OptiStruct结构分析与工程应用：无限元法介绍

13.3 无限元方法

本节将详细阐述如何利用无限元方法求解外声场分析，具体包括无限元方法基本理论，无限单元介绍、无限元分析建模指南及检查，最后以一个实例讲解整个分析设置过程。

13.3.1 无限元分析基础理论

无限元求解外声场的基本原理如图13-24所示。结构(阴影部分)周边的区域(有限域)采用常规流体有限元网格进行建模和求解(详见第12章);外声场区域通过在有限域表面创建无限单元进行求解。

无限元方法求解外声场的基本控制方程为

图13-24无限元方法示意图

式中，为波数;w为圆频率;c为声速;“为结构边界上的法向振动位移;p为声压;p为

介质密度。

13.3.2 无限单元及其创建方法

OptiStruct提供两种无限单元类型:CACINF3三角形无限单元和CACINF4四边形无限单元。本节以CACINF4为例，介绍单元节本信息。

1. CACINF4

单元基本信息与传统2D平面单元类似，包含单元属性和节点信息两部分，卡片定义及说明见表13-8和表13-9。

2. PACINF

定义无限单元的单元属性，卡片定义及说明见表13-10 和表13-11。

3.无限单元的创建方法

由上一小节基础理论可知，无限元是创建在流体域外表面用于表征无限域和有限域的界面，因此可通过 Find Face & Element Type Update 的方法创建无限单元网格。当然也不局限于此方式，用户可以采用其他前处理方式完成，但应保证无限单元满足如下要求。

1）单元类型为CAGINT3或者 CACINTF4、并指定单元属性PACINF和流体域的材料属性MATO

2）单元的法线方向一致向外，即指向外声场。例如、图13-25所示的球形流体域可通过如下步骤生成表面无限单元。第一步:在 Tools->Face 面板下，通过find faces 功能找到流体域的外表面。

第二步:在 2D->clem types 面板下，将 tia3 和 quad4 的单元类型分别切换为 CACINB3和CACINF4;选择第一步生成的 Face，单击 update 按钮，完成单元类型的切换，如图 13-26 所示

图13-26单元类型切换功能面板

第三步:在 Tools->normal面板下，选择Face，查看其单元法向，切换并确保单元法向一致向外，如图 13-27 所示。

图13-27查看单元法向功能面板

第四步:定义材料属性MATI0、单元属性PACINF，并赋予无限单元。与其他单元的材料、属性感予方式相同，此处不再赘述。关于PACINF 中XP、YP、ZP和 RI0 字段的定义，下一小节详细述。

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。