衬套建模方法_3

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ty分别赋予相应的component,这样整个模型才包含了整个衬套的结构和材料信息。
[0066]305、在Hypermesh中,根据预定义的衬套柔性体的输出模态的阶数、运算方式及载荷步对所述有限元网格进行运算获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型,以及衬套柔性体动画文件。具体为,在Hypermesh中,利用模态缩减法选择所需生成的衬套柔性体的输出模态的阶数,设定运算方式及载荷步,按照设定的运算方式及载荷步进行运算,获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型,以及衬套柔性体动画文件,其中设定运算方式及载荷步”可以在Hypermesh中进行运算前的任何一个步骤中进行。本实施例中,利用模态缩减法选择得到所需生成的衬套柔性体的输出模态的前32阶,其中,前6阶模态为衬套运动时的刚体模态(不参与柔性的变形描述),其余26阶模态用于描述内套筒与外套筒的相对位移以及橡胶体的整体变形。
[0067]步骤305在Hypermesh中的操作如下,在Hypermesh中新建一个force, cardimage 选择 CMSMETH,METHOD 选择 CC,NMODES 输入 32 ;然后,在 Analysis_>GL0BAL_CASE_C0NTR0L->CMSMETH=中选择上面建立的force ;然后,在1adsteps中新建一个载荷步,type选择generic并设定名称;然后,在Analysis_>0ptistruct中点击optistruct键,按照设定的运算方式和载荷步进行运算;点击Hyperview观察模态输出结果,包括衬套的质量及各阶模态的频率和振型。经Hypermesh运算后,输出的结果为h3d格式的衬套柔性体动画文件。
[0068]306、将所述衬套柔性体动画文件转换为模态中性文件并导入柔性体运动仿真软件中,建立衬套柔性体模型。此处的柔性体运动仿真软件可以是Adams或AMEsim及其它类似的能够仿真刚柔I禹合的柔性体运动仿真软件,以下以Adams为例说明。经Hypermesh运算输出的h3d格式的衬套柔性体动画文件,不能直接应用于Adams中,需要转换为模态中性文件,才能导入Adams中。此处的模态中性文件指的是mnf格式的文件。将h3d格式的衬套柔性体动画文件转换为mnf格式的文件,可以通过Mot1nview软件。在Mot1nview软件中的具体操作为,在 Flextools_>Flex prep->translat1n of flexbody files 的下拉菜单中选择“Translate the MVh3d flexbody into ADAMS mnf file,,,在 select MV h3dfile中选择经Hypermesh运算输出的h3d格式的衬套柔性体动画文件,在save the ADAMSmnf file中设定mnf文件的保存路径及文件名,得到mnf格式的模态中性文件。然后,将mnf格式的模态中性文件导入Adams中,建立衬套柔性体模型。在Adams中导入mnf格式的模态中性文件操作如下,选择build->parts_>flexible body->new,根据衬套的对称类型选择 left/right/single 并定义 locat1n 和 orientat1n,在 left mnf file 后的对话框中右键选择browse,找到并选择转换得到的mnf格式的模态中性文件导入。
[0069]图2所示实施例其一具体实施例如下:
[0070]401、建立衬套3D模型,转换格式后导入有限元分析软件;其中,建立的所述衬套3D模型包含衬套的形状、位置、方向及内部结构信息。有限元分析软件可以是Hypermesh或ANSYS,以下以Hypermesh为例进行说明。建立衬套3D模型的软件可以是Catia、UG及ProE等。在一具体实施例中,使用Catia建立衬套3D模型,Catia的默认文件格式为Catpart,需要将其转换为stp格式的文件,再利用Hypermesh的import功能导入Hypermesh中。
[0071]402、在Hypermesh中,对导入的衬套3D模型进行几何清理;其中,所述几何清理包括去除导入的衬套3D模型中不必要的点、线、小倒角与小圆孔,以及补足导入的衬套3D模型中缺失的面与线。导入Hypermesh的衬套3D模型往往存在一些缺陷,如多余的点、线等,这些多余的几何元素会强制生成不必要的节点和单元,又如小半径的倒角会生成尺寸太小的单元,因此需要对导入的衬套3D模型进行几何清理。
