【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠

原計劃是1D和焊點這部分總共寫3期,結果沒剎住車,一不小心就寫了7期。所以,把縫焊和粘膠合并為一期介紹,方老師只揀要緊的講。

注:本文所有焊點都使用了Altair OptiStruct求解器模板。

 

粘膠

粘膠的創建比較簡單,所以先介紹它。

隨著復合材料,鋁型材,高分子材料等各種新型結構材料的使用規模越來越大,以及高強度膠的廣泛使用,機械結構上使用膠進行連接的情況也越來越多。粘膠的創建可以基于節點、曲線或者2D單元,比如下圖中的粘膠是通過選擇上表面的2D單元:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖1

結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖2

在復雜曲面上創建粘膠時,需要注意投影方法的選擇,默認值在某些不平表面無法正常工作。

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖3

有6個選項可供選擇:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖4

各選項的意義如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖5

圖上得來終覺淺,還是視頻最關鍵。


縫焊

縫焊在汽車,造船、鐵道、重型機械、建筑等行業歷來是主要的連接方式之一。縫焊的熱、應力、疲勞是結構分析的關鍵之一,縫焊建模不當還會影響結構整體連接剛度,從而影響其它部位的分析精度。當然,如果只是想把不同的殼單元/體單元連接起來傳遞載荷,也可以選擇load transfer焊點類型。

根據兩個被連接件的角度不同,縫焊可以分為T型,L型,B型3種,分別圖示如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖6

T Connection

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖7

L Connection

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖8

B Connection

創建縫焊的選項里面有一些名字帶有capped字樣:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖9

Capped的意思是下圖中的三角形單元:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖10

T型縫焊的三角形cap

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖11

L型縫焊的三角形cap

T型縫焊具體創建方法如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖12

也可以同時創建垂直+傾斜的兩排焊縫

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖13

L型縫焊的創建方法如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖14

結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖15

B型縫焊的創建方法如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖16

結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖17

在seam面板還可以創建實體焊縫,比如下圖中的實體焊縫:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖18

使用的面板設置如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖19

T型楔形實體焊縫創建方法如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖20

T型六面體縫焊創建方法如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖21

如果只是希望連接兩個零件進行載荷傳遞,可以直接使用Load transfer,設置方法如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖22

也可以對2D單元和3D單元(四面體/六面體)進行連接,結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖23

或者3D對3D,效果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖24

 

SimLab四面體實體縫焊

SimLab支持創建四面體實體縫焊,主要應用在排氣系統和重工等行業的精細化建模。

這個功能比較厲害,效果如下圖所示。

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖25

以前如果要創建這類焊縫,用戶需要先在CAD軟件里面將焊縫的實體幾何全部創建好再導入HyperMesh進行網格劃分,效率很低。

接下來看一下Simlab中的具體操作方法:

Step 1

導入幾何模型(兩個零件是有間隙的)

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖26

Step 2

劃分2D網格

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖27

結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖28

Step 3

進入工具Advanced > Weld > Weld Bead

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖29

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖30

Step 4

設定參數,選擇edge并創建實體焊縫

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖31

結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖32

Step 5

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖33

Step 6

再次對網格進行布爾運算

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖34

結果如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖35

最后按照正常的操作步驟生成四面體網格即可。

實際中使用的焊縫可以是非常復雜的,例如下圖中的排氣系統模型:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖36

使用SimLab的Weld功能得到的實體焊縫模型如下:

【HyperMesh寶典】之縫焊和粘膠的圖37

文章來源:Altair官方技術博客

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