proe有限元分析材料.docx
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proe有限元分析材料
proe有限元分析材料
篇一：
ProE有限元分析浅析
1.Pro/mEcHanica简介
Pro/mEcHanica是美国PTc开发的有限元软件。
该软件可以实现和Pro/EnGinEER的完全无缝集成。
绝大部分有限元分析软件的几何建模功能比较弱，这些有限元软件通常通过iGES格式或者STEP格式进行数据交换，而这样做最大的弊端在于容易造成数据的丢失，因此常常需要花费大量的时间与精力进行几何模型的修补工作。
使用Pro/mEcHanica恰好可以克服这一点，该软件可以直接利用Pro/EnGinEER的几何模型进行有限元分析。
Pro/mEcHanica是基于P方法进行工作的。
它采用适应性P-method技术，在不改变单元网格划分的情况下，靠增加单元内的插值多项式的阶数来达到设定的收敛精度。
理论上，插值多项式的阶数可以很高，但在实际工作中，往往将多项式的最高阶数限制在9以内。
如果插值多项式的阶数超过9仍然没有收敛，这时可以增加网格的密度，降低多项式的阶数，加快计算速度。
利用P方法进行分析，降低了对网格划分质量的要求和限制，系统可以自动收敛求解。
P-method能够比较精确地拟合几何形状，能够消除表面上的微小凹面。
这种单元的应力变形方程为多项式方程，最高阶次能够达到九阶。
这意味着这种单元可以非常精确地拟合大应力梯度。
Pro/mEcHanica中四面体单元的计算结果比其他传统有限元程序中四面体的计算结果要好得多。
首先单元以较低的阶次进行初步计算，然后在应力梯度比较大的地方和计算精度要求比较高的地方自动地提高单元应力方程的阶次，从而保证计算的精确度和效率。
2.Pro/mEcHanica工作模式：
1）FEm模式：
FEm模式没有求解器，只能完成对模型的网格划分、边界约束、载荷、理性化等前处理工作、然后借助第三方软件完成计算分析。
2）集成模式：
用户可以在Pro/EnGinEER中建立几何模型，然后进入Pro/mEcHanica模块中，定义载荷及边界条件，进行分析研究。
应用较多的还是集成模式。
3.Pro/mEcHanica三个模块:
1）Pro/mEcHanicaSTRUcTURE：
结构分析软件包，可以进行零件模型和装配模型的结构分析和优化分析。
具有的分析类型有:
静态分析、模态分析、屈曲分析、接触分析、预紧分析及振动分析等。
2）Pro/mEcHanicaTHERmaL：
温度分析模块，可以进行零件和装配模型的稳态和瞬态温度分析，也可以根据温度问题进行灵敏度分析和优化设计。
3）ProimEcHanicamoTiQn：
运动分析软件包，进行机构分析和机构运动优化设计，可以进行三维静态分析、运动学分析、动力学分析、逆向动力学分析及干涉检验分析。
4.Pro/mEcHanica有限元分析的基本步骤:
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）定义模型的材料物性。
包括材料、质量密度、弹性模量、泊松比等
4）定义模型的载荷。
5）定义模型的约束。
6）有限元网格的划分：
由Pro/mEcHanica中的autoGEm（自动网格划分器）工具完成有限元网格的自动划分。
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。
5.Pro/mEcHanicaSTRUcTURE基本分析过程
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，启用mechanicastructure。
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
3.定义载荷
1）加载集中力或力矩，点击，出现
?
name基本载荷工况名称
?
numberofSet载荷集名称
?
Reference施加载荷时的参照，可以是surfaces、edges/curves、
points
?
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。
2），出现
加载分布力，点击
?
name基本载荷工况名称
?
numberofSet载荷集名称
?
