國內實例操作案例

                    設計仿真 | MSC Nastran Modules助力大規模裝配結構提高建模效率

                    傳統有限元分析建模,對于包含多個零部件和子結構的大規模裝配結構,例如:航空、航天器或者汽車,都不是由一個工程師甚至是一個部門來完成有限元模型的創建。不同的FE部段由不同團隊的工程師進行創建,最后再將這些FE部段模型進行組裝。傳統的有限分析建模方......


                    01 傳統有限元建模工作流程及局限性

                    傳統有限元分析建模,對于包含多個零部件和子結構的大規模裝配結構,例如:航空、航天器或者汽車,都不是由一個工程師甚至是一個部門來完成有限元模型的創建。不同的FE部段由不同團隊的工程師進行創建,最后再將這些FE部段模型進行組裝。

                    傳統的有限分析建模方法,不允許使用重復的ID編號,而大規模的裝配結構需要通過組裝多個不同的部段模型來實現,隨著計算資源越來越廉價,精細化建模的需求越來越高,模型的單元、節點數量變得非常龐大,這就需要對大規模模型進行更加嚴格的模型管理,隨之而來的就是傳統有限元建模方法的局限性越來越明顯:

                    ■ 傳統的有限元建模方法,需要遵循嚴格、復雜的編號規則,避免出現ID號沖突;

                    ■ 部段模型不能進行平移、旋轉、鏡像等操作,很難實現其模型的重復使用;

                    ■ 部段模型之間需要通過手動方式進行連接;

                    ■ 分析結果不能按照部段模型進行輸出。


                    02 全新的模型組裝管理工具

                    Modules作為MSC Nastran的一個獨立的數據塊,用來表示獨立的模型部件或者子結構,其數據結構類似于MSC Nastran的部件超單元,但是其模型不會發生縮減,所以不會損失計算的精度。Modules實例化的功能還可以將初始模型分解成多個實例,簡單來講,可以把實例看作是一個標準件,這個標準件可以進行多次的引用,還可以對已有的Module模型進行替換,用來進行多種設計方案的嘗試。

                    MSC Nastran多使用Include的方式引入不同部段的模型進行數據組裝,此處我們通過對比Include與Modules兩種不同的建模方式來看一下Modules有哪些優勢來解決大規模模型建模效率的問題:


                    PART.01

                    在數據格式上,Modules文件與Include文件非常相似,很容易將原有的數據模型轉換為Modules模型;


                    PART.02

                    Modules允許不同部段可以使用相同的節點、單元以及材料編號 ,不再受限于計算中必須獨立編號的規則;


                    PART.03

                    由于每個Module 都是獨立的,比傳統的建模方法更易于管理;


                    PART.04

                    一個Module 模型,可以在不同的位置,不同的裝配模型里多次重用;


                    PART.05

                    可以輕松的將Module進行復制、平移、旋轉、鏡像以及替換;

                    Module替換


                    PART.06

                    Modules支持自動連接 ,就像專屬模塊一樣即插即用,使用便捷;


                    PART.07

                    Module模塊信息以及連接信息都會輸出到 F06 文件中,方便查看;


                    PART.08

                    結果輸出支持按照Module輸出 ,便于后處理。


                    03 前后處理ModuleMission

                    為了簡化Modules的使用,我們基于MSC Apex定制開發了其使用界面“ModuleMission”,其主要功能包括:


                    PART.01

                    外部Module的導入,已有FE模型的Module轉換


                    PART.02

                    Module的連接設置,默認自動連接,其他連接包括連接單元,接觸等,其定義方式與基礎的Apex建模完全一致,可以自動轉換成Modules的連接

                    自動連接

                    手動連接

                    連接單元連接

                    接觸


                    PART.03

                    快速實現Module的位置變換或平移、旋轉、鏡像等復制


                    PART.04

                    支持按模塊顯示結果,或者整體結構顯示結果


                    PART.05

                    模塊間連接力顯示,用于分析載荷的傳遞路徑


                    04 總結

                    總之,Modules作為新的組裝管理工具,允許不同Module之間使用重復的ID編號,減少了模型組裝過程中的編號工作;其實例化工具,可以對已有的Module進行復制,通過平移、旋轉、鏡像等操作進行重新的定位,或者與其他的團隊共享使用模型;其自動連接的功能可以讓Module文件組裝像搭積木一樣方便、快捷。這些功能都可以有效的縮短建模時間,提高建模的效率。

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