMesh,還是Evolve創建的。

【HyperMesh寶典】之梁截面 2020-03

Step2

 
 

HyperBeam中設置如下,包括投影平面和截面坐標軸的原點和第一軸等。

Step3

 
 

投影後得到的截面如下:

 

6

通過若干條折線和每條折線的厚度確定截面的形狀。

典型的應用場景包括汽車的A/B柱用梁單元等效建模。這裡需要說明一點,作為定義一個梁單元用的折線可以有T型連接,但是不能斷成不相連的兩截。也可以直接從外部導入曲線或者從曲面/實體從截取線,先通過一個例子瞭解大致的過程:

Step1

 
 

繪製或導入一條曲線,或者從曲面/實體上截一條,結果都是一樣的。

Step2

 
 

HyperBeam面板設置好參數並創建截面。

HyperBeam視圖下的資訊如下:

Step3

 
 

創建beam單元。

這裡務必注意offset的方向(x軸指向是單元的節點順序決定的,y軸是截面坐標系的第一軸,z軸由右手定則確定並且要和截面第二軸的方面吻合),另外,offset數值是HyperBeam中的值的相反數。

Step4

 
 

打開梁單元的3D顯示。

結果和曲線的位置完全重合。

【HyperMesh寶典】之梁截面 2020-04

此外,shell section還提供了很多額外的功能。

截面曲線可以從csv檔導入,創建好的截面資訊也可以保存為csv並進行編輯。

Shell section的具體操作方法請參考如下視頻:

 

 

7

Generic section.

該類截面只有數值無截面圖形,直接輸入截面的參數進行定義,只在某些特殊場合(比如優化)會用到。

 
 

各參數的物理意義說明如下(相關公式可打開HyperMesh幫助查看):

 

(點擊查看大圖)

 

 

 

本期內容就到這裡啦,覺得好看就多多分享吧,接下來的幾期我們將會介紹connector模組,敬請期待。

 

 

【HyperMesh寶典】之梁截面 2020-05
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