入门级Proe有限元分析.docx

1、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Auto GEM(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

2、)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Mechanical 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、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

3、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，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

4、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（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 Name 基本载荷工况名称Number of Set

5、 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Force Per Unit Length-单位长度载荷 At Point-载荷作用于一点Spatial Variation 空间变化 Uniform-均匀分布

6、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 Name 基本载荷工况名称Number of

7、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5）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

8、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。5、定义idealizations1）：壳单元点击，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

9、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 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 PointSurface 点到面 Point-Edge 点到边 Chain（Feature./pattern of Point）特征链 Edge/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

10、，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） Shape Origin 图形原点 Shear Center 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 Name 弹簧名称Reference 参照，可以是Point-Point （点到点）Po

11、int-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 stiffness 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 Iner

12、tia Component 为元件/组件6、定义连接形式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）焊接连接类型有End Welds端面焊接（通过选取两面创建） Surfac

13、eSurface 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surfa

14、ces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）dependent side 依赖的边（Point 点）5）Contact Definition 接触连接 即为：Surface-Surface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 o

15、f 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。Diameter 直径的大小Advanced（高级）如下图： 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Inclu

16、des 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： 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 nodes 节点的数目Fi

17、rst/last Nodal Interval ratio 第一和最后节点的间隔比率Prevent Additional Nodes 阻止附加的节点Edge Length 边长2）设置，用于对自动划分网格进行设置：Insert Point 允许插入点Move or delete Existing Elements 允许或移动删除点Modify or Delete Existing Elements 修改或删除已存在的单元Automatic Interrupt 自动终止Create Links Where Needed 需要时自定创建关联Detailed Fillet Modeling 精细划分

18、倒圆角处Display Auto GEM Messages 显示自动划分信息Delete Mesh Points When Deleting Elements 删除单元后删除网格点Element Types 单元的类型 shells-Quad 四边形 Tri三角形SolidsTetra四面体 Wedge 五面体 Brick六面体Limits选项卡用于设定网格划分的参数，如角度、宽度比等。3）显示控制Settings选项卡：控制图标的显示方式。Display Names显示名字 Display Icons While Spinning 旋转时显示变形Icon-变形 Load Value载荷值 D

19、istribution 分布 Arrows Scaled 箭头比例 Individual Colors个别的颜色 Arrow Tails Touching与箭头尾部有关 Icon Scale 变形比率Display Auto GEM Controls 显示自动几何控制Show Simulation Entities 显示模拟实体 Modeling Entities 控制简化及连接图标的可见性Loads/Constraint 控制约束及载荷图标的可见性Set Visibility控制分组后的约束及载荷的显示Mesh 选项卡：控制网格的显示：Mesh Display显示网格Shrink Eleme

20、nt 压缩比例 display shells With Zero Thickness 用零厚度显示壳 Display Quality显示的质量 Fine-精巧的， Medium-中间的 Coarse粗糙的9、定义分析前处理部分完成后，点击，弹出下图所示窗口，可以定义静力、模态、翘曲、疲劳、预紧力、动态分析、标准分析、敏感度分析、优化分析研究。1、）Static（静态分析）根据约束载荷等条件计算模型的应力、应变、位移等内容，可以有选择性的创建对话框如下：对于载荷和约束，如果建立了多个组（set），则可有选择性地使用，Single-pass-Adaptive 首先使用费低阶多项式完成一次计算。估计

21、出计算结果的精度，然后针对有问题的单元提高阶数再计算一次，Multi-pass-Adaptive 多次计算，每次都提高有问题的单元的阶数，达到设置的收敛性精度或最高阶数时为止，Quick Check，粗略计算，检查模型中可能存在的错误相对应的汉语意思如下图：2、）Modal （模态分析）用于计算模型的震动频率，可以为模型设置相应的约束，Constraints是约束的名称 Constrained -受约束 Unconstrained -无约束 With rigid mode search-使用刚性模式搜索Modes 模式- Number of Modes 模式数 All Modes in Fre

22、quency Range 频率范围内的所有模式Number of Modes-模式数Minimum Frequency-最小频率Maximum Frequency-最大频率Output输出和Convergence 收敛性的都和上面的静态分析的一样，具体看上面的图3、）Bucking翘曲分析 分析模型在受力时所产生的翘曲形变的位移及应力，它需要使用之前所建立的Static（静态分析） Previous Analysis 前一分析 Use Static analysis results from previous design study 使用来自前一设计研究的统计分析结果 Static Anal

23、ysis 静态分析 Loads set 载荷集 Output输出和Convergence 收敛性的都和上面的静态分析的一样4、）Design Study 设计研究,组合之前所建立的分析，Design Study 能够找到模型参数和设计目标之间的关系，以确定最佳的设计参数，Design Study 分为三种，Standard 基本 Sensitivity 敏感度 Optimization 优化Standard 指定参数数值进行分析，能够指定参数的数值进行分析选取尺寸作为参数 直接使用参数 Sensitive用以判断参数同设计目标间的关系，敏感度分析分为全局敏感度（Global Sensitive

24、）和局部敏感度（Local Sensitive）全局敏感度分析，点击Options按钮后，运算设置中的Repeat P-Loop Convergence方法，是使用增加单元内插值多项式的阶数来达到精度要求的方法。如果该选项被勾选，那么将获取更精确的结果，但同时也将消耗更多的计算时间。Optimization在设计目标和限制条件下，寻找出最佳的设计参数Optimization 最佳的优化 Feasibility 可能性 限制条件设计参数 Options Optimization Algorith 最佳的运算法则 Optimization Convergence 最佳收敛性定义完分析类型后，点击即

25、可进行分析，在分析之前也可以点击，预先生成网格，通过“自动几何”“控制”菜单，对生成的单元类型及大小进行调整。10、运行设置点击按钮 对运行进行设置，如下图Directory for Output Files 输出文件路径Directory for Temporary Files临时文件路径 Element 有限元格式Use Element From Existing Mesh File使用单独创建的网格Create Element during Run 运行过程中创建网格Use Element from an Existing Study使用已有的网格Output输出格式 Binary 二进

26、制 ASCII Solver Setting 运算设置 Memory Allocation （MB）为运算分配内存的大小Use Iterative Solver 使用迭代求解11、Display Study Status 点击显示分析研究状态，从弹出的对话框中可以了解分析进度，直到出现Run Completed 运行完成字样，点击Close关闭。12、结果查看当分析完成后，点击，弹出下图所示窗口， Continuous Tone 渐变显示 Legend Levels 平滑等级 Contour 显示等值线Quantity 数量 stress应力 Displacement 位移 Strain 应变 Strain Energy应变能Rotation 旋转、循环 Shell Resultant 结果 P-Level 都设置好了点击OK and Show