[0072]403、对所述衬套3D模型的各个部分分别划分为有限元网格;一个衬套模型往往包括多个部分,如内套筒、外套筒及橡胶体等,有些复杂的衬套,在橡胶体中还含有金属或塑料内环。具体为:在Hypermesh中,建立与所述衬套3D模型的各个部分对应的多个component(容器),将所述衬套3D模型的各个部分分别放入其中一个component中,将所述component中的所述衬套3D模型的相应部分划分为有限元网格,并在各个component间建立能够反映衬套各个部分真实连接关系的连接;然后,
[0073]在Hypermesh中,检查划分的有限元网格的质量是否合格;若检查发现质量不合格的有限元网格,则重复“对所述衬套3D模型进行几何清理”的步骤,直到有限元网格质量合格为止;若检查未发现质量不合格的有限元网格,则进入下一步骤;其中,所述质量合格的有限元网格为尺寸及雅克比矩阵均合格的有限元网格。
[0074]404、在Hypermesh中,建立两个接口节点,利用reb2单元将所述两个接口节点分别与衬套的内套筒与外套筒刚性连接,记录所述两个接口节点的编号。
[0075]405、确定所述衬套3D模型的各个部分的有限元网格的材料属性,所述材料属性为衬套各个部分所选用材料的密度、泊松比及弹性模量;所选用材料通常为金属和橡胶,衬套中内套筒、外套筒的材料为金属,而橡胶体的材料为橡胶。因此,此处的材料属性通常是指所用金属及橡胶材料的密度、泊松比及弹性模量。橡胶材料的密度通常设定为1.5e-6kg/mm3,泊松比设定为0.49 (绝对不可压缩材料的泊松比为0.5,橡胶被认为不可压缩材料,因此定为0.49),弹性模量为3.3Mpa。另外,Hypermesh默认的质量单位为吨,而在下述的柔性体运动仿真软件中,其质量单位为kg,因此还需要将Hypermesh的质量单位改为kg,以统一质量单位。内套筒与外套筒的金属材料属性按照与橡胶材料相同的单位输入。
[0076]步骤405具体为,在Hypermesh中,定义衬套各个部分的材料属性并分别赋予划分为有限元网格后的衬套3D模型的各个部分,然后,建立与所述多个component数量对应且属性为三维实体的多个property (属性体),将多个property分别赋予相应的component,这样整个模型才包含了整个衬套的结构和材料信息。
[0077]406、在Hypermesh中,根据预定义的衬套柔性体的输出模态的阶数、运算方式及载荷步对所述有限元网格进行运算获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型,以及衬套柔性体动画文件。具体为,在Hypermesh中,利用模态缩减法选择所需生成的衬套柔性体的输出模态的阶数,设定运算方式及载荷步,按照设定的运算方式及载荷步进行运算,获得衬套柔性体各阶模态的频率和振型,以及衬套柔性体动画文件,其中设定运算方式及载荷步”可以在Hypermesh中进行运算前的任何一个步骤中进行。本实施例中,利用模态缩减法选择得到所需生成的衬套柔性体的输出模态的前32阶,其中,前6阶模态为衬套运动时的刚体模态(不参与柔性的变形描述),其余26阶模态用于描述内套筒与外套筒的相对位移以及橡胶体的整体变形。
[0078]步骤406在Hypermesh中操作如下,在Hypermesh中新建一个force, cardimage 选择 CMSMETH,METHOD 选择 CC,NMODES 输入 32 ;然后,在 Analysis_>GL0BAL_CASE_C0NTR0L->CMSMETH=中选择上面建立的force ;然后,在1adsteps中新建一个载荷步,type选择generic并设定名称;然后,在Analysis_>0ptistruct中点击optistruct键,按照设定的运算方式和载荷步进行运算;点击Hyperview观察模态输出结果,包括衬套的质量及各阶模态的频率和振型。经Hypermesh运算后,输出的结果为h3d格式的衬套柔性体动画文件。
[0079]407、将所述衬套柔性体动画文件转换为模态中性文件并导入柔性体运动仿真软件中,建立衬套柔性体模型。此处的柔性体运动仿真软件可以是Adams或AMEsim及其它类似的能够仿真刚柔I禹合的柔性体运动仿真软件,以下以Adams为例说明。经Hypermesh运算输出的h3d格式的衬套柔性体动画文件,不能直接应用于Adams中,需要转换为模态中性文
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