Giáo trình ứng dụng hypermesh chia lưới mô hình 3d trong mô phỏng (cae)

TS PHẠM SƠN MINH KS NGUYỄN QUỐC HUY ỨNG DỤNG HYPERMESH CHIA LƯỚI MÔ HÌNH 3D TRONG MÔ PHỎNG (CAE) GIÁO TRÌNH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CH[.]

TS PHẠM SƠN MINH - KS NGUYỄN QUỐC HUY GIÁO TRÌNH ỨNG DỤNG HYPERMESH CHIA LƯỚI MƠ HÌNH 3D TRONG MÔ PHỎNG (CAE) BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO  TS PHẠM SƠN MINH KS NGUYỄN QUỐC HUY GIÁO TRÌNH NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2014 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, xuất phần mềm CAE đem lại bước tiến quan trọng cho khâu thiết kế Hơn nữa, phát triển phần mềm CAE ngày nâng cao nhằm đưa kết phân tích đạt độ xác cao Trong q trình mơ phỏng, bước chia lưới mơ hình 3D mang tính định ảnh hưởng đến kết phân tích sau Việc chia lưới mơ hình 3D xác giúp giảm thời gian mô kết nhận có độ tin cậy cao HyperMeshlà phần mềm chun dụng giúp chia lưới cho q trình mơ Phần mềm HyperMesh nằm 17 module Hyperworks phần mềm chuyên tính tốn, phân tích: tính, nhiệt học tần số dao động Với mục đích giúp người đọc làm quen có khả chia lưới mơ hình 3D để mơ phân tích, nhóm tác giả biên soạn sách với giúp đỡ tận tình ThS Trần Minh Thế Uyên đồng nghiệp – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, dùng làm tài liệu học tập cho môn học ỨNG DỤNG CAE TRONG THIẾT KẾ, dùng cho sinh viên đại học ngành Cơ khí chế tạo máy, Cơng nghệ kỹ thuật khí học viên cao học thuộc nhóm ngành Kỹ thuật khí Trong q trình biên soạn, khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm tác giả mong nhận góp ý người đọc để lần biên soạn sau sách hoàn thiện Mọi ý kiến đóng góp xin vui lịng gởi địa email: minhps@hcmute.edu.vn uyentmt@hcmute.edu.vn Nhóm tác giả: TS Phạm Sơn Minh KS Nguyễn Quốc Huy MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Đặc điểm phần mềm 1.2 Lý thuyết Phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) Chƣơng 2: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN MỀM 11 2.1 Thao tác phần mềm 11 2.2 Mở lưu trữ tập tin 14 2.3 Các panels lệnh HyperMesh 20 2.4 Các chế độ hiển thị điều khiển 39 2.5 Sắp xếp liệu HyperMesh 42 Chƣơng 3: HIỆU CHỈNH MƠ HÌNH 57 3.1 Mở file CAD 57 3.2 Cấu trúc đối tượng hình học mơ hình 58 3.3 Các lỗi thường gặp nhập file CAD (Hình 3.6) 61 3.4 Tạo mặt trung bình cho mơ hình dạng 75 3.5 Làm đơn giản mô hình 79 3.6 Topology Refinement (Tinh chỉnh cấu trúc liên kết để đạt chất lượng lưới tốt nhất) 83 Chƣơng 4: TẠO LƢỚI CHO MƠ HÌNH DẠNG TẤM (SHELL MESHING) 95 4.1.Tạo lưới phương pháp tự động 95 4.2 Kiểm tra chỉnh sửa lưới 112 Chƣơng 5: SOLID VÀ HEXAS 131 5.1 Tạo hiệu chỉnh hình học khối đặc (solid) 131 5.2 Tạo lưới cho mơ hình khối 132 5.3 Tạo lưới phần tử sáu mặt (hex-meshing) 150 Chƣơng 6: TẠO PHẦN TỬ LƢỚI TỨ DIỆN 157 6.1 Phần tử lưới tứ diện – Tetra Meshing 157 Chƣơng 7: THIẾT LẬP CHO BƢỚC PHÂN TÍCH 171 7.1 Thiết lập điều kiện biên 171 7.2 Đặt tải trọng mơ hình 173 7.3 Xây dựng mơ hình mẫu cho q trình tính tốn phân tích 179 Chƣơng 8: CÁC LIÊN KẾT 205 8.1 Định nghĩa 205 8.2 Tạo liên kết kiểu dán dính 223 8.3 Tạo liên kết kiểu bu-lông 227 TÀI