Reference施加载荷时的参照，只能选择surface
?
advanced点击该按钮后，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
3），出现下图对话框，加载重力载荷，点击
?
name重力载荷名称
?
numberofSet载荷集名称
?
coordinateSystem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
4.定义约束
1）：
位移约束点击，出现下图所示对话框，
篇二：
入门级Proe有限元分析
进行mechanical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）定义模型的材料物性。
包括材料、质量密度、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autoGEm（自动网格划分器）工具完成有限元网格的自动划分。
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。
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”→“mechanical”,弹出下图所示窗口，
点击continue继续。
弹出下图，启用mechanicalStructure。
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、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Parrt（component）-----零件/组件/元件
Volumes-------------------体积/容积/容量；
Properties-------属性material-----材料；点选后面的more就可以选择材料的类型
materialorientation------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）点击
：
位移约束
，出现下图所示对话框，
name约束名称
numberofSet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
coordinateSystem选择坐标系，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Surfoptions----------面选项
PartBoundary---------零件的选择。
点击oK结束。
2）点击
：
对称约束
，出现下图所示对话框，
name约束名称
numberofSet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（曲面）、points（点）等，点击oK结束。
4、定义载荷
1）
，出现
加载集中力或力矩，点击
name基本载荷工况名称
numberofSet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TotalLoad------总载荷
ForcePerUnitLength---单位长度载荷
篇三：
PRoE5.0动力学与有限元分析笔记
第一篇机构动力学分析
机构动力学分析
工作模式：
FEm模式：
是对模型进行网格划分、边界约束、载荷、理想处理等前处理，后需第三方软件进行求解。
集成模式：
运行于PRoE野火平台之上，操作界面与PRoE野火相同，能直接使用PRoE野火的参数进行分析和优化。
应用程序——mechanica——确定。
独立模式：
不需要PRoE野火平台支持，能独立运行，可导入第三方软件模型。
应用程序——机构：
包括运动仿真和动态分析
运动仿真：
1、定义运动副、伺服电机以实现运动模拟。
2、观察记录分析。
3、测量位置、速度、加速度等运动特征。
4、图形显示这些测量值。
5、创建轨迹和运动包络，用物理方法描述运动。
动态分析：
1、使用机械动态功能在机构上定义重力、力和力矩、弹簧、阻尼等特征。
2、可以对机构设置材料、密度等基本属性特征，使其更加接近现实中的机构。
1、若不涉及质量、重力等基本属性参数，只需使用机械设计分析就能实现运动分析。
