ALTAIR HYPERWORKS2017.2有限元分析前处理1D 单元和连接Trainer’s NameMonth XX, 2017HMD Intro, 2017.2第5章: 1D 单元和焊点5) 1D 单元和焊点•1D Meshing（1D单元）•HyperBeam（梁截面）•Connectors（焊点）HMD Intro, 2017.2 1D 单元•1D 单元HMD Intro, 2017.2示例跟着示范做(…\Model-Files\CH5-1D-MESHING\05a-1D-MESHING.hm)© 2017 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.HMD Intro, 2017.2 1D单元介绍•1D单元是节点之间简单连接，允许精确模拟连接关系(例如螺栓)和类似的杆状或杆状对象，这些对象在FEA模型中可以建模为简单的线•可以从以下面板创建1D单元:•目前支持的1D单元包括: bar2s, bar3s, rigid links, rbe3s, plots, rigids,rods, springs, welds, gaps and joints.•显示单元可以在以下面板中创建: Edit Element,Line Mesh, Elem Offset, Edges, or Features panel.•RIGID 刚性连接用于传递从主节点到从节点的运动.•Rigids面板允许创建rigid 和rigid link 单元.•RBE3 刚性连接用来传递分布载荷.不会引入额外刚度•RBE3是内插约束单元，其中从属节点的运动被定义为一组独立节点的运动的加权平均•RBE3通常用于在所选独立节点之间分配施加在从属节点上的负载。
1D MESHING -SPRINGS•SPRING 弹簧单元是在需要弹簧连接的模型的两个节点之间的空间中创建的单元。
弹簧单元存储属性和自由度( DOF )。
•弹簧单元通过线性刚度定义•可能使用的属性: PELAS, PBUSH •一般使用: 具有线弹性行为的结构Prop ID Damping Stiffness Rupture Stress1D MESHING -ROD•ROD 杆元素是在需要杆特性的模型的两个节点之间的空间中创建的单元。
这两个节点基于连接它们的杆单元的特性彼此相关。
杆单元具有属性指针。
•它们有属性定义和轴向应力及引用材料•属性卡片是PRODProp IDBar SectionMaterial ID Non StructuralMass1D MESHING -BAR/BEAM•BEAM/BAR 具有包括横截面和材料定义的特性的非刚性连接.•杆/梁1D 单元能够模拟具有惯性、中性轴通过截面剪切中心(梁不需要)的结构，它们模拟轴向应力、扭转、弯曲。
•常用:螺栓模拟Prop IDBar SectionMaterial IDNon Structural MassInertia Y Inertia ZPolar InertiaTo retrieve sections created in HyperBeam•CWELD 焊接或紧固件元件连接。
定义连接两个曲面片或点的焊缝或紧固件。
它可以描述以下各项之间的连接:•材料MID 、直径D 和长度用于计算连接在6个方向上的刚度。
MID 只能参考MAT1批量数据条目。
长度是GA 到GB 的距离。
point and a surfacepatchtwo surface patchestwo shell vertex grid points•CWELD →单元卡片•CWELD →属性卡片Elem ID Prop ID如何定义连接。
gridID 表示连接是用节点标识号( GA 和GB )定义的。
ELEMID 表示连接是用壳元素标识号SHIDA 和SHIDB 定义的。
ALIGN 表示连接是在两个壳顶点网格点之间定义的。
Prop IDDiameter of the connectorMaterial IDHMD Intro, 2017.21D 单元–单元检查•1D Check Elements 面板 Mesh > Check > Elements > Check Elements > 1-d•“检查单元”面板允许您验证单元的基本质量，并验证这些单元的几何质量。
•使用1D子面板检查1D单元中的自由端，确定一组1D单元是否形成循环，或者检查刚性单元是否存在导致双重依赖的条件.Free end node for rigidsRing sequence of rigidsAt least 2 dependentnodes are sharedFind free nodesHMD Intro, 2017.2自己做练习5a (手册125页):1D Meshing文件名和路径:…\Model-Files\CH5-1D-MESHING\05a-1D-MESHING.hm目标(Step 1-2-3):•载入模型并设置用户模板为OptiStruct•创建RBE2单元•创建RBE3单元•保存模型HMD Intro, 2017.2 1D 单元-HYPERBEAMHyperBeam© 2017 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.HMD Intro, 2017.2 1D 单元-HYPERBEAM•“HyperBeam” 工具>Properties > HyperBeam•HyperBeam面板可以创建梁截面，可以将模型的复杂部分简化成简单的梁单元•在模型浏览器(Model Browser)的HyperBeamView ( )中有大量的创建和编辑功能HMD Intro, 2017.2示例跟着示范做HyperBeam(…\Model-Files\CH5-1D-MESHING\05a-1D-MESHING.hm)1.在模型浏览器查看: HyperBeam视图2.在HyperBeam视图中创建, 编辑, 删除•Beamsection集合•标准截面[求解器库]•通用截面•壳和实心截面[在HB中草绘]3.壳截面编辑器和方向编辑器4.输出CSV文件5.截面视图控制•缩放, 自由区域缩放, 平移，最佳视图•HM模式鼠标6.顶点/参数控制器•为空心或实心截面添加/删除顶点•删除空心或实心边线•屏幕上直接编辑文本•将顶点捕捉至节点位置[空心和实心截面]•通过拖动改变厚度•标准截面可以拖动参数•空心截面自动连接7.