hyperworks有限元仿真-第9章_材料与属性信息

hyperworks基本操作1.引言1.1 概述概述部分可以简要介绍本篇文章所涵盖的内容和目的。

具体可以参考以下内容撰写：本文将介绍HyperWorks基本操作的相关知识和技巧。

HyperWorks 作为一款广泛应用于工程仿真和设计领域的软件平台，拥有丰富的功能和工具，能够帮助工程师们进行结构优化、流体力学仿真、疲劳分析等多个方面的工作。

对于初次接触HyperWorks的人来说，掌握基本的操作技巧是学习和使用该软件的关键。

本篇文章将从HyperWorks的简介开始，介绍了其主要的功能和应用领域，然后重点关注于HyperWorks的基本操作方面。

我们将深入研究HyperWorks的界面设置、工程模型的导入和几何处理、材料属性的定义、载荷和边界条件的设定，以及分析和后处理结果的查看等关键步骤。

通过详细的讲解和演示，读者将能够掌握使用HyperWorks进行工程仿真和分析的基础技能。

本文的目的是帮助读者快速入门并熟练掌握HyperWorks的基本操作。

通过了解和掌握这些基本操作，读者可以更高效地使用HyperWorks 进行工程设计和分析工作，提高工作效率和质量。

同时，这也为读者进一步学习和掌握更高级的应用和技术奠定了基础。

总之，本文将逐步介绍HyperWorks的主要功能和基本操作，帮助读者建立起对该软件的扎实基础，为后续的学习和工作打下坚实的基础。

对于正在接触HyperWorks的读者来说，本文将是一份很好的参考资料和学习指南。

1.2文章结构【1.2 文章结构】本文将通过以下几个章节详细介绍HyperWorks的基本操作。

首先，在引言部分将对文章的概述进行说明，包括对HyperWorks的简要介绍和文章的目的。

接着，在正文部分，将展开对HyperWorks的详细介绍，包括其功能和特点。

其中，将重点介绍HyperWorks的基本操作，包括软件安装、界面布局、常用工具的使用等等。

最后，在结论部分将对本文所介绍内容进行总结，并展望HyperWorks在未来的发展前景。

HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用复合材料以其比强度、比模量高，耐腐蚀、抗疲劳等优点，在工业界得到了越来越多的应用。

特别是在航空航天方面，由于钢铁和有色合金很难满足日趋苛刻的重量、力学等设计性能要求，复合材料更是得到了广泛的应用。

波音787和A350飞机的复合材料用量都超过50%，同时也在研发过程中面临许多重大挑战，除了大量的小样件和部段试验件的试验测试，仿真优化技术也是解决各种技术难题，缩短研发周期的重要技术手段。

Altair 公司是世界领先的工程设计技术开发者，旗舰产品HyperWorks软件包含了HyperMesh、OptiStruct、RADIOSS、MotionView、HyperStudy等著名模块，是全球领先的企业级产品创新解决方案。

过去10年，Altair公司投入巨大的人力物力，跟航空工业界紧密合作，基于HyperWorks软件平台，开发了复合材料建模、仿真、优化、可视化后处理等技术，目前已经在空客和波音等公司得到大量应用。

复合材料建模技术HyperMesh 是目前世界上最著名的CAE前处理软件，提供了无与伦比的建模功能和最广泛的CAD和CAE 软件接口。

针对复合材料，HyperMesh提供了专业的复合材料前处理模块HyperLaminate，具有直观便捷的用户界面（如图1所示），可以快速地对复合材料模型进行创建、检查和编辑，直观定义每一铺层的厚度、角度及材料属性（纤维及基体），定义各种复合材料失效准则等。

HyperMesh 支持ply+stack的复合材料铺层定义方式，即定义出各复合材料物理铺层的范围（用单元集表示），一个物理铺层对应一个ply卡片，然后通过stack卡片把各个ply按次序层叠起来，形成完整的层合板。