2、若受到重力、外力和力矩、阻尼等参数影响，必须使用机械设计进行静态分析、机械动态进行分析。
运动学分析流程：
机构运动学仅讨论与刚体本身有关的因素，不讨论引起这些运动的因素（如重力、外力和摩擦力等）。
因此，运动学属空间和时间等基本概念及其导致的速度和加速度。
运动仿真就是机构运动学分析，它是不考虑作用于机构系统上的力的情况下分析机构运动，并对主体位置、速度和加速度进行测量。
运动仿真流程：
创建模型——检查模型——添加模型化要素——准备进行分析——分析模型——获取分析结果
2、检查模型：
在装配模型中，拖动可以移动的零部件，观察装配连接情况。
3、添加模型化要素：
在机构中添加伺服电动机等运动分析要素。
4、准备进行分析：
定义初始位置，建立测量方式。
5、创建分析模型：
对所创建的机构模型进行运动学分析
6、获取结果：
回放分析结果、零件之间的干涉检查、获取轨迹曲线和运动包络线。
动力学分析流程：
机构动力学是运动学和力学的统称。
力学是处理作用在物体上的力。
机构动力学主要是讨论机构上作用的所有力，包括重力、摩擦力和其它外力。
动态分析就是机构动力学分析。
即：
根据实际受力情况对机构添加多个建模图元（包括弹簧、阻尼器、力/力矩和重力），根据电动机所施加的力及其位置、速度和加速度来定义电动机。
可以分析重复组件和运动，可以创建测量连接上的力及点、定点和连接轴的速度或加速度。
动力学分析流程：
创建模型——检查模型——添加模型化要素——分析模型——获取分析结果。
2、检查模型：
在装配模型中，拖动可以移动的零部件，观察装配连接情况。
3、添加模型化要素：
在机构中添加动力源（伺服电动机）、弹簧、阻尼器、执行电动机、力/力矩负荷和重力等影响运动的要素。
4、创建分析模型：
对前面创建的机构模型进行运动学分析、动力学分析、静态分析、力平衡、重复装配分析等。
5、获取结果：
回放分析结果、检查干涉、查看测量和动态测量、获取轨迹曲线和运动包络线、创建转移到mechanica结构负荷集。
菜单栏介绍（应用程序——机构）
一、编辑菜单
1、编辑——质量属性：
是赋予所选择的零件、组件、主体质量属性、密度属性。
【参照类型】下拉列表：
显示用于赋予质量属性的零件、组件、主体。
【定义属性】下拉列表：
1.缺省：
对选择的对象不进行任何操作。
2.密度：
对选择的对象赋予密度属性。
3.质量属性：
对所选择的对象赋予质量属性（重心、惯量），适用于零件类型。
【坐标系】：
显示当前选取的零件或主体的坐标系。
【基本属性】：
显示或修改当前选择的零件的密度、体积块、质量。
【重心】：
显示或修改当前选择的对象的重心相对于参考坐标系的XYz增量值。
【惯量】：
显示或修改当前选择的对象相对于坐标原点或重心的惯量的值。
2、编辑——重定义主体：
是对选择的主体中零部件重新定义约束。
【零件名】：
显示所选择的零件。
【约束】：
显示和操作当前所选择的对象的约束信息。
3、编辑——重力：
对当前窗口中的机构定义重力。
【模】：
对当前窗口中的机构施加重力，默认值为系统自动计算所得。
【方向】：
定义重力的施加方向，0表示重力在原点，1表示重力方向沿坐标轴正向，-1表示重力方向
沿坐标轴负方向。
二、应用程序菜单
1、应用程序——标准：
最基础的零部件设计模块。
2、应用程序——电缆：
进入电缆、电线设计模块。
3、应用程序——管道：
进入管路设计模块。
4、应用程序——mechanica：
进入相应的机构模块或热力学分析模块，可以进行结构和热力学分析。
5、应用程序——机构：
进入动力学分析模块，可以进行运动学分析和动力学分析。
6、应用程序——动画：
进入动画设计模块。
7、应用程序——模具布局：
进入模具设计模块。
三、工具菜单
1、工具——组件设置——机构设置：
复选框【组件连接失败时发出警告】：
机构重新连接发生失败时，系统发出警告。
【运行首选项】：
设置分析运行失败时暂停还是继续，以及是否运行过程中图形显示。
【再生首选项】：
设置再生时移除运行结果还是再生后维护运行结果，以及是否用再生值。
【相对公差】：
设定相对公差。
【特征长度】：
设置特征长度值。
系统默认值为1mm。
常规连接
一、销钉连接：
由一个轴对齐约束和一个与轴垂直的平移约束组成。
自由度为1个。
二、滑动杆连接：
