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1、1 Pro E Mechanica 有限元分析入门教程有限元分析入门教程 一 进行 Mechanica 分析的步骤 1 建立几何模型 在 Pro ENGINEER 中创建几何模型 2 识别模型类型 将几何模型由 Pro ENGINEER 导入 Pro MECHANICA 中 此步需要用户确定 模型的类型 默认的模型类型是实体模型 我们为了减小模型规模 提高计算速度 一般用面 的形式建模 3 定义模型的材料属性 包括材料 密度 弹性模量 泊松比等 4 定义模型的约束 5 定义模型的载荷 6 有限元网格的划分 由 Pro MECHANICA 中的 Auto GEM 自动网格划分器 工具完成有限元
2、网格的自动划分 7 定义分析任务 运行分析 8 根据设计变量计算需要的项目 9 图形显示计算结果 二 下面将上述每一步进行详解 1 在 Pro ENGINEER 模块中完成结构几何模型后 单击 应用程序 Mechanica 弹出下 图所示窗口 点击 Continue 继续 弹出下图 启用 Mechanica Structure 一定要记住不要勾选有限元模式 前面的复选框 最后确定 2 2 添加材料属性单击 材料 进入下图对话框 选取 More 进入材料库 选取材料 Name 为材料的名称 References 参照 Part Components 零件 组件 元件 Volumes 体积 容积
3、容量 Properties 属性 Material 材料 点选后面的 More 就可以选择材料的类型 Material Orientation 材料方向 金属材料或许不具有方向性 但是某些复合材料是纤维就具有 方向性 可以根据需要进行设置方向及其转角 点选 OK 材料分配结束 3 定义约束 1 位移约束 点击 出现下图所示对话框 3 Name 约束名称 Number of Set 约束集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Reference 施加约束时的参照 可以是 surfaces 面 edges curves 边或曲面 points 点 等 Coordinate System 选择坐
4、标系 默认为全局坐标系 Translation 平动约束 Free 为自由 fixed 为固定 Prescribed 为指定范围 Rotation 旋转约束 单位为度 Individual 单独的 孤立的 Surf Options 面选项 Part Boundary 零件的选择 点击 OK 结束 2 对称约束 4 点击 出现下图所示对话框 Name 约束名称 Number of Set 约束集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Type 约束类型有 Mirror 镜像 和 Cyclic 循环 对称两种类型 Reference 施加约束时的参照 可以是 surfaces 面 curves
5、曲面 points 点 等 点击 OK 结束 4 定义载荷 1 加载集中力或力矩 点击 出现 5 Name 基本载荷工况名称 Number of Set 载荷集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Reference 施加载荷时的参照 可以是 surfaces 面 edges curves 边或曲面 points 点 等 Properties 选择坐标系 默认为全局坐标系 Advanced 点击该按钮后 可以选择载荷的加载方式 可以加载载荷总值 也可以在 每单位面积或点上加载 载荷的大小可以用函数来控制 使得载荷的施加非常方便 Distribution 分布 Total Load 总载荷
6、Force Per Unit Length 单位长度载荷 At Point 载荷作用于一点 6 Spatial Variation 空间变化 Uniform 均匀分布 Function of Coordinates 使用函数分布 Interpolated Point Loads 使用插值定义分布 在 Surface Load 中无此选项 Force 为力 Moment 为力矩 2 加载分布力 点击 出现 Name 基本载荷工况名称 Number of Set 载荷集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Reference 施加载荷时的参照 只能选择 surface 面 Advanced 点
7、击该按钮后 可以选择载荷的加载方式 可以均匀加载 可以用函数加 载 也可以通过外部 fnf 格式的文件加载 Value 为加载的值 3 轴承载荷 7 Name 基本载荷工况名称 Number of Set 载荷集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Bearing Hole Hole Pin 为孔或销钉 注 圆孔不能够定义力矩 4 加载重力载荷 点击 出现下图对话框 Name 重力载荷名称 Number of Set 载荷集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Coordinate System 选择坐标系 默认为全局坐标系 Acceleration 定义重力加速度方向及大小 8 5
8、离心载荷 Name 离心载荷名称 Number of Set 载荷集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Rotation Origin and Coordinate System 旋转原点和坐标系的选择 默认为全局坐标系 Angular Velocity 角速度大小及方向 Angular Acceleration 角加速度方向及大小 6 热载荷 Name 离心载荷名称 Number of Set 载荷集名称 点击 New 可以新建约束集的名称 Reference Temperature 参照温度是模型未受力或自由状态时的环境温度 9 5 定义 idealizations 1 壳单元 点击