例如，复合材料T型长桁与蒙皮胶接结构可以通过图2所示的方法来定义。

采用ply+stack建模技术，可以方便地对复合材料层合板进行建模和编辑、三维显示和铺层方向显示等，如图3所示。

HyperMeshAltairHyperMesh、HyperView、HyperCrash、HyperForm、RADIOSS、HyperGraph、HyperStudy、MotionSolve、OptiStruct……用HyperWorks做CAE分析及优化的基本流程:1、导入CAD模型到HyperMesh中2、几何修复3、HyperMesh划分网格4、添加材料、属性、约束、载荷5、OptiStruct计算求解6、RADIOSS输出结果，查看载荷分布、位移等等7、OptiStruct做优化8、RADIOSS查看优化结果9、导出到CAD软件中进行二次设计进入2D——qualityindex网格质量查看，comp.QI值越高，网格质量越差，comp.QI=0，网格全部达标左图中黄色部分代表网格质量不太好的区域，绿色部分代表都达标区域。

可通过点击place node拖动不达标区域节点或点击elemen optimize单击网格单元使其达标。

进入2D——qualityindex网格质量查看，comp.QI值越高，网格质量越差，comp.QI=0，网格全部达标左图中黄色部分代表网格质量不太好的区域，绿色部分代表都达标区域。

可通过点击place node拖动不达标区域节点或点击elemen optimize单击网格单元使其达标。

用碳纤维车架演示一遍基本流程1、导入CAD模型到HyperMesh中CAD软件：UG NX、CATIA、PRO-E、SolidWorks等2、几何修复3、划分网格4、添加材料、属性、约束、载荷弹性模量、泊松比、密度——Assign建立载荷5、OptiStruct计算求解6、RADIOSS输出结果位移：6、RADIOSS输出结果压力：强度：7、OptiStruct做优化1）创建拓扑设计变量2）创建优化响应3）创建目标4）运行优化8、RADIOSS查看优化结果9、导回到CAD软件中进行二次设计。

Hyper works 简易教程Shot cut 一 hypermesh 网格划分⑴单元体的划分1.1梁单元该怎么划分？Replace 可以进行单元结点合并，对于一些无法抽取中面的几何体，可以采用surface offset 得到近似的中面线条抽中线：Geom 中的lines 下选择offset,依次点lines 点要选线段，依次选中两条线，然后Creat.建立梁单元：1进入hypermesh-1D-HyperBeam ，选择standard seaction 。

在standard section library 下选HYPER BEAM 在standard section type 下选择solid circle(或者选择其它你需要的梁截面)。

然后create 。

在弹出的界面上，选择你要修改的参数，然后关掉并保存。

然后return.2 新建property,然后create （或者选择要更新的prop ）,名称为beam,在card image 中选择PBAR,然后选择material ，然后create.再return.3 将你需要划分的component 设为Make Current,在1D-line mesh ，选择要mesh 的lines,选择element size,选择为segment is whole line,在element config:中选择bar2，property 选择beam(上步所建的property).然后选择mesh 。

F 合适窗口大小 D display 窗口H help 文件F2 delete panelF12 auto mesh panel F10 elem check panel F5mask panelF6 element edit panel Ctrl+鼠标左键 旋转Ctrl+鼠标滑轮滑动 缩放Ctrl+鼠标滑轮画线 缩放画线部分Ctrl+鼠标右键 平移F11 quick edit panel Ctrl+F2 取图片保存到F9line edit panelR rotation 窗口F4distance panel可以寻找圆心W windows 窗口G Global panel O Option panelShfit+F1……新窗口Shfit+F11 operation 窗口Shfit+ctrl 可以透视观察Shfit+F12 smooth 对网格平顺化 Shifit+F3 检查自由边，合并结点鼠标中键 确认按纽合抱之木，生于毫末；九层之台，起于累土；千里之行，始于足下。

注：
5/12/1
材料说明 | 2015/12/1
Poisson’s ratio ( for uniaxial loading in 1-direction). Note that for uniaxial loading in 2-direction is related to by the relation
.
No default (Real)
注：
O P S T R U C T 材料说明 | 2015/12/1
2015/12/1
T)之间的关系：
参考应变率. 默认为0，若 DESPS < DESPS0,则无应变率作用。

5/12/1
➢ 它是在温度和应变率作用下的弹塑性法则，遵守以下法则：
➢ 若塑性应变到达最大值EPSMAX ，壳单元被删除，实体单元不被删除，但是应力被置为0； ➢ IIC 控制应变率作用。

