HyperMesh在某航天复杂装置有限元建模与分析中的应用.pdf

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1、Altair2015技术大会论文集HyperMesh在某航天复杂装置有限元建模及分析中的应用TheApplicationofHyperMeshforFiniteElementModelingandAnalysisofaComplexSpacecraftAssembly*刘磊,马爱军,刘洪英,冯雪梅,石蒙,董睿,赵亚雄（中国航天员科研训练中心，北京100094）摘要：为了在研制阶段了解某航天复杂装置的力学特性，利用HyperMesh强大的功能建立其有限元模型，并进行了静力学工况下的仿真分析，仿真分析结果表明模型在X、Y两个方向载荷工况下最大应力低于屈服

2、极限，满足要求，而在Z向载荷工况下底部安装孔位置应力过大，所得结论可以给产品的研制及改进设计提供参考。关键词：HyperMesh；航天复杂装置；有限元建模；仿真分析Abstract:ToStudythemechanicalcharacteristicofacomplexspacecraftassembly,thefiniteelementmodelofthestructurewascreatedbyusingHyperMeshsoftwarewhichhadapowerfulfunctioninfiniteelementmodelingpretrea

3、ting.Thenastaticsubcasewasproceedingonthefiniteelementmodel.TheresultsshowthatthemaximumstressislessthanyieldlimitofthematerialbysubcasesofXandYdirection.ButforZdirectionsubcase,themaximumstressintoobiggerinthelocationofmountingholes,theconclusioncouldprovideareferenceforthedev

4、elopingandimprovingoftheassembly.Keywords:HyperMesh;complexspacecraftassembly;finiteelementmodeling;simulationanalysis0.引言HyperMesh是Atlair公司的CAE前处理工具，可以快速建立高质量的CAE分析模型。HyperMesh强大的几何清理功能可以用于修正几何模型中的错误，修改几何模型，从而提升建模效率；高质量高效率的网格划分技术可以完成全面的杆梁、板壳、四面体和六面体网格的自动和半自动划分，大大简化了对复杂结构进行仿真建模

5、的过程；功能强大的模型树视图能轻松应对各种大模型的要素显示和分级管理需要，特别适合复杂接卸装备的整体精细化建[1-3]模。本文即以某航天复杂装置建模为例，利用HyperMesh进行其有限元建模前处理，利用HyperMesh的高效的建模、友好的界面以及强大的功能完成某航天装置的有限元建模及分析过程。仿真分析过程可以在产品研制阶段了解其力学特性，仿真所得结论可以给产品的研制及改进设计提供参考。1.有限元建模该航天复杂装置由是由外部框架和内部单机产品组成，由于内部单机不是仿真分析重点关注对象，因而采用质量点进行模拟，而重点对框架结构及内部支撑结构进行有限元

6、建模。-1-Altair2015技术大会论文集1.1pro/e模型的导入将该航天装置结构的实体pro/e模型导入到HyperMesh中，如图1所示，其中非重点考察单机不导入，只导入框架与支撑结构。图1某航天装置实体模型图1.2模型的几何清理1)导入的模型含有一些多余的lines、points，首先将其删除，选择使用Tools面板，进入delete，分别选择lines、points进行清理。pro/e模型导入到HyperMesh中错误较少，但仍有自由边、多余面，缺失面等现象发生，这些错误使得某支撑无法生成几何实体，应对其进行修复。可以通过设置合理的几何

7、清理容差，利用equivalence、toogle、replace等工具对自由边进行修复；寻找并删除所有重合面；利用surface面板修补缺失面。重新观察模型，确定模型中所有的自由边、重合面和缺失面均已被修复，对于已经修复的闭合曲面，可以通过solid面板生成几何实体。（a）修复前为二维非闭合面(b)修复后生成三维实体图2topo显示下的某支撑几何清理前后2)模型结构中含有较多小孔、曲面倒角、边倒角等特征，对有限元分析结果影响不大，但对于网格划分质量有较大的影响，故对几何模型进行简化，删除细小特征。然后优化拓扑结构，比如清除多余硬点，压缩引起小边界的

8、共享边等。-2-Altair2015技术大会论文集1.3模型的中面提取由于框架结构主要有薄壁组成，为便于下一