由一个轴对齐约束和一个旋转约束（一个与轴平行的平移约束）组成。
自由度为1个。
三、圆柱连接：
由一个轴对齐约束组成。
自由度为1个旋转自由度和1个平移自由度。
四、平面连接：
由一个平面约束组成。
自由度为1个旋转自由度和2个平移自由度。
五、球连接：
由一个点对齐约束组成。
自由度为3个旋转自由度。
六、轴承连接：
由一个点与轴线或直边对齐约束组成。
自由度为1个平移自由度和3个旋转自由度。
七、焊缝连接：
两个坐标系对齐。
自由度为0
八、一般连接：
可根据需要指定一个或多个基本来形成一个新的组合约束。
基本约束有：
匹配、对齐、插入、坐标系、线上的点、曲面上的点、曲面上的边7种。
九、6doF连接：
即6个自由度，就是对元件不作任何约束。
仅用一个元件坐标系和一个组伯坐标系重合来使元件和组件发生关联。
十、槽连接：
两个主体之间的一个点一条曲线连接。
建立特殊连接
一、凸轮连接：
需要指定两个主体上的各一个（或一组）曲面或曲线。
【曲面/曲线】：
选取曲面/曲线定义凸轮的工作面。
（）1、若选取的是开放的曲面或曲线，会出现一个红色箭头，指示凸轮法向。
2、若选取曲面或曲线是直的，会提示选取同一主体上的点、定点、平面实体表面或基准平面以定义凸轮工作面，所选的点不能在所选的线上，会出现一个红色前头指示凸轮法向。
【深度显示设置】：
mechanism会将所创建的凸轮在延伸方向的深度上当作是无限长。
1、如果选取凸轮的弯曲曲面，那么就要以尝试来显示它。
2、如果为一个或多个凸轮选取了平坦曲面，就必须使用此设置部分参照来定义凸轮方向。
3、如果为其中一个凸轮选取一个直边或直曲线，就必须选取点、顶点、平面曲面或基准平面来定义工作平面。
而且使用深度参照来变更凸轮的视觉显示。
下拉框：
a、自动：
根据所选的凸轮所选曲面，系统自动计算适当的凸轮深度，如果选取平坦表面作为参照，则该选项不可用。
B、前面和后面：
选取两具点或端点作为深度参照，系统会据此确定凸轮深度等于所选参照之间的距离。
c、前面、后面和深度：
选取两个点或端点作为深度参照，并输入深度值。
d、中心和深度：
选取一个点或顶点，并输入深度值。
【升离】：
用于设置启动升离允许凸轮从动机构在拖动或分析运行期间分离。
就是定义碰撞系数，它的值介于0~1之间。
【摩擦】：
用于定义凸轮之间的摩擦系数，试探系数取决于接触材料类型及实验条件。
注：
必须将摩擦用于凸轮从动连接副才能力平衡分析中计算凸轮滑动测量。
二、3d接触连接：
就是元件不作任何约束，只是对3d模型进行空间点重合来使元件与组件发生关联。
有3个旋转和3个平移自由度。
三、齿轮连接：
是用来控制两个旋转轴之前的速度关系。
【类型】：
下拉列表有：
一般、正、斜坡口、蜗轮、齿条与齿轮五种类型。
一般：
用于定义直齿圆柱齿轮连接。
正：
用于定义斜齿圆柱齿轮连接。
斜坡口：
用于定义斜齿圆锥齿轮连接。
蜗轮：
用于定义蜗轮蜗杆连接
齿条与齿轮：
用于定义齿轮齿条连接。
【节圆】：
用于定义齿轮节圆，定义齿轮时将齿轮的实际节圆直径输入到文本框中。
【图标位置】：
用于定义示意图标位置。
图标位置只是一种视觉效果，不会对分析产生影响。
四、传送带连接：
是通过两个带轮曲面与带平面重合连接的工具。
带传动是由两个带轮和一根紧绕在两轮上的
传送带组成，带与带轮接触面之间的摩擦力来传递运动和动力的一种挠性摩擦传动。
调节连接方式：
就是装配零件时【移动】选项卡
定义动机机构
定义完连接后，元件就能相对主体进行一定的运动，可以进行机构设置，以进一步设定运动的优先、再生优先选项。
就是工具——组件设置——机构设置。
定义伺服电动机
一、【类型】选项卡
【从动图元】：
用于定义伺服电动机要驱动图元类型：
连接轴、点和面等几何参数。
【运动轴】：
定义要驱动的轴。
【几何】：
定义运动的几何要素，可以是点或面。
【参照图】元：
用于定义几何元素运动图元参照，可以任意的点或面。
【运动方向】：
用于定义运动图元的运动方向，只能选取直线或曲线。
【运动类型】：
用于指定伺服电动机的运动方式：
平移或旋转。
二、【轮廓】选项卡：
用于定义伺服电动机的位置、速度、加速度等参数。
【规范】：
下拉列表中有：
位置、速度、加速度。
【模】：
下拉列表中有：
常数、余弦、斜坡、Scca、摆线、抛物线、多项式、表、用户定义的9种。
1、常数：
轮廓为恒定的，机构以该数值建立的方程式q=a（a为常数）为机构运动方程式。