➢ ROD 单元不考虑应变率作用
➢温度影响：
P S T R U C T 材料说明 | 2015/12/➢ 空气压力计算公式
其中，体积应变；
Φ 多孔性, P 0 是初始空气压力，
是初始体积应变； < 0 时为压缩。

➢ 若TID 为空或者0，有σy = A + B(1+ C γ), with = V/V0 - 1 = ρ/ρ0 - 1 = -μ/(1+μ)
➢ 若TID 定义了，则σy vs. is 数据来自TID ；
➢
杨氏模量计算公式为E = max(E, E 1 + E 2)
Piece-wise Linear Elastic-plastic。

HyperWorks 是一款强大的有限元分析（FEA）软件，由Altair Engineering 公司开发。

HyperWorks 主要包括以下几个部分：1. HyperStudy：用于求解器集成、参数研究和优化算法的模块。

2. HyperMesh：用于前处理、网格划分和几何建模的模块。

3. HyperView：用于后处理、结果可视化和交互式分析的模块。

4. HyperGraph：用于模型参数化、优化和敏感性分析的图形用户界面。

HyperWorks 的仿真流程如下：1. 几何建模：在HyperMesh 中创建或导入几何模型。

可以根据需要对模型进行简化、修复和优化。

2. 网格划分：对几何模型进行网格划分，设置单元类型、尺寸和形状。

此外，还可以对网格进行局部或全局加密，以提高求解精度。

3. 材料属性：定义材料的弹性模量、泊松比等属性。

如果需要，还可以定义多材料模型和材料失效准则。

4. 边界条件：设置模型的边界条件，包括固定约束、滑动约束、对称约束等。

5. 载荷条件：为模型施加外部载荷，包括均布载荷、梯度载荷、温度载荷等。

6. 求解：在HyperStudy 中，选择合适的求解器（如线性静态求解器、非线性动态求解器等），并设置求解参数。

然后运行求解器，得到仿真结果。

7. 后处理：在HyperView 中，对仿真结果进行可视化和交互式分析。

可以查看应力、应变、温度等场的分布情况，以及模型的变形情况。

8. 结果评估：根据仿真结果，评估模型的性能和设计方案的可行性。

如有必要，可以进行多次迭代，直到满足设计要求。

9. 参数研究和优化：利用HyperGraph 进行参数化建模、优化和敏感性分析，以提高模型的性能。

注：
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材料说明 | 2015/12/1
Poisson’s ratio ( for uniaxial loading in 1-direction). Note that for uniaxial loading in 2-direction is related to by the relation
.
No default (Real)
注：
O P S T R U C T 材料说明 | 2015/12/1
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T)之间的关系：
参考应变率. 默认为0，若 DESPS < DESPS0,则无应变率作用。

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➢ 它是在温度和应变率作用下的弹塑性法则，遵守以下法则：
➢ 若塑性应变到达最大值EPSMAX ，壳单元被删除，实体单元不被删除，但是应力被置为0； ➢ IIC 控制应变率作用。

➢ ROD 单元不考虑应变率作用
➢温度影响：
P S T R U C T 材料说明 | 2015/12/➢ 空气压力计算公式
其中，体积应变；
Φ 多孔性, P 0 是初始空气压力，
是初始体积应变； < 0 时为压缩。

➢ 若TID 为空或者0，有σy = A + B(1+ C γ), with = V/V0 - 1 = ρ/ρ0 - 1 = -μ/(1+μ)
➢ 若TID 定义了，则σy vs. is 数据来自TID ；
➢
杨氏模量计算公式为E = max(E, E 1 + E 2)
Piece-wise Linear Elastic-plastic。

