Optistruct实例：铝棒一步法非线性瞬态热应力分析

本节通过铝棒加热产生热应力的案例来展示 OptiStruct 一步法非线性瞬态热应力分析流程。模型如图 28-15 所示，在铝棒中间位置存在体热源，如图 28-15a所示，在0~3s 内热源强度达到峰值，3~6s热源强度衰减为0.6~10s保持为0。铝棒的两端温度约束为0，其余面为绝热边界条件，如图 28-15b所示。在铝棒的两端施加位移约束，如图 28-15c所示。瞬态传热仿真时间为 10s需仿真 10s内瞬态热导致的结构应力。非线性结构分析总时间为单位1,0~10s内的温度结果将被映射到0~1的非线性结构分析中。基础模型已包含瞬态热分析工况，结构分析所需要的材料、属性都已具备，这里需要设置非线性结构分析工。

图28-15铝棒有限元模型a)体热源 b)温度边界c)位移边界

模型设置

Step 01导人模型 NL OSTTS base.fem 文件，查看瞬态热分析模型设置。

Step 02创建结构分析位移约束。创建新的载荷集并命名为SPC_Meca，在 Analysis->constraints 面板选择两端节点，约束1、2、3 自由度，如图 28-16 所示。

Step 03 创建 NLPARM 卡片。按〈CTRL+F〉组合键激活右图28-16 约束创建上角的査找框，输入 NIPARM并按〈Enter〉键确认，新的载荷集被创建，重命名为 NLPARM99设置 DT 为 0.1、如图 28-17 所示。

Step 04 创建 NLADAPT 卡片。按(CTRL+F〉组合键激活右上角的査找框，输入 NLADAPI并按(Enter)键确认，新的载荷集被创建，重命名为 nladapt，设置 DTMAX 为 0.1，如图 28-18所示。

Step 05 创建 NLOUT 卡片。按〈CTRL+F〉组合键激活右上角的査找框，输入 NLOUT 并按(Enter〉键确认，新的载荷集被创建，重命名为 NLOUT,设置 NINT 为 20，如图 28-19 所示。

Step 06 创建非线性准静态分析工况，引用前面步骤中创建的 SPC、NLADAPT、NLPARMNLOUT 卡片，设置与瞬态热分析相同的初始温度，并将瞬态热分析结果作为载荷映射到当前非线性工况，具体设置如图 28-20 所示，

Step 07 在 Analysis->OptiStruct 面板保存模型并提交计算。

图 28-20 非线性工况创建

结果查看

在 HyperView 中打开.h3d文件查看计算结果。第一个瞬态热分析工况结果如图 28-21 所示。在最后时刻，铝棒中间温度高，两端温度低，通过查看节点 3883 的温度历史，可以看到节点温度先上升后下降，这个趋势和热源加载曲线是一致的。

第二个非线性分析工况结果如图28-22所示。终止时刻最大应力出现在孔边，这是由于孔边有一定程度的应力集中，高应力也导致了局部的塑性应变，通过查看单元7505 的单元应力，可以看到应力先上升后下降，这和温度的变化是一致的。

图 28-21 温度结果

图 28-22 应力、应变结果

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。