Hypermesh刚度灵敏度分析入门

结构件刚度灵敏度分析

通常对某结构进行轻量化设计时，我们需要寻找对结构性能影响较大的设计变量或结构，然后根据影响程度选择合适的设计变量进行调整。通过灵敏度分析可以在一定程度上减少设计变量个数，提高优化效率。  
   

一.模型的前处理    
     

1.导入模型，抽取中面    

2.创建材料

创建名为steel的材料，card image选择MAT1，然后点击create/edit出现下图：

分别点击上图所示的三个框，添加弹性模量、泊松比、密度属性，然后点击return完成材料的创建。

3.创建组件

创建组件的目的是将结构根据板件分成多个部分，然后分别赋予不同的属性（形成不同的设计变量）。

根据下图，建立5个组件：

4.创建属性

在下图中，点击type选择2D，点击card image选择pshell，点击material选择之前创建的材料steel。

然后点击create/edit,出现下图，键入合适的板厚，完成属性的创建。同样的步骤依次建立5个属性。

5.分配属性

点击组件part1，出现下图所示，然后点击黄色的Property。

出现如下图所示，选择需要配对的属性，同样的操作重复5次完成属性的赋予。

6.划分网格    
     
选择F12进入网格划分，框选所有组件，然后单元大小选择2，最后点击mesh完成网格的划分。    

二.设置边界条件    
     

1.载荷集 合器的创建    

2.约束集 合器的创建

3.约束创建

点击Analysis，选择constraints

然后出现下图所示界面，点击nodes，选择下图所示的几个点，约束默认为全约束即可。然后点击create，完成约束的创建。      

4.建立载荷

按以上操作进入以下界面，点击nodes选择右侧边缘节点，力的大小为2N，方向为Y方向，点击create完成载荷的创建。      

5.建立载荷工况

按以上操作进入下图，点选SPC选择之前建立的spc约束，然后点选LOAD选择之前建立的force。然后点击create完成。      

经过计算，在这个工况下最大变形约为0.8mm左右。

三.灵敏度分析
     

1. 建立设计变量

按以上两步操作进入下图，首先点击props，然后框选所有组件，然后选择每个组件板厚的变化范围为-40%-40%。点击create完成。

2.创建质量响应

经上图操作进入以下界面，约束类型选择mass，点击create完成。

3.创建位移（刚度）响应

然后建立一个位移约束，约束类型为static displacement，节点选择上图所示节点，然后方向选择Y向（dof2），完成创建。
     

4.创建约束

进入约束创建界面，由于在该工况下最大变形0.8mm，最大上限填1即可，响应选择上文建立dis位移响应，然后点击loadsteps选择上文建立的工况，点击create。

5.创建目标

创建的目标就是最下质量目标，通过以上步骤建立完成。

6.输出设置

通过analysis—control card中的OUTPUT定义输出卡片：

其中MSSENS是输出Excel文件，H3DGAUGE是输出h3d文件。

7.迭代设置

灵敏度分析的计算迭代次数设置为0即可：

8.提交计算

四.结果后处理    
     

1.excel灵敏度分析表格    
     

2.灵敏度云图    
     
通过hyperview打开H3D文件    

通过以上步骤在图中可以看出蓝色 区域的灵敏度数值最大（两个筋板），则可以在优化中着重优化该部分的板厚来达到目标要求。
     

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