【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶

原计划是1D和焊点这部分总共写3期,结果没刹住车,一不小心就写了7期。所以,把缝焊和粘胶合并为一期介绍,方老师只拣要紧的讲。

注:本文所有焊点都使用了Altair OptiStruct求解器模板。

 

粘胶

粘胶的创建比较简单,所以先介绍它。

随着复合材料,铝型材,高分子材料等各种新型结构材料的使用规模越来越大,以及高强度胶的广泛使用,机械结构上使用胶进行连接的情况也越来越多。粘胶的创建可以基于节点、曲线或者2D单元,比如下图中的粘胶是通过选择上表面的2D单元:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图1

结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图2

在复杂曲面上创建粘胶时,需要注意投影方法的选择,默认值在某些不平表面无法正常工作。

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图3

有6个选项可供选择:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图4

各选项的意义如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图5

图上得来终觉浅,还是视频最关键。


缝焊

缝焊在汽车,造船、铁道、重型机械、建筑等行业历来是主要的连接方式之一。缝焊的热、应力、疲劳是结构分析的关键之一,缝焊建模不当还会影响结构整体连接刚度,从而影响其它部位的分析精度。当然,如果只是想把不同的壳单元/体单元连接起来传递载荷,也可以选择load transfer焊点类型。

根据两个被连接件的角度不同,缝焊可以分为T型,L型,B型3种,分别图示如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图6

T Connection

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图7

L Connection

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图8

B Connection

创建缝焊的选项里面有一些名字带有capped字样:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图9

Capped的意思是下图中的三角形单元:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图10

T型缝焊的三角形cap

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图11

L型缝焊的三角形cap

T型缝焊具体创建方法如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图12

也可以同时创建垂直+倾斜的两排焊缝

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图13

L型缝焊的创建方法如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图14

结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图15

B型缝焊的创建方法如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图16

结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图17

在seam面板还可以创建实体焊缝,比如下图中的实体焊缝:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图18

使用的面板设置如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图19

T型楔形实体焊缝创建方法如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图20

T型六面体缝焊创建方法如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图21

如果只是希望连接两个零件进行载荷传递,可以直接使用Load transfer,设置方法如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图22

也可以对2D单元和3D单元(四面体/六面体)进行连接,结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图23

或者3D对3D,效果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图24

 

SimLab四面体实体缝焊

SimLab支持创建四面体实体缝焊,主要应用在排气系统和重工等行业的精细化建模。

这个功能比较厉害,效果如下图所示。

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图25

以前如果要创建这类焊缝,用户需要先在CAD软件里面将焊缝的实体几何全部创建好再导入HyperMesh进行网格划分,效率很低。

接下来看一下Simlab中的具体操作方法:

Step 1

导入几何模型(两个零件是有间隙的)

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图26

Step 2

划分2D网格

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图27

结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图28

Step 3

进入工具Advanced > Weld > Weld Bead

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图29

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图30

Step 4

设定参数,选择edge并创建实体焊缝

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图31

结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图32

Step 5

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图33

Step 6

再次对网格进行布尔运算

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图34

结果如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图35

最后按照正常的操作步骤生成四面体网格即可。

实际中使用的焊缝可以是非常复杂的,例如下图中的排气系统模型:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图36

使用SimLab的Weld功能得到的实体焊缝模型如下:

【HyperMesh宝典】之缝焊和粘胶的图37

文章来源:Altair官方技术博客

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