HyperWorks模拟实验炮支撑架优化设计与分析(8)
对于本课题的支撑架而言，模型规模适中，可以采用较小的单元尺寸划分网格。针对支撑架的实际情况，采用5mm单元尺寸。
用电脑快捷键F12进入网格划分面板，如图2.6。选择所需划分的中面，以立板为例，输入网格划分尺寸5mm，点击mesh，立板的网格即划分生成，如图2.7所示。其余立板、筋板、底板的网格划分方法相同，均划分后得到整体模型网格，如图2.8所示。
图2.6 网格划分面板
图2.7 立板的网格划分
图2.8 模型的网格划分
2.3.4 网格质量检查及单元清理
网格质量是指网格形状的合理性。当各类网格具有理想的形状时，计算结果最好。而实际划分网格不可能都达到理想形状，这就形成网格变形。变形超出某一限度时，计算精度会随变形的增加而显著下降，因此在划分网格时将网格变形控制在一定的范围内，也就是说网格应该满足一定的质量要求。
网格质量检查包括：单元连续性检查、单元的法线方向的检查、重复单元检查及各项质量检查等内容。因该模型网格较为简单，此处只做连续性检查。根据网格宽度设定设置容差（tool模块edge面板如图2.9），可考虑其一半的距离，根据设定的容差，可以在预览中（preview equiv）中看到连续性不合格的单元，再用equivalence合并重复的结点。重新设定容差，重复上述过程以达到重复节点均合并的要求。
处理局部连续性不合理问题，可先将变形的网格删除（delete功能），再重新生成合理网格（ruled功能）。局部调整方法可概括为：
1)单元合并：将两个相邻单元合并；
2)单元分割：将一个单元分成若干个单元；
3)调整单元节点：移动单元节点，使单元形状合乎要求。
图2.9 edge面板
图2.10 Tool模块
图2.11 2D模块
2.3.5 材料属性
网格划分完毕后，需要赋予网格材料参数，才能建立起有限元模型。在Material s面板中定义合适的材料属性模型(MAT1)，材料为steel。材料参数：弹性模量为21000Mpa、泊松比为0.3、密度为 。
图2.12 材料参数
2.3.6 有限元模型的生成
最终建立的支撑架结构模型如图2.13所示，规模为：节点数163584个，总单元数147977个。
图2.13 支撑架有限元模型
图2.14 网格参数
2.3.7 壳单元与实体单元的连接
支撑架的底板采用实体单元，立板及其加强筋采用壳单元，两种单元的节点自由度不相同，只能直接连接，本文通过在实体单元上建立一排壳单元的方式实现二者的连接，如图2.15所示。
图2.15 自由度的改变
2.4 边界条件的创建
有限元分析必须正确施加边界条件，本文研究的支撑架是整个实验装置的一部分结构，为了更准确的模拟支撑架在实验中起到的作用与受力情况，已精确算出左右两立板受到的载荷，能够较恰当的模拟出实际情况。
2.4.1 支撑架的载荷
支撑架两立板与下架相连，底板固定于地基上。可由模拟火炮发射时下架受到的两立板的反作用力得出立板载荷，如图2.16所示。
图2.16 实验室火炮示意图
2.4.2 载荷创建
实验中模拟火炮发射时两立板受到的力如表2.1所示。为了防止立板应力集中，也更准确的模拟实际情况，将施加载荷的点置于立板上部中空处中间位置，并建立一刚性单元RBE2与对应槽的3条边相连，如图2.17所示。
表2.1 立板载荷表
左立板/N 右立板/N
X方向 -9.885e4 -1.074e5