LIỆU THAM KHẢO 231 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 ĐẶC ĐIỂM CỦA PHẦN MỀM Nastran hay Abaqus có khả tính tốn lớn, chúng có nhược điểm khả xây dựng mơ hình hình học phân chia mạng lưới phần tử tương đối kém, loại mơ hình phần tử hữu hạn (PTHH) phức tạp Để giúp cho Nastran hay Abaqus phần mềm phân tích PTHH khác vấn đề phân chia mạng lưới phần tử, HyperMesh giải pháp mang lại hiệu cao, khả phân chia sửa chữa mạng lưới phần tử lớn Trong HyperMesh tích hợp sẵn khả trao đổi với phần mềm phân tích PTHH phổ biến giới (như hình1.1) Sau phân chia mạng lưới phần tử HyperMesh chuyển sang phần mềm phân tích PTHH hình1.1để tính tốn Hình 1.1: Khả trao đổi HyperMesh với phần mềm khác 1.2 LÝ THUYẾT VỀPHƢƠNG PHÁP PHẦN TỬ HỮU HẠN (PPPTHH) Phương pháp phần tử hữu hạn(PPPTHH) phương pháp số đặc biệt có hiệu để tìm dạng gần hàm chưa biết miền xác định V PPPTHH khơng tìm dạng xấp xỉ hàm tồn miền xác định V mà miền Ve (phần tử) thuộc miền xác định hàm Trong PPPTHH miền V chia thành số hữu hạn miền con, gọi phần tử Các miền liên kết với điểm định trước biên phần tử gọi nút Các hàm xấp xỉ biểu diễn qua giá trị hàm (hoặc giá trị đạo hàm) điểm nút phần tử Các giá trị gọi bậc tự phần tử xem ẩn số cần tìm tốn Phương pháp phần tử hữu hạn (PPPTHH) phương pháp tổng quát hữu hiệu cho lời giải số nhiều lớp toán kỹ thuật khác nhau, từ việc phân tích trạng thái ứng suất, biến dạng kết cấu khí, chi tiết tơ, máy bay, tàu thuỷ, khung nhà cao tầng, dầm cầu, v.v, đến toán lý thuyết trường như: lý thuyết truyền nhiệt, học chất lỏng, thuỷ đàn hồi, khí đàn hồi, điện-từ trường, v.v Với trợ giúp ngành Công nghệ thông tin hệ thống CAD, nhiều kết cấu phức tạp tính tốn thiết kế chi tiết cách dễ dàng Quy tắc chia miền thành phần tử Việc chia miền V thành phần tử Ve phải thoả mãn hai quy tắc sau: -Hai phần tử khác có điểm chung nằm biên chúng Điều loại trừ khả giao hai phần tử Biên giới phần tử điểm, đường hay mặt (Hình1.2) -Tập hợp tất phần tử Ve phải tạo thành miền gần với miền V cho trước tốt Tránh không tạo lỗ hổng phần tử Hình 1.2:Các dạng biên chung phần tử Các dạng phần tử hữu hạn Có nhiều dạng phần tử hữu hạn: phần tử chiều, hai chiều ba chiều Trong dạng đó, đại lượng khảo sát biến thiên bậc (gọi phần tử bậc nhất), bậc hai bậc ba, v.v Mộtsố dạng phần tử hữu hạn hay gặp:  Phần tử mộtchiều Phần tử bậc Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba Phần tử bậc hai Phần tử bậc ba  Phần tử hai chiều Phần tử bậc  Phần tử ba chiều  Phần tử tứ diện Phần tử bậc  Phần tử lăng trụ Phần tử bậc ... xác cao Trong q trình mơ phỏng, bước chia lưới mơ hình 3D mang tính định ảnh hưởng đến kết phân tích sau Việc chia lưới mơ hình 3D xác giúp giảm thời gian mơ kết nhận có độ tin cậy cao HyperMeshlà... (chia lưới) chi tiết để phân tích Dạng hình học phức tạp chia nhỏ thành hình dạng đơn giản (phần tử) hành động chia lưới Điều cho phép việc xử lý bước dự đoán tác động phần tử phân tích phản ứng. .. mơ hình hình học phân chia mạng lưới phần tử tương đối kém, loại mơ hình phần tử hữu hạn (PTHH) phức tạp Để giúp cho Nastran hay Abaqus phần mềm phân tích PTHH khác vấn đề phân chia mạng lưới