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弹性力学仿真软件:Altair HyperWorks:HyperCrash碰撞仿真教程.docx
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弹性力学仿真软件:Altair HyperWorks:HyperCrash 碰撞仿
真教程
1 弹性力学仿真软件:Altair HyperWorks:HyperCrash 碰撞
仿真
1.1 Altair HyperWorks 概述
Altair HyperWorks 是一个全面的多学科仿真平台,涵盖了从概念设计到详
细分析的整个产品开发流程。它提供了广泛的工具集,包括结构分析、流体动
力学、多体动力学、优化、可视化和数据管理。HyperWorks 的核心优势在于其
高度集成的环境,允许用户在单一界面下访问多种仿真技术,从而提高效率和
准确性。
1.1.1 主要特点
� 多学科仿真:HyperWorks 支持多种仿真技术,如有限元分析(FEA)、
计算流体动力学(CFD)、多体动力学(MBD)等。
� 高度集成:所有工具都在一个统一的界面下运行,简化了工作流
程。
� 开放式架构:支持多种格式的数据导入和导出,与第三方软件兼
容。
� 云支持:提供基于云的计算资源,便于大规模仿真任务的执行。
1.2 HyperCrash 模块功能
HyperCrash 是 Altair HyperWorks 套件中专门用于碰撞仿真分析的模块。它
能够模拟车辆在不同碰撞场景下的行为,包括正面碰撞、侧面碰撞和翻滚等。
HyperCrash 使用高度非线性的求解器,能够处理复杂的材料模型和接触条件,
以预测碰撞过程中的结构响应和乘员安全。
1.2.1 关键功能
� 碰撞仿真:模拟车辆在碰撞过程中的动态响应。
� 乘员安全分析:评估碰撞对乘员的影响,包括头部、胸部和腿部
的伤害指标。
� 材料模型:支持多种材料模型,如弹性、塑性、复合材料等。
� 接触算法:处理不同部件之间的接触,包括自接触和表面接触。
� 优化工具:用于碰撞结构的优化设计,以提高安全性和减轻重量。
2
1.3 碰撞仿真在汽车行业的应用
在汽车行业,碰撞仿真是一项至关重要的技术,用于确保车辆在碰撞事件
中的安全性能。HyperCrash 通过模拟各种碰撞场景,帮助工程师理解车辆结构
在极端条件下的行为,从而进行设计改进。此外,它还用于评估安全气囊、安
全带和其他被动安全系统的效能。
1.3.1 应用案例
假设我们需要分析一款轿车在正面碰撞中的结构响应。以下是一个使用
HyperCrash 进行仿真分析的基本步骤:
1. 模型准备:使用 HyperMesh 创建车辆的有限元模型,包括车身、
引擎、座椅和乘员模型。
2. 材料属性定义:为每个部件定义材料属性,如弹性模量、泊松比
和屈服强度。
3. 边界条件设置:定义碰撞条件,如碰撞速度、碰撞对象和约束条
件。
4. 求解设置:选择求解器参数,如时间步长和求解精度。
5. 运行仿真:在 HyperCrash 中运行仿真,分析碰撞过程中的动态响
应。
6. 结果分析:使用 HyperView 或 HyperGraph 可视化和分析仿真结果,
包括变形、应力分布和乘员伤害指标。
1.3.2 示例代码
以下是一个简化的 HyperMesh 脚本示例,用于设置材料属性和边界条件:
#
设置材料属性
mat = hws.add_material("Steel")
mat.set_elastic(210e3, 0.3) #
弹性模量为
210GPa
,泊松比为
0.3
#
定义碰撞条件
bc = hws.add_boundary_condition("Fixed")
bc.set_nodes("BodyInWhite", "All") #
将车身所有节点固定
#
设置碰撞速度
load = hws.add_load("Impact")
load.set_velocity(50) #
碰撞速度为
50km/h
1.3.3 结果分析
在仿真完成后,可以使用以下命令在 HyperView 中加载结果并进行分析:
#
加载仿真结果
hv = HyperView()
3
hv.load_results("CarCrash.h3d")
#
显示变形
hv.show_deformation()
#
显示应力分布
hv.show_stress("VonMises")
通过这些步骤,工程师可以详细分析车辆在碰撞过程中的行为,识别潜在
的设计问题,并进行必要的改进,以提高车辆的安全性能。
2 弹性力学仿真软件:Altair HyperWorks:HyperCrash 碰撞
仿真教程
2.1 前处理基础
2.1.1 创建和导入模型
在 Altair HyperWorks 中,使用 HyperMesh 进行模型的创建和导入是
HyperCrash 碰撞仿真前处理的第一步。HyperMesh 提供了强大的网格生成工具
和模型导入功能,支持多种 CAD 格式。
2.1.1.1 创建模型
� 使用 HyperMesh 的 CAD 模块:HyperMesh 集成了 CAD 工具,可
以直接在软件中创建简单的几何模型。
� 网格划分:选择合适的单元类型(如四面体、六面体等),设置网
格尺寸,进行网格划分。
2.1.1.2 导入模型
� 支持的文件格式:包括 IGES、STEP、VDAFS、CATIA、NX 等。
� 导入步骤:
1. 在 HyperMesh 中选择 File > Import > CAD。
2. 选择相应的 CAD 文件,点击 Import。
2.1.2 定义材料属性
材料属性的定义是碰撞仿真中至关重要的一步,它直接影响到仿真结果的
准确性。
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