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Nastran中外部多级超单元装配技术应用 1 概述 使用外部超单元算法进行结构模型的多级装配。
2 分析要点说明 1) 问题描述 超单元技术在工程分析中有着广泛的应用价值，是求解大型问题一种十分有效的手段。该技术是将复杂的装配体结构分成若干个不同的部件，每个部件被看作一个超单元，每个超单元可以进行单独的建模计算，计算后通过界面节点组合成整体结构，并对整体结构进行分析评估。应用超单元技术工程师可以仅对那些受影响大的关键性部件进行模型修改和重新计算，进而避免了总体模型修改和重新计算所带来的庞大工作量，从而使分析过程更经济、更高效。 航天器结构就是有着高度集成的附件装配结构，并且其组成部件或装置往往都是由不同的专门研制单位分别负责完成，运用整体 有限元技术在理论上虽然可以完成航天器结构的分析和预示, 但这往往需要对由某些专门研制单位完成的部件或装置进行重复性建模，并且整体模型装配后将非常庞大（自由度数甚至超过1000万个）, 分析过程要占用较大的硬盘空间和运算时间，同时由于模型规模庞大, 增加了建模的复杂性和错误发生的概率，如果可以灵活运用超单元技术，不仅可以显著降低模型计算规模，避免个别部件的重复性建模，较大地提高工作效率，而且可以同样精确地分析和预示部件及整体结构的静、动态特性，满足工程上的精度要求。 外部超单元法是指在当前计算之外已经生成超单元矩阵，后期计算是将生成的超单元矩阵调用到当前模型中进行。例如，卫星与火箭的设计从属于两个不同的单位，当需要实现星箭耦合时，多采用外部超单元技术，将卫星装配于火箭之上。但是卫星的结构复杂，又包含很多第三方单位提供的设备产品，例如天线、电子设备、控制设备等，卫星与天线、电子/控制设备装配完成后再与火箭装配，该装配过程就是通常所说的多级超单元装配。
航天器装配结构图2) 案例介绍 下面通过一个简化模型来介绍如何实现多级外部超单元装配，模型如下图所示，模型由SE100、SE200、SE300以及残余结构构成，其中SE100和SE200与SE300相连接，SE300与残余结构相连接。 多级外部超单元装配与单级外部超单元装配方法相似，仅需注意应该从最上级超单元开始装配，逐级装配至最后一级及残余结构。同样使用命令Extseout，控制生成超单元矩阵。 Extseout[(StiffnessMass Damping K4damp Loads Fscoup Asmbulk[={Man/Manq/Auto}] Extbulk Extid=seid Dmigsfix={ccc/Extid} {Matdb orMatrixdb/Dmigdb/Dmigop2=unit/Dmigpch/matop4=unit}
简化结构模型 其中，Stiffness~Fscoup为输出的刚度阵、质量阵、阻尼阵等，默认为输出所有阵；Asmbulk为模型组装形式：手动、自动等；Extbulk输出超单元模型数据，用于Matop4和Dmigpch输出格式，结果存于pch结尾文件中；Extid为输出的超单元编号；Dmigsfix为Dmigpch格式输出时超单元矩阵默认文件名后缀。 生成结果中含pch和asm两个ASCII文件。asm文件含有装配信息，如手动连接中，超单元和主模型中节点连接对应关系，超单元编号，超单元连接节点位置等，在自动连接中可以省略。pch含有装配的主要信息：边界点信息、超单元编号、Plotel、Aset、Spoint和Dmig格式的刚度、质量等矩阵数据。OP4格式输出文件和dmigpch差不多，主要区别是将Dmigpch格式的pch文件中的矩阵内容另存为一个文件，文件名由Assign命令在生成文件中确定，如果不输入该项，计算机会给出默认名的二进制文件，如fort.101。Dmigpch矩阵为单精度，Op4文件默认为3E22.15的双精度，要生成ASCII形式，只需在Assign命令中增加一控制参数[form=]Formatted。如 ASSIGNOUTPUT4=’extse10_op4’ UNIT=25DELETE FORMATTED EXTSEOUT(ASMBULK EXTID = 10 MATOP4 = 25) SE100模型计算数据：
SE200 模型计算数据：
SE300 模型计算数据：
残余结构模型数据：
3 参考信息 适用版本：MSCNastran2005及以后版
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发表于 2014-8-1 17:30:13
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