2、斜坡：
轮廓随时间做线性变化，机构以该数值建立的方程式q=a+B*X（其中a为常数，B为斜率）。
3、余弦：
轮廓为余弦曲线，机构以该数值建立的方程式q=a*cos（360*X/T+B）+c（a为振幅，B为相
位，c为偏移量，T为周期）为机构运动方程式。
4、Scca：
用于凸轮轮廓输出。
只需在a、B、H、T文本框中输入数值。
5、摆线：
模拟凸轮轮廓输出。
机构以该数值建立的方程式q=L*X/T-L*sin（2*π*X/T）/2*π（L为总
高度，T为周期）为机构运动方程式。
6、抛物线：
模拟电动机的轨迹为抛物线。
机构以该数值建立的方程式q=a*X+1/2B*2（a为线性系数，
B为二次项系数）为机构运动方程式。
7、多项式：
用于一般电动机轮廓。
机构以该数值建立的方程式q=a+B*X+c*X2+d*X3（a为常数，
B为线性项系数，c为二次项系数，d为3次项系数）为机构运动方程式。
8、表：
使用外部文件参照。
【图形】：
以图形形式表示轮廓，使之以更加直观的形式来查看。
设置运动环境
机械动力学分析包括弹簧、阻尼器、力/力矩负荷以及重力。
根据电动机所施加的力及其位置、速度或
加速度来定义电动机，可以重复组件和运动分析，还可以运行动态、静态和力平衡分析，也可以测量，监测连接上的力以及点、顶点或连接轴的速度或加速度。
一、定义重力
弹出【重力】对话框——【模】：
用于定义机构重力加事度大小，模是以“距离/时间的平方mm/s_”。
值必须为正。
【方向】：
用于定义重力方向。
可以在XYz框中输入值，以定义重力加速度的向量。
在进行动
态、静态或力平衡分析时，如果要使计算过程中包括重力，需要勾选
“分析定义”对话框中【外部负荷】选项卡中的【启用重力】复选框。
“分析定义”对话框：
分析——机构分析。
二、定义执行电动机
【执行电动机】：
是向机构施加特定负荷的工具。
是引志在两个主体之间、单个自由度内产生特
定类型的负荷，一般用在动态分析中。
执行电动机通过对平衡或旋转连接轴施加力而引起运动。
第二篇结构和热力学分析
Proe/mechanica是集静态、动态结构分析于一体的有限元分析模块，能够模拟真实环境为模型施加约束和载荷，测算模型的应力、应变、位移等参数，实现静态、翘曲、疲劳、频率、振动等分析。
通过指定的设计参数，能够在给出变化范围内进行敏感度分析，并优化分析为模型寻找最佳参数。
结构设计主要是完成以下3个主体内容：
1、结构强度与寿命评估
2、结构优化：
是将设计问题的理学特性与数值方法中的各种相似的手段相结合，然后将高度非线性问题转化为一系列近似的带状显示约束问题，最后再通过数学规划法来解答。
3、有限元分析：
是一个以有限元为基础的技术，可以分析产品零件或组装系统以确保整个产品符合设计要求。
一、结构分析模块（应用程序→mechanica）
1、勾选【功能模式】下的【mechanicaLite】复选框：
表示使用免费试用版本，其他选项变成灰色不可用状态。
2、【模型类型】：
结构和热两种。
结构：
是专门进行零件和组件模式下的结构分析，可以进行静态分析、模态分析、屈曲分析、接触分析、预应力分析及振动分析。
热：
是专门进行零件和组件模式下的静态和瘟度分析，也可以根据热力状态进行敏感度分析和优化设计。
【FEm模式】：
表示进行有限元模式分析，系统默认为基本模式。
（一）分析流程：
1、基本模式
2、有限元模式
菜单栏介绍
一、文件
【新建模拟模型】：
是将使用结构分析模块中的命令创建的分析元素对象移除，恢复到初始状态。
【独立mechanica】：
是从当前集成模式或FEm模式切换到独立模式。
二、编辑
【mechanica模型设置】：
可以在结构分析、有限元分析、热力学分析等模式之间转换。
【将模拟值转换为主值】：
可以将所有的模拟值转换为模型的主单位制。
三、插入
插入→力/力矩载荷：
是在模型中添加力、力矩的工具。
【集的成员】：
用于定义当前创建的力/力矩载荷是必哪个载荷集。
【参照】：
用于定义力/力矩载荷加载在模型中的位置。
有曲面、边/曲线、点三个选项。
【坐标系：
全局】：
表示使用系统全局坐标系wcS；
【坐标系：
选定】：
选择坐标系作为载何参照对象；点【高级】→【分布】：
总载荷、单位面积上的力、点总载荷、点总承载载荷；
【空间变化】：
均匀、坐标函数；
升级会员 