壳或实心截面草绘•交互界面简单•自动创建8.预览被引用和未被引用的梁截面可以创建新的截面并将其用于创建属性：1) SHELL SECTION壳截面: 用线或单元定义截面2) SOLID SECTION实心截面: 用线，面或者单元定义截面3) STANDARD SECTION标准: 预先定义好的截面4) GENERIC SECTION通用截面: 参数控制的新截面5) EDIT SECTION编辑截面: 改变截面属性6) REVIEW UTILS: 选择方向放置截面•“HyperBeam” 工具>Properties > HyperBeam (继续……)•例如: 实心圆截面被关联至梁•“HyperBeam” 工具>Properties > HyperBeam(继续……)•Model browser模型浏览器+ Entity Editor实体编辑器•Model browser模型浏览器+ Entity Editor实体编辑器•现在可以在模型视图中创建和编辑梁截面图元.•Model browser > Right-Click > Create > Beamsection•实体编辑器中的常规和标准节详细信息。
对于标准截面，工具提示参考图像可用。
•梁截面的剪切、复制和粘贴在模型视图中是支持的。
1D MESHING–BEAM SECTION •Model browser模型浏览器+ Entity Editor实体编辑器•显示、隐藏、隔离可用于控制梁截面集合和梁截面的显示。
•双击梁截面集合文件夹将调用HyperBeam进行进一步编辑HMD Intro, 2017.2自己做练习5a (手册125页):1D Meshing文件名和路径:…\Model-Files\CH5-1D-MESHING\05a-1D-MESHING.hm目标(Step 1-2-3):•载入模型•创建梁截面•创建梁单元•合并梁单元•保存模型HMD Intro, 2017.2连接器: 是什么？为什么要用?•Connectors-特殊实体，主要用于定义模型的哪些部分必须相互固定以及如何执行连接。
•这里的连接器可以考虑模型的机械和结构条件。
•连接器(“质量连接器”)用于在模型中的某些区域上分布质量，定义质量的面积和类型•定义其他实体之间连接关系的几何实体•连接器是用于在实体之间建立连接的几何实体(非FE )。
用于焊接、螺栓、粘合剂等。
•连接几何或FE•对于任何支持的解算器，可以“实现”成FE表示的焊缝等(rigids, CWELDs, MAT100s,ACMs, …)•连接器允许容易和快速的实现:•创建有限welds, bolts, adhesives, 等.•交互地或从XML文件或MCF创建(主连接器文件)•在不同的FE配置之间切换，welds, bolts, adhesives, 等.•部件交换和重新连接•Connectors–连接器的属性可以被分为四类•术语•定义•实现•回顾•在连接器工具中Connectors tools创建和修改连接器:•从菜单栏View >Browsers>HyperMesh> Connector（建议）•从菜单栏Connectors > Create > …•连接器术语•Connector Location连接器位置-这是空间中创建连接器实体的位置. 可用于定义连接器位置的有效实体取决于连接器类型.•可用于定义连接器位置的有效实体取决于连接器类型: nodes, nodelist, nodepath, points, lines, linelist, elems, surfs •Connector Realization连接器实现-在连接器实现期间，使用连接器定义创建焊接.•将焊接FE实现与连接器定义分开的一个优点是连接器可以被重新实现为不同构造的焊接，而不必重新定义连接器•连接器术语(继续…)•Connector State -连接器状态定义为以下类型之一:•Unrealized(yellow) -未被赋予连接属性的初始连接状态.•Realized(green)-成功建立连接，并赋予单元属性.•Modified(blue)-当连接器的一个或多个对应属性已在连接器实体编辑器中编辑时，连接器将被视为已修改.•Failed(red) -在某位置未能成功建立连接.•Link Entity State•Geom–指定实体直接是通过几何连接.•Elems–指定实体直接是通过网格连接.•Link Entity• A link entity is a reference to a separate entity that can be added to a connector.•The entities, or a subset of them, to which the link entities refer are welded together during realization.HMD Intro, 2017.2连接器–术语•连接器术语(继续…)•Number of Layers (# of Layers) -多少层部件被连接在一起，一层，两层，三层…•For seam and area connectors the number of layers is predefined as two.•For most spot connectors you will set the number of layers to two or three; though any higher number is possible.•Bolt connectors can additionally be set to unlimited. This is for cases when the exact number of layers is not known.•For apply mass connectors a limit for entities can be set; this is optional.•Re-connect Rules –It defines how a connector should protect its link entity information. This is very important for part replacement scenarios.•None –如果连接对象被删除，那么自动删除该连接。