1新建材料2输入名称，选择颜色，type选择各项同性Isotropic , card image选择MAT1，单击Creat/edit3输入材料参数4新建属性1•皿1 ">；：■•■* 匚 J L 卑-屮o np«K<*flinB ■- 1 B11辿电牛1r 璋却■ I 'QQ1* ciicpriM 1"亠|nr«■j PEHrnn-flfc* Fri -1,5点击creat , material 选之前定义的材料，单击Creat/edit ，输入厚度ViKf<jCcw4nk” [ HU. ■!Wt/E ・Xil 厂 IfDI _buih r HtU.ii^l 厂・D]-・ph r cwr6点击assign ，将属性赋予单元附： MID Unique material identification number.No default (Integer > 0)E Young's Modulus. Default = blank (Real or blank) G Shear Modulus. Default = bla nk (Real or bla nk)NU Poisso n's Ratio. Default = bla nk (-1.0 < Real < 0.5 or bla nk) RHO Mass den sity. No default (Real) A Thermal expa nsion coefficie nt. No default (Real)TREF Refere nee temperature for thermal loadi ng. Default=0.0 (Real)GE Structural Eleme nt Dampi ng coefficie nt. See comme nts 11 and 12. No default (Real) ST, SC, SS Stress limits in tension, compressi on and shear. Used for composite ply failure calculati ons No default (Real)雪*J&l .... t-|:■:卄(I . [u-ww^fllFik E,d+ ^BM 二parwl 巧 ya, *■ Cojrmlixi Mnri^q feCi ^KID £DD ^ Mfaqstfit^ J [Y A C 4T ^-I <W ^*>LVII gppicrtiDmm 饪■風斗■■珂，誓巴以巴卫匕』血4“*・、［厂#卜怕®乞乱即黑鱼±1 一护己净Pif *Nu- || Ptscu, U^ia^i Hx^r I* .|h丿肆・飞“母・■・•- k 覚警尸 .M 評■■HUHu UnU lKd *Rb Fri+ Yin t/T —Z w -wwlr^ M IR * t r»iw^1iFi Mawiidv F^?p«r>!iHK KiWarp^^g 亠吟 XV^rtw 亠*・■—r AppBcHtoDn H 存•taifl亡日匕白岀+君*2 0儿"厂h ： 徂科斗1豎晳肿已序豊* 皿I.H I L"<' 1「I 1 t5_i I Lf WJIPSHEI-L 1 1rNauk || IMi |j 嗨鼻墮毎 t4to •・•・&白丁二萨L ■唱巾49%- K -R r Ed*占 hn--u a o X n 4 ^-U n i 44- Y n f l x ^i R H.443『Q Q f f ^3U rp**-F*^l V T 3R M 4B Q V 9p App9r f a樽严，芯rk ^kw vd 9Is B h lb:■ ■7Tif E v >・ *h ®le T f ・(0-.・1 ■ ■ © ■惧«一 * 卓n bi-S-it•<」#■>7KVO ~74(n圧bdf 1■俞l 遛姦。

练习2.2: 创建材料集(Material Collectors)spring0.hm这个模型只有一个component collector，而且没有材料collector。

在这一步中，创建一个具有低碳钢属性的材料集。

1. 在任何菜单页面上选择collectors面板。

2. 选择create子面板。

3. 将collector的类型设置为mats。

4. 点击name =并输入steel。

5. 将creation method:设置为card image =。

6. 点击card image =并选择MAT1。

OptiStruct模板支持四种材料类型MAT1、MAT2、MAT8和MAT9。

这些材料类型对应于相同的NASTRAN材料类型。

如果需要更多信息，请参考在线帮助中的OptiStruct/Data Formats部分。

7. 点击create/edit。

这一步就将MAT1这个card image赋给了这个新材料steel。

如果某个输入域里没有值，表示当前相应的项是关闭的。

只要点击其标题就可以打开。

如果要在这个card image中为一个块输入一个值，点击相应的数据区域，然后输入数字。

8. 点击E，单击数据输入区并输入2.0e5。

9. 点击NU，单击数据输入区并输入0.30。

10. 点击return。

因为只需要做一个静态分析，所以没有必要定义一个密度值。

但是，在进行固有模态分析时，密度值就是必要的了。

练习2.3: 创建和编辑组件集(Component Collectors) 在这个练习中，要创建两个component collector。

一个只是为了建模的目的，另一个则用来保存分析中用到的实体单元。

通过将建模过程中使用的单元放到一个独立的collector 中，当模型建完以后，可以很方便地删除这些单元。

为二维单元创建一个component collector这些二维单元被用来构造这个管状模型的实体单元。