第三章 SAMCEF基本分析过程

3.4.1  参数化

    用户可以对模型的几何进行参数化。参数保存在如图3-26所示数据树的Notebook分支中。

3.4.2  几何模型

    几何模型由以下方式创建或者获得：

    模型可以以IGES、STEP、BREP格式导入，使用SAMCEF Field 工具进行修补或者修改。

    直接使用SAMCEF Field 模型生成器创建。

3.4.3  网格

    自动的网格生成器生成不同类型的单元：

    线单元（杆单元、梁单元）。

    面单元（三角形/四边形）。

    四面体单元。

    六面体、五面体单元。

3.4.4  装配单元

    SAMCEF Field提供的装配单元主要有以下类型，见表3-5。

表3-5  装配单元的主要类型

表3-6  边界条件单元和约束的主要类型

3.4.5  材料特性

    SAMCEF Field目前支持的单元类型：

    弹性各向同性和各向异性（Isotropic，Orthotropic）。

    弹塑性（Elasto-plastic）。

    超弹性（Hyperelastic）。

    粘弹性（Visco-elastic）。

    粘塑性（Visco-plastic）。

    复合材料（Composites）。

3.4.6  分析

    如图3-27所示，SAMCEF Field 支持很多分析类型。

    分析领域Domain中包括：

    振动噪声分析（Vibroacoustic Analysis）。

    压电分析（Pieoelectric Analysis）。

    光学-热-机械耦合分析（Optithermomechanical Analysis）。

    热-机械耦合分析（Thermomechanical Analysis）。

图3-26  参数化

图3-27  分析类型  

      多物理场分析（Multiphisical Analysis）。

      转子动力学分析（Rotor Dynamics Analysis）。

      热分析（Thermal Analysis）。

      结构分析（Structure Analysis）。

    其中结构分析包括以下分析类型：

      线性静态分析（Static Linear）。

      模态分析（Modal Analysis）。

      稳定性/屈曲分析（Buckling）。

      隐式非线性（Implicit Non Linear）。

      显式非线性（Explicit Non Linear）。

      超单元创建（Super Element Creation）。

      超单元恢复（Super Element Recovery）。

    转子动力学分析包括以下分析类型：

      临界转速和稳定性（Critical Speed&Stability）。

      谐波响应（Harmonic Response）。

      瞬态响应（Transient Response）。

      超单元创建（Super Element Creation）。

      超单元恢复（Super Element Recovery）。

    压电分析包括以下分析类型：

      线性静态分析（Static Linear）。

      模态分析（Modal Analysis）。

      谐波响应（Harmonic Response）。

      瞬态响应（Transient Response）。

    可以使用Edit下的Analysis Driver在任何时候更改分析类型。一旦选择了求解器和分析类型，SAMCEF Field就会检查赋予的数据是否为选择的分析所允许的，如果不是将显示警告信息，而不允许的数据将被忽略。

3.4.7  工作过程

SAMCEF Field 完整的工作过程包括三个主要的步骤：模型分析环境，求解和结果管理。

1．模型分析环境

    几何：在SAMCEF Field软件中，获得几何模型有如下两种方式。

    1）从CAD模型中获得（File下的Import）。

    ① 检查此CAD模型（弹出对话框Properties 和Modeler下的Analysis）。

    ② 修补和/或修改（Modeler下的Shape Repair Mode）。

    2）新几何创建。使用草绘命令Modeler、Create、Create Sketch或实体创建命令Vertex、Wire、Face等（如图3-28所示）。

图3-28  建模模块

    有限元分析数据：有限元分析数据包括单元特性、材料特性、边界条件、载荷、装配关系和初始条件等（如图3-29所示）。载荷、边界条件和材料特性可以直接赋给几何体、预先定义的选择集（selection）和网格体。

图3-29  分析类型

    1）Behavior：选择单元类型（Shells、membranes、beams、volumes、rods等）和确定参数数据（thickness、inertia、beam profile等）。

    2）Material：材料特性定义，如弹性模量、泊松比等。

    3）Load：结构载荷定义（节点力、压力、自重等）。

    4）Constraint：边界约束，即结构与环境之间的连接关系。

    5）Assembly：结构部件之间的连接单元（弹簧、运动铰等）。

    6）Initial Condition：为非线性分析设置初始的条件。

    网格：如图3-30所示，网格包括网格约束（Mesh Constraints）和网格模型（Mesh Model）。

图3-30  网格划分模块

    网格约束作用在已选择的几何体上，有以下控制参数。

    1）Length：已选择几何体的单元长度。

    2）Divisions：已选择几何体的单元数量。

    3）Deflexion：节点在曲边上的部署。

    4）Distribution：在已选择的边的两端定义单元长度，按照几何级数变化。

    5）Numbering：定义起始节点和（或）单元号。

    6）Element Type：选择单元类型、阶数和网格生成方法。

    网格生成使用的操作命令：Generate（网格生成）。

2．求解器生成求解器数据文件

    求解设置模块及其快捷命令图标如图3-31所示。

图3-31  求解设置模块及其快捷命令图标

    1）Check：数据一致性验证。

    2）Settings：执行参数的定义或修改。

    3）Load Case：载荷工况集的定义。

    4）Output：结果输出管理（只对隐式非线性分析适用）。

    5）Convert：生成求解需要的数据文件（节点、单元、特性等）。

    6）Convert and Launch：求解提交和控制，以及求解过程监视。

3．结果管理

    图3-32所示为结果模块及其快捷命令图标。使用这些命令可以进行位移、约束和应力等结果的图形后处理显示。在此模块中有多种参数控制结果的显示，如显示网格或不显示网格、变形或不变形等。

图3-32  结果模块及其快捷命令图标

3.4.8  报告和输出

    SAMCEF Field 提供了方便的工具：

    自动生成超文本HTML报告，包括在前处理和后处理中生成的任何图片以及注释。

    动态处理的图形工具。

    动画。

    图片。

    模型的输入/输出。

1．超文本HTML报告

    超文本HTML报告是模型综合，每个模块（Modeler、Analysis Data、Mesh、Solver、Result）包含一个章节，并包括分析中所有的拍照图片。超文本HTML报告可以在任何分析阶段从菜单File/HTML Report中进入。

2．图片

    图形窗口中的任何图片都可以放置到超文本HTML报告中或者剪贴到Word、PowerPoint文件中。生成图片的方法如下。

    （1）单击图形窗口上的图标，弹出如图3-33所示的图片对话框。

  图3-33  图片对话框和数据树  

    （2）定义名称、标题和图形尺寸：单击图3-33a中的“OK”按钮，在数据树的Pictures目录中建立了一个新的目标对象（例如Picture-stress），如图3-33b所示。

    （3）当超文本HTML报告创建时，图片出现在被抓拍的位置，图形格式是.png。

    （4）图形以.gif格式输出。

3．动画

    结果动画可以录制和存储在动画文件.avi中。使用对话框中的图标，输入一个文件名称，单击“OK”按钮后一个新的目标对象出现在Pictures目录中（如Movie-disp），如图3-33b所示。