背景介绍

随着科学技术的飞速发展，计算模型日益复杂。为了快速、精确的求解这些模型，研究者们提出了许多方法。子结构方法是其中应用最广方法之一，其在不损失精度的同时极大的提高计算效率。

在结构设计中，经常需要在总体结构上安装不同单机设备，比如火箭除主体结构外还有气瓶、贮箱、卫星、电机等设备。卫星除主结构外还包含了天线、相机等设备。单机设备模型拼装到主结构做整体仿真会浪费建模人员大量的时间。随着项目的推进单机设备也会不断修改，而每次单机设备的修改都使得建模人员需要重新装配模型。

SiPESC平台有限元分析系统已开发了多重多级子结构功能，支持高精度的结构动力分析。子结构前处理功能一方面需要兼容主流软件，同时也计划支持支持自主结构分析软件的应用。

SiPESC子结构功能

为简化建模流程、减少重复工作、提高分析效率，SiPESC基于Nastran子结构功能开发了子结构应用模块。该模块可将单机设备有限元模型缩聚到安装点，省去建模的组装过程，提高计算效率而且对计算精度没有影响。

SiPESC目前支持多级子结构，也就是可定义单机与主结构连接，同时单机上也可以再安装其他单机设备。模型关系可通过文本定义，简单示意如下：

图中group1模型与group2模型连接，group2模型与group3模型连接，group1中、、、、号节点对应group2中的56、57、58、59、60号节点，group2中的、、、、号节点对应group3中的26、27、28、29、30号节点。用户可根据装配要求在文本中定义各部分结构的连接关系，其格式为：

示例中group1为残余结构，group2连接在group1上，group2模型名称写在group1模型名称右侧，连接节点写在对应模型名称的下方。

以较为复杂的卫星结构的模态计算为例，简要介绍SiPESC的子结构应用模块的使用方法。

首先将组装模型和连接关系文件放在同一个文件夹，打开主结构

通过模型文件自动查找可以文件夹中其余bdf文件并导入

导入预先写好的装配关系文件，右侧可显示装配关系图，主结构与单机模型也按照装配关系进行组装。装配完成后可生成模态计算文件并提交计算。

SiPESC具有主模态的识别、模型检测等功能，可显示结构三个主振动方向频率和主要扭转方向频率。

可检查组装后单机模型与整体模型的质心质量以及转动惯量

为了更直观显示质心位置，在结构中以红点标出模型的质心

具备整体模型刚体模态检测，计算前六阶刚体模态检查结构是否有过约束或连接不足

特别鸣谢：

感谢大连理工大学SiPESC软件所徐良寅、张鹏对面向工程问题的SiPESC子结构前处理功能开发所做的研究工作。

往期回顾

基于SiPESC的悬索桥几何非线性索单元研究

基于SiPESC的桥梁分析—MCT解析器和案例对比

优化应用

基于SiPESC.OPT的悬索桥优化设计

SiPESC悬索桥分析功能

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