9、 弹出下图所示窗口 Name 壳单元名称 Type Simple 简单 和 Advanced 高级两种类型 高级中可以定义材料方向 Reference 定义壳单元时的参照 Surfaces 面 Properties 属性 Thickness 为理想化的厚度 Material 材料定义同材料分配一样 2 梁 点击 弹出下图所示窗口 10 Name 梁单元名称 Type 默认为梁单元 Reference 定义壳单元时的参照 Point Point 点到点 Point Surface 点到面 Point Edge 点到边 Chain Feature pattern of Point 特征链 Edge
10、 Curve 边 曲线 Point Point pairs 点到点对 Materials 梁单元的材料 Properties 定义梁单元的 Y 轴方向 Section 截面 Orientation 方向 Release 自由度限制 Section 右侧的 More 可以对截面进行编辑 使用截面定义对话框的 Type 下已有的形状并输 入参数即可满足大多数的需要 特殊情况可以用草绘直接定义 Orientation 使用此功能可 以定义截面的 Orientation Angle 旋转角度 及 Beam 与参照之间的 Offsets 偏距 11 Shape Origin 图形原点 Shear Cen
11、ter With respect to the beam action coordinator sys 修剪中心与活动的坐标系有关 Release 自由度限制 Translation 位移 Rotation 旋转 3 弹簧 12 Name 弹簧名称 Reference 参照 可以是 Point Point 点到点 Point surfaces 点到面 points edges 点到边 Point Point pair 点对等 Type 类型有 simple 简单 和 advance 高级 及 To ground 大地 Properties 为弹簧的属性 Extensional stiffnes
12、s 弹力系数 Torsional Stiffness 扭力系数 4 质点 在只考虑重力而可以忽略形状时 就使用 Mass 对模型进行简化 在类型为 Simple 时 可以直接输入质量大小 类型为 Advance 时 可以选取已定义的 Mass 属 性或点击 More 按钮创建新的质量属性 可以定义惯性矩 Moment of Inertia Component 为元件 组件 6 定义连接形式 13 1 连接形式 点击 出现下图所示窗口 Name 连接形式名称 Type 连接类型有固结 自由 接触 Reference 定义连接时的参照 可以是 Surface Surface 面和面 之间连接 也可
13、以 是 Part Part 零件和零件 之间连接 2 刚性区域 点击 弹出下图所示窗口 Reference 定义连接时的参照 可以是 Points 点 Edges Curves 边和曲面 Surface 面 刚性区域可以模拟铰轴连接 代替 ALGOR ANSYS 中杆梁组合模拟铰轴的形式 3 焊接连接 14 类型有 End Welds 端面焊接 通过选取两面创建 Surface Surface 面到面 Perime Welds 周边焊接 选取两曲面及边线创建 Spot Welds 点焊缝 通过选取两曲面及点创建 Point 为选取的点 Diameter 为点焊的直径大小 Material 为材
14、质 4 Weighted Link 连接是一个内插约束元素 该元素将在一个单一来源节点上取得质量和载荷 然后再将它们分配到一个集中的目标节点上 A 受力连接将以平衡的方式来分配质量和载荷 B 受力连接将帮助我们控制通过分配到目标结点全局群组上的自由分配 C 受力连接将仅有一个来源点 该来源结点将跟随目标结点群组而运动 Independent side 独立的边 参照 可以是 surfaces 面 edges curves 边或曲面 points 点 dependent side 依赖的边 Point 点 5 Contact Definition 接触连接 15 即为 Surface Surfa
15、ce 面与面的接触 6 紧固件连接 紧固件 Fastener 连接将以加入两个组件来模仿螺栓或螺丝连接 使用紧固件连接可以在组件以 载荷路径来模拟各个螺栓或螺丝所能载荷的量 紧固件连接无法再有限元和 Thermal 模块中使用 Reference bolt edges of holes 螺钉 孔的边缘 Bolt point of surface 面上的点 Screw edges of holes 螺丝钉 孔的边缘 Type Simple 简单 将使用指定的材料和轴直径来创建紧固件 系统根据有关零件固定 分离 即保证零件不互相贯穿 旋转等不同的假设 以及单一的规格等所有紧固件的特征来开发 的 D
16、iameter 直径的大小 Advanced 高级 如下图 16 Stiffness 刚度条件 A Using material and diameter 使用材料 material 和轴直径 diameter Fix Rotation 固定选装 carries shear 是否包含剪力 Fix Separation 固定分离 Automatic 自动 on 开 Off 关 Includes preload 是否包含预载荷 B Using spring stiffness Property 使用弹簧的刚度特性 Spring Property 弹簧属性 Fix Separation 固定分离 Automatic 自动 on 开 Off 关 7 曲面区域和体积块区域 surface region 采用草绘 曲线投影至曲面上的方法确定曲面区域 Volumes region 则是 用实体特征建立 8 自动几何 1 控制 17 Name 名称 Type 类型 Edges Distribution 指定边长度用于多少个网格 Min edges length 指定最小弦长 Number of nod
