_HyperWorks10.0新功能在传动轴自由扭转振动分析中的应用(1)

HyperWorks10.0新功能在传动轴自由扭转振

动分析中的应用

徐永江 毕金亮 李静波

长安汽车工程研究院NVH研究所

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Altair 2009 HyperWorks技术大会论文集

HyperWorks10.0新功能在传动轴自由扭转振动

分析中的应用

Application of HyperWorks10.0’s new features in Torsion Vibration Analysis of Transmission

Shaft

徐永江 毕金亮 李静波 （长安汽车工程研究院NVH研究所）

摘 要：HyperWorks10.0的新功能使得CAE分析过程中的前后处理变得更加的方便。本

文以完成某传动轴的自由扭转振动分析为例，在过程中详细的说明了利用HyperWorks10.0新功能进行传动轴实体网格划分的方法。

关键词：HyperWorks10.，扭振，有限元模型，新功能

Abstract: Benefiting from new features of HyperWorks10.0, it is much more convenient

to establish the FEM. This paper specifies the establishment of the FEM of the shaft by the HyperWorks10.0 to finish the analysis about free torsional vibration.

Key words: HyperWorks10.0, torsion vibration, FEM, new feature

1前言

目前CAE分析技术已为越来越多的领域所重视，汽车、航天航空、国防、通用机械、电子、船舶、铁道等轨道交通等各行各业都开展着各自的CAE分析。随着CAE分析技术更深更广的发展，有限元方法前处理工作的繁杂冗长越来越制约工作效率的提高。一般而言，在有限元分析过程中，网格划分大约要占用80%的时间，如何有效的缩短这一部分时间，对各个前处理软件都提出了要求。HyperWorks是美国Altair公司的主要产品之一，作为全球领先的、开放式的工程平台，已经在底特律三大汽车公司以及世界上其它汽车公司广泛应用，正在被越来越多的人认可。特别是HyperMesh，被业内公认为是世界上是领先、最优秀的前处理器。它可以导入多种CAD模型，进行几何清理，保证几何的完整，划分出高质量的网格，从而保证分析结果的精度。本文主要以传动轴的自由扭转振动分析为例，介绍前处理软件HyperMesh10.0一些简单实用的新功能在分析过程中的应用。

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2．实例描述

本文对汽车动力传动系统中的变速器中间轴进行了扭振分析，在过程中着重介绍前处理软件HyperMesh10.0实体网格划分中增加的“交互式六面体网格划分”功能的使用。

2.1有限元模型搭建

HyperMesh10.0在实体网格划分中增加了一个非常实用的功能“interactive”(图1中①所示)。这一功能使六面体网格的划分变得容易实现。

图1 multi solids面板

（1）导入几何并进行基本设置

如果导入的几何是面，首先利用导入的面生成实体；将几何显示模式改成“mappable” (图1中②所示)，此时，几何颜色显示为桔红色(图1中传动轴)，说明该几何暂时无法应用体网格划分功能进行体网格划分。

（2）截取最小对称结构

图2 用于网格划分的对称结构

因为该回转轴为对称结构，所以可以取其四分之一(图2所示)作为对称结构单元用于网格划分。这样做至少有三方面的好处：使网格对称，从而更好的模拟实际情况；减少网格划分工作量；在网格划分过程中，降低计算机的处理工作量，加快处理响应速度，提高工作效率。

（3）分割几何体

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图3 分割后可进行体网格划分的几何

将几何体划分成几块，使之变成“mappable”。当几何体被分到可以进行体网格划分时，在“mappable”的几何显示模式下，颜色会发生改变（淡黄色），分割后几何如图3所示。

（4）六面体网格划分

图4 “interactive”模式下体网格划分过程面板

图5 “interactive”模式划分得到的网格模型

进入3D/solidmap/multi solids面板(图1中③所示)，选用“interactive”方式，进行六面体网格划分。通过调整如图4所示 “edge density”、“master face style”和“option”面板下的各个选项，选择合适的参数后点击“mesh”，得到如图5如示的体网格。

（5）能过“reflect”命令，得到图6所示的完整模型

图6 完整的网格模型

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进入“tool”面板，选择“reflect”命令，进行对称镜像，得到完整的网格模型，然后用“edges”命令合并边界节点，得到完整模型。

2.2 完善模型信息，进行工况设置并运行计算

完成网格单元检查后，将包含材料信息的“property”赋给网格单元所在的“component”；设置解算器类型及其它相关选项，值得注意的是在“param”设置中，将“post”勾选上，用以输出“op2”格式的结果文件，便于利用HyperView进行后处理；设置载何工况，然后进行计算。本次计算应用的是“nastran”的模板。

2.3 扭振计算结果分析

将计算结果用HyperView软件打开，传动轴的前四阶扭振模态如图7所示。

图7 扭振计算结果

3．结论

HyperMesh给CAE工程师提供了一个良好的网格划分工具，网格划分一直是CAE计算过程中，最繁琐最费时间的一个步骤。作为提高网格划分这一步骤效率的最好方法就是将HyperMesh中所有能用的命令都用熟用精，通过大量的工程实践，不断的总结经验，精益求精，熟能生巧。也希望澳汰尔公司能够在这方面给予技术指导与平台支持。

4．参考文献

[1] HyperWorks Help Documents

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