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OptiStruct实例：声振耦合超单元应用

news 来源：原创 2025/8/5 8:15:45

如图10-11所示，本例采用一个简化的整车模型，模型分为车身（含声腔）与底盘两部分。首先分别运用CMS与CDS方法对车身（含声腔）模型进行缩聚，生成.h3d格式的CMS超单元和cps超单元，然后进行整车级别的声振耦合频响分析计算模型如下。

加载 CMS 超单元的频响分析(模态法)。
加载CDS超单元的频响分析(直接法)
未缩聚整车模型的频响分析(模态法/直接法)基础模型文件包括车身(含声腔)模型 Body.fem底盘模型 Chasisfem，以及设置完毕的整车频响分析模列 FEA _ Modal_ Freq_hesp. fem、 FEA _ Direct _Freq_Re车身及底盘模型中的材料和属性均已设置完成fem。车身模型的超单元使用 HyperMcsh 的Process Manager 进行设置，超单元的加载用文本编辑器编辑完成。

模型设置

1.CMS 超单元生成

Step01在HyperMesh中导人Body.fem。单击菜单栏中的 Tools→Freq Resp Process-CMS SEgeneration，进入Process Manager，如图10-12 所示。

Step02 在 CMS Model Frequeney 环节，设置 CMSMETH 卡片，如图 10-13 所示。-CMS method 为General Modal Method; Eigen value solution type 为AMSES;勾选Amplificationfactor 复选框，并设置为 15。

-勾选 Coupled fuid-structure SE复选框。结构域设置上限频率Upper freq(Hz)为300，SPOINTstarting ID为500001;流体域设置上限频率Upperfreq(Hz)为600，SPOINT starting I为600001。单击Apply按钮进入下一环节。

Step 03在CMS Model Definition环节，设置工况控制卡片 MODEL，如图10-14所示。勾选Element se-lection复选框，将其类型设置为Plotel，表示CMS超单元的显示形式为仅显示有限元模型中的plot 单元。单击Apply 按钮进人下一环节。

Step 04 在 Attachment Defnition 环节，设置子结构的边界点类型，如图 10-15 所示。

在 HyperMesh 中调整显示，仅保留名为“plot_body”与“plot”的component(组件)。

-将Attachment type 设置为 Free-Free。

-通过Nade选择器选择图中显示的所有节点ID(6000，6003，6016~6028，36681,37682然后单击 Add 按钮。单击 Apply 按钮进入下一环节。

Step05在MISc opions 环节，设置模型的阻尼及流固耦合卡片 ACMODL，如图10-16所示。

-将 Damping on sruct和 Damping on fluid 的选项均切换至 No damping。

-勾选 piid simucture coupling,选择 Solver auto-search,保持ACMODL卡片的默认设置。单击Apply 按钮进入下一环节。

Step 06在 Constraint Selection环节，不需要对SPC和MPC进行任何设置，直接连续单击 Apply按钮进人下一环节。

Slep07在Parameer Selection 环节，勾选 Disable OptiStruct element checking 复选框，然后单击Apply 按钮完成 CMS 超单元生成的设置。

Step08导出生成超单元的,fem文件。单击HyperMesh菜单栏的 Expont “按钮导出当前模型文件为CMS_SE_generation. fem。

Step 09使用 HyperWorks Solver Run Manager 提交CMS_SE_generation.fem,生成名为“CMS_SE_genera-ton. h3d”的 CMS 超单元文件，如图 10-17 所示

CDS 超单元生成

Step01在HyperMesh 中导人 Body.em。单击菜单栏中的 T00s-,Fe Resp Poces>CDS Sgeneration，进人Process Manager，如图10-18 所示。

Step02在 sdlet Analysis pequeeies 环节，设置FREQi频率点，如图 10-19 所示。单击 Update发田后，扫预列表中即出现一栏新的扫频设置，扫频范围为1.0~200.0H2，频率点线性分布，扫频步长为1.0Hz。单击Apply按钮进人下一环节。

Step03在Nomadl ModeExtaction 环节，设置模态分析算法，如图10-20 所示，单击 Appy 按钥进人下一环节。

step04在CDS Method 环节中，设置 CDSMETH 卡片，如图 10-21 所示。

Step 05在 Attachment Definition环节中，设置子结构的边界点类型，同图10-15 所示设置。

Step 06在 MISC Options环节，设置子结构的阻尼及流固耦合，同图10-16 所示设置。Step 07在Constraint Selection 环节，直接连续单击 Apply 按钮进入下一环节。

Step 08在Parameter Selection 环节，勾选 Disable OptiStruct element checking复选框，然后单击Apply 按钮完成 CDS 超单元生成计算的设置。

Step 09导出生成超单元的.em文件。单击HyperMesh菜单栏的Expont ”按钮导出当前模型文件为 CDS_SE_generation.fem。

Step 10使用 HyperWorks Solver Run Manager 提交 CDS_SE_generation.fem，生成名为“CDS SE_generation_ CDs. h3d”的 CDS 超单元文件，如图 10-22 所示。

3.底盘模型+车身 CMS 超单元，进行模态频响分析

Step01将FEA_Modal_Freq_Resp.fem文件复制一份，更名为“CMS_Modal_Freq_Resp.fem”以文本形式打开编辑。

Step02 编辑并保存.fem文件，如图10-23 所示，将车身及声腔部分改用 CMS超单元。

-加载 CMS 超单元:在.fem 文件的第一行增加 ASSIGN 语句。

-取消车身及声腔模型:可以用$注释INCLUDE'Body.fem'语句，或直接删除。

Step03提交CMS_Modal_rreq-nesp,1em评异,得到.ph 格式的编果文。如图10-24所示。FEA_Modal_Freq_Resp.fem可以直接提交计算。

4.底盘模型+车身 CDS 超单元，进行模态频响分析

Step01将FEA_Direct_Freq_Resp.FEM 文件复制一份，更名为“CDS_Direct_Freq_Resp.iem以文本形式打开编辑。

Step 02 编辑并保存.fem 文件，如图10-25 所示，将车身及声腔部分改用 CDS 超单元。加载 CDS 超单元:在.fem文件的第一行增加ASSIGN语句。-取消车身及声腔模型：可以用$注释INCLUDE'Body.fem'语句，或直接删除。Step 03 提交 CDS_Direct_Freq_Resp.fem 到 0ptiStruct 进行计算，得到.pch 格式的结果文件

如图10-26 所示。FEA_Direct_Freq_Resp.fem 可以直接提交计算。

本例进行了4种频响分析，每种分析生成的.pch由文件中包含一条频响曲线信息，使用HyperGraph面的横为査看频响曲线，如图10-27所示、可以看到,文件中包含一条蜂的频响曲线与攀车尚期怎法頻响分析结果设为接近，而这3种分程工况仅与整车模型直接频响分析结果极为接近#(仅在偏高频)。4种频响分析的计算耗时见表10-19。

可以看出，4种计算方法在结果精度上的差别很小，但是计算时间成本却相差甚多。无论使用CMS超单元还是使用 CDS超单元，都能够大幅缩减分析的时间成本，对于需要对相同模型开展多次不同工况分析非常适用。

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