Nastran iSIGHT集成分析过程.docx
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NastraniSIGHT集成分析过程
NastraniSIGHT集成分析过程
(静力分析第二版)
1分析问题及分析环境
1.1分析问题
分析问题:
静力分析。
以一个弹性工字梁的分析过程为例,来说明iSIGHT与Nastran的集成分析过程。
取一个长度为30的工字截面梁,一端固定,一端施加垂直于梁的载荷,梁的材料为弹性材料。
设计变量为工字梁的截面尺寸;目标函数为梁的重量,这里简化为梁的体积;约束条件为载荷端位移在一定范围以及梁中的最大应力低于给定值。
1.2分析环境
软件环境:
iSIGHT7.1;Nastran2001;Patran2001
2Patran建模
本分析的有限元模型采用Patran2001来建立,下面阐述建模过程。
分析模型建立后,提交给Nastran2001进行分析计算。
为了说明的需要,本文将各工具、选项、菜单等都列出来以便指导操作过程。
2.1新建分析模型【File】
创建新文件:
【File】→New,输入文件名→Elastic_analysis,
。
选择分析代码以及分析类型:
AnalysisCode→MSC.Nastran;AnalysisType→Structural,
。
2.2创建几何模型
对于梁模型,一般使用一条线来表达,然后再定义其截面。
创建一线段:
Action→Create,Object→Curve,Method→Point,Option→2Point,StartingPointList→[000],EndingPointList→[3000],
。
2.3划分网格
在划分网格阶段,梁单元与杆单元是没有分别的,两者的根本区别在于截面的定义。
Action→Create,Object→Mesh,Type→Curve,Topology→Bar2,CurveList→curve1,GlobalEdgeLength-Value→3.0,
。
2.4施加边界条件
1)施加固定约束:
Action→Create,Object→Displacement,Type→Nodal,NewSetName→dis1,
,Translations
。
,FEM,SelectionNodes→Node1,
,
,
。
即在梁的一端施加了固定约束。
2)施加载荷:
Action→Create,Object→Force,Type→Nodal,NewSetName→force1,
,Force
。
,FEM,SelectionNodes→Node11,
,
,
。
即在梁的一端施加了Y向载荷。
2.5定义材料
定义弹性材料:
Action→Create,Object→Isotropic,Method→ManualInput,MaterialName→ESteel,
,ConstitutiveModel→LinearElastic,ElasticModulus→200000,PoissonRatio→0.27,
,
。
2.6定义单元属性
1)定义梁截面形状:
【Tools】→BeamLibrary,Action→Create,Object→StandardShape,Method→NASTRANStandard,
,NewSectionName→I-Shaped,截面各部分尺寸如图1所示。
这些尺寸就是iSIGHT进行分析优化的设计变量。
通过iSIGHT的FileParser可以在Nastran的输入文件中修改它们的值。
图1工字梁截面定义,设计变量定义
2)定义单元属性:
Action→Create,Object→1D,Type→Beam,PropertySetName→pro_beam,Option(s)→GeneralSection、StandardFormulation,
,MaterialName→ESteel(下方列表MaterialPropertySets中选择),SectionName→I-Shaped(下方列表BeamSections中选择),BarOrientatoin→<010>,
。
SelectMembers→Curve1,
,
。
3)显示定义好的梁:
【Display】→…,BeamDisplay→3D:
FullSpan,
,梁显示如下图所示。
图2定义好的工字梁
2.7提交分析
到此,所有的建模工作已经完成,需要将分析提交给Nastran,按照下列步骤生成Nastran分析数据。
提交分析:
Action→Analyze,Object→EntireModel,Method→AnalysisDeck(重要,这样Patran才将分析过程存入一个文件,可以在Nastran中进行分析,该文件一般存放在C:
\的根目录下或者当前用户的主目录下),JobName→elastic_analysis_nas,然后选择
,DataOutput→OP2andPrint,
。
选择分析类型按钮:
,SolutionType→NONLINEARSTATIC,
。
这时,按下
,Patran会将分析模型提交到Nastran的分析文件中,随后就可以使用Nastran对该文件进行分析计算了。
3Nastran输入输出文件格式
在C:
\DocumentsandSettings\Administrator\目录下找到Patran提交的文件,扩展名为bdf。
这是一个文本文件,将扩展名更改为dat,Nastran以此文件为分析的输入文件。
iSIGHT优化的设计变量也在这个文件中。
Nastran的输出文件的扩展名为f06,本算例需要从Nastran的f06文件中获得最大位移以及最大的应力。
目标函数的大小可以在iSIGHT中直接计算。
采用iSIGHT的FileParser分析获得最大位移和最大应力提交给iSIGHT作为Nastran的输出结果。
以下结合iSIGHT的集成一起解释输入输出文件的解析。
4iSIGHT集成
4.1集成Nastran
本算例使用Nastran2001的Nastranw.exe作为计算程序,下图所示为Nastran与iSIGHT的集成。
4.1.1集成流程
集成流程如图3所示,iSIGHT将设计变量存入ealistic_analysis_nas.dat;Nastran从ealistic_analysis_nas.dat中读取数据,进行计算,结果保存在ealistic_analysis_nas.f06文件中;CalVol用于计算体积;DosBatch用于删除临时文件。
图3NastraniSIGHT集成
4.1.2Nastran模块
Nastran程序及参数设定如下图所示。
图4Nastran程序及参数设定
由于Nastran在后台执行,iSIGHT无法获得Nastran是否执行完毕的信息,这个问题可以这样解决:
在Simcode的ExecutionControl中选择BackgroundExecution:
选择Waitfor...toappear:
你可以填入NASTRAN必然输出的那个文件,比如f06文件,然后在下面的等待字符出现的文本框中输入Nastran计算结束后f06文件中的标志如ENDOFJOB等。
最后在后面那个等待时间中输入1之类的值,这样iSIGHT就会在NASTRAN算完后,等待新的f06文件出现后1秒后再去进行输出文件的解析。
对于NASTRAN这个等待时间必须设,而对于其他的CAE程序,可以就是0秒。
ealistic_analysis_nas.dat文件解析如下图所示:
图5输入文件解析
ealistic_analysis_nas.f06文件解析如下所示:
图6输出文件解析
4.2计算体积
目标函数为梁的体积,直接在iSIGHT中计算获得,如下图:
图7梁的体积计算
4.3中间文件删除
Nastran计算产生一些中间文件,这里可以将其删除。
图8Nastran中间文件删除
5iSIGHT参数设计及优化
完成了整个集成过程之后,这里就可以进行参数的设计以及优化的工作了。
5.1参数设计
参数设计如下图所示。
图9参数设计
5.2优化结果
这里采用ModifiedMethodofFeasibleDirections优化方法对本分析问题进行了优化分析。
下表给出的分析计算结果。
表1分析结果
初始参数
优化参数
H
W1
W2
T
T1
T2
Displacement
MaxStress
MinStress
Volume
(结束)
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