LMS Virtual Lab学习心得之刚柔耦合分析详细流程

刚柔耦合分析详细流程

主要内容：

1）零件重新网格划分；

2）材料和属性的设置；

3）刚体的替代；

4）Rigid Spider的建立；

5）柔性体Craig-Bampton模态计算；

以satellite为例，刚体模型建立完毕，进行计算，保存为satellite.CATAnalysis。

●将需设置成柔性体的零件在新窗口打开，此时默认进入几何设计模块(Geometry)。

●进入网格划分模块：开始->Meshing->CAD meshing模块，对零件进行网格划分。一般先

进行surface mesh(点击Advanced surface mesher，选择零件)，然后进行3D网格划分(点击Tetrahedron，选择面网格)，采用四面体进行填充。此时，必须将Surface网格Deactivate(在特征树中选择Advanced Surface mesh，右键单击，选择Deactivate)，因为分析中用不到2D网格，激活的2D网格由于缺少材料属性会使模态计算失败，切勿忘记。

进入Structure->Finite Element Analysis Pre/Post->Materials&Properties，进行零件材料和网格属性的设置：新建一个Isotropic Material，设置杨氏模量、泊松比和密度等基本参数；新建一个Solid Property，Application Region选择该3D网格(可在特征树中选择Tetrahedron Filler Mesh)，Material选择刚才建立的Isotropic Material。

●保存该分析为Flex.CATAnalysis。

●不要关闭Flex.CATAnalysis(最小化即可)，进入satellite.CATAnalysis分析文件，用上面柔

性体分析文件替换刚体：选择要被替换的刚体，右键单击，选择：显示->Flex->Make Flexible with Existing Data，在弹出的对话框中选择Flex.CATAnalysis文件，此时该刚体被

替换。

●回到Flex.CATAnalysis分析文件，此时，特征树里多了MontionInterfaceSets.1，说明与刚

体分析文件satellite.CATAnalysis关联成功。进入柔性体设计模块：开始->Motion->Flexible Body Design，进行Rigid Spider的创建，计算零件的Craig-Bampton模态。Craig-Bampton 模态是一种约束界面模态，需要根据零件在整个装配体中与运动副以及其他构件的关系进行约束的施加(这里可以看出前面关联的重要性)，即Rigid Spider(蜘蛛网格)的创建。

在弹出的Rigid Spider by Picking.1对话框中，Support/Node ID选择孔中心处坐标系的原点，Node list分别拾取孔网格的所有节点。

●双击InterfaceSet.1下的Node.1(Revolute Joint.1,Undefined)，点击应用(update也可以)，

此时，Undefined变为关联的节点号。

●新建一个Nastran Craig-Bamptom Solution Set，选择Reference the Defined Constraint Set，

在特征树中，选择InterfaceSet.1，点击确定。

●双击Nastran Craig-Bamptom Solution.1，进行Modes Definition，主要是设置计算模态的

阶数以及起止频率，完毕后进行计算。

●List Frequencies查看模态计算结果。新建一个Mode Set，双击Data Source，设置Data

Source为Nastran Craig-Bamptom Solution.1，双击Mode Set Edition.1进行设置：设置viscous Damping(粘性阻尼)，选择前10阶模态(按住Ctrl可以多选)，点击Edit Modes下的Edit Value，输入0.5；Deactivate一些对计算结果精度影响不大的高阶模态，以提高计算效率，本例只激活前10阶模态，选择第11阶后的模态，点击Deactivate。

回到satellite.CATAnalysis，双击Flexiblity,LMSDynBodyFromExisting.2，选择Solution Set 为Mode Set.1，进行刚柔耦合计算。

计算完毕后右键单击Flexible Animation，选择Stress，双击Stress full tensor component，Type选择Fringe(边缘)，Criteria选择Von mises。点击Animate，选择Solution Set，观看动画。

一些个人心得：

1）熟练的在LMS中的各种模块中切换；

2）LMS比较复杂，功能强大，分析时必须按照标准的、规范的步骤进行操作，否则很容易出错导致无法计算柔体的模态，而且一些错误很难发现，如2D网格的抑制、网格材料属性的设置；，界面节点的设置等等；

3）也可以直接采用直接在刚体上Make Flexible 的方法实现柔性体的设置，此时会用到虚拟零件(Virtual Part)的概念，与我们采用现有文件替换的方法是相同的(采用Rigid Spider)。此时网格是自动默认划分的，可能不满足要求，需要删除重新划分，切记：网格删除后材料属性也随之删除，需重新设定。