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在Altair(Hyperworks)中,单元的选择取决于分析类型、边界条件、几何特征以及对结果的需求等多方面因素。大多数问题可以使用不同方式处理,单元的选择也没有绝对正确的答案。然而,选择恰当的单元不但可以减少建模过程中花费的精力,缩减计算时间,而且还能提高仿真结果精度。通常,分析所选用的求解器可能对一些单元的使用有限制要求,但并不会限制所有的单元类型。
Masses是点载荷质量,通常用来描述附加在结构重心处的配重。当结构较为复杂且不需描述其细节时,使用点质量是一个非常好的方法。
Beams是一种细长的单元,典型应用有空间框架、方程式赛车的悬架、桥梁以及桅杆等,一维单元有以下几种:
• 杆(Rods)
• 棒(Spars)
• 梁(Beams)
• 焊接单元(Welds)
• 刚性单元(Rigids)
Beams因其灵活的截面定义、精确的应力和变形结果,在有限元分析中广泛使用。然而,Beams也存在一定的弊端,如建模时虽然不必描述几何外形,却要求用户指定详细的截面信息,给用户带来极大的负担。
另外仿真结果的可视化也存在一定困难。Rods和Spars本质上是二维梁,非常适合于平面问题。Welds和 rigids 用于定义节点之间的约束关系,该类单元将形成一个独立节点和若干个非独立节点的约束方程组,放置在整体刚度矩阵中。
在Altair(Hyperworks)中,Plates是一种二维单元,通过假定一个无限厚度、固定厚度或轴对称几何来描述三维模型。该类单元具有缩减的刚度矩阵因而可以减少求解时间。同时,在满足单元假定的条件下,结果精度也将得以保证。
Shells本质上是使用二维单元来表示三维模型,因此称之为2.5维单元。Shells非常适用于薄壁三维结构,例如车身、钣金件、注塑件或者任何厚度相对全局尺寸较小的零件。结构变形量由节点描述,结构应力可在上、下表面以及中面上计算,这为分析师研究薄膜效应和弯曲效应提供了可能。
Solids单元常用于描述不能假设为壳单元的一般三维结构,如铸造件、锻造件及块状结构等。Solids单元没有使用限制条件,但通常比较难以建模。
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