《UG仿真基礎(chǔ)知識(shí)簡介教程課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《UG仿真基礎(chǔ)知識(shí)簡介教程課件.ppt（20頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、 UG NX8.5UG NX8.5有限元分析有限元分析前提知識(shí)前提知識(shí)-簡介簡介 p有限元法基礎(chǔ)知識(shí)介紹o 有限元分析操作流程介紹o UG NX有限元分析介紹o 有限元分析結(jié)果評(píng)價(jià)的常見方法o 有限元分析學(xué)習(xí)的基本方法1.1 有限元法概念問題引出o 規(guī)則截面零件可以利用理論公式計(jì)算應(yīng)力、應(yīng)變等，但變截面或者復(fù)雜截面？o 如圖所示，復(fù)雜截面采用近似法；已知彈性模量E，桿長L，各段橫截面A，并且：剛度K=AE/L1.1.2 2 有限元法概念近似解法的推導(dǎo)過程有限元法概念近似解法的推導(dǎo)過程單元?jiǎng)偠汝噯卧獎(jiǎng)偠汝?022/11/301.31.3 有限元法概念基本思想有限元法概念基本思想邊界條件和載荷單元

2、屬性和網(wǎng)格yxpqr單個(gè)單個(gè)單元單元求解求解分割、分割、逼近逼近單元單元組合組合物體離散化分析對(duì)象機(jī)構(gòu)，建筑，單個(gè)零件，機(jī)械系統(tǒng)，聲場(chǎng)，電磁場(chǎng)離散成各種單元組成的計(jì)算模型。連續(xù)問題，變成離散問題；無限自由度問題，變成有限自由度問題。計(jì)算結(jié)果是實(shí)際情況的近似。單元特性分析 選擇位移模式 分析單元的力學(xué)性質(zhì) 計(jì)算等效節(jié)點(diǎn)力單元組集求解未知節(jié)點(diǎn)位移由分到合利用平衡邊界條件把各單元重新連接起來，形成整體有限元方程1.41.4 有限元法概念計(jì)算基本流程有限元法概念計(jì)算基本流程1.51.5 有限元法概念有限元模型的構(gòu)建有限元法概念有限元模型的構(gòu)建 （理想化的數(shù)學(xué)抽象）理想化的數(shù)學(xué)抽象）真實(shí)系統(tǒng)FEM模型載

3、荷載荷節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)單元單元約束約束p 節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)：空間中的坐標(biāo)位置，具有一定自由度和存在相互物理作用；p 單元單元：一組節(jié)點(diǎn)自由度間相互作用的數(shù)值、矩陣描述（稱為剛度或系數(shù)矩陣)，單元 有線、面或?qū)嶓w以及二維或三維的單元等種類；p 有限元模型有限元模型：由一些單元組成，單元之間通過節(jié)點(diǎn)連接，并承受一定載荷和約束。結(jié)構(gòu) 位移 熱 溫度 電 電位 流體 壓力 磁 磁位 方向方向 自由度自由度ROTZUYROTYUXROTXUZ1.61.6 有限元法概念自由度和約束有限元法概念自由度和約束用于描述一個(gè)物理場(chǎng)的響應(yīng)特性.點(diǎn)點(diǎn)(質(zhì)量質(zhì)量)線線(彈簧，梁，桿，間隙彈簧，梁，桿，間隙)面面(薄殼薄殼,二維實(shí)體二維

4、實(shí)體,軸對(duì)稱實(shí)體軸對(duì)稱實(shí)體)線性線性二次二次體體(三維實(shí)體三維實(shí)體)線性線性二次二次.1.71.7 有限元法概念單元類型有限元法概念單元類型前處理前處理分析計(jì)算分析計(jì)算后處理后處理前處理：建模，模型簡化，材料定義，單元屬性，網(wǎng)格劃分和網(wǎng)格檢查等，添加邊界條件、施加載荷等；選擇計(jì)算類型：靜力分析，接觸分析，瞬態(tài)分析，模態(tài)分析，諧波分析，譜分析，聲學(xué)分析，熱分析，電磁場(chǎng)分析等；后處理：提取數(shù)據(jù)，云圖，繪制曲線、計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)等；2.12.1 有限元法概念軟件操作基本流程有限元法概念軟件操作基本流程2.22.2 有限元的分類（有限元的分類（1 1）o有限元法可以分為兩類，即線彈性有限元法和非

5、線性有限元法；o線彈性有限元是以理想彈性體為研究對(duì)象的，所考慮的變形建立在小變形假設(shè)的基礎(chǔ)上。在這類問題中，材料的應(yīng)力與應(yīng)變呈線性關(guān)系，滿足廣義胡克定律；o線彈性有限元一般包括線彈性靜力學(xué)分析與線彈性動(dòng)力學(xué)分析兩方面。2.22.2 有限元的分類（有限元的分類（2 2）o其中線彈性有限元法是非線性有限元法的基礎(chǔ)，二者不但在分析方法和研究步驟上有類似之處，而且后者常常要引用前者的某些結(jié)果。o 非線性問題與線彈性問題的區(qū)別：1）非線性問題的方程是非線性的，一般需要迭代求解；2）非線性問題不能采用疊加原理；3）非線性問題不總有一致解，有時(shí)甚至沒有解；o 非線性有限元包括：材料非線性問題、幾何非線性和接

6、觸邊界非線性等三個(gè)工程常見類型；2.32.3 常見有限元商業(yè)軟件常見有限元商業(yè)軟件o Msc/Nastran：著名結(jié)構(gòu)分析軟件，由NASA研制，近年來衍生出 MD Nastran、NX Nastran、MIDAS Nastran FX等；o MSC/Dytran：動(dòng)力學(xué)分析軟件；o Ansys：通用結(jié)構(gòu)分析軟件；o Adina:非線性分析軟件；o Abaqus：非線性分析軟件；3.13.1 UG NX UG NX 有限元分析的文件結(jié)構(gòu)形式有限元分析的文件結(jié)構(gòu)形式1 1u主模型部件主模型部件 （*.prt）u理想化部件理想化部件（*_i.prt)u有限元模型部件有限元模型部件（*_fem#.fe

7、m)u 仿真模型部件仿真模型部件（*_sim#.sim)3.2 3.2 UG NX UG NX 有限元分析的文件結(jié)構(gòu)形式有限元分析的文件結(jié)構(gòu)形式3Master PartIdealize Part1FEM1FEM2SIM1Idealize Part2SIM2FEM3FEM43.3 3.3 UG UG 有限元分析的文件結(jié)構(gòu)含義有限元分析的文件結(jié)構(gòu)含義n n主模型部件主模型部件主模型部件主模型部件：分析的原始設(shè)計(jì)部件 包含主模型，裝配，未修改的部件幾何體；n n理想化部件理想化部件理想化部件理想化部件：是原始部件的一個(gè)相關(guān)拷貝/提升體 可進(jìn)行編輯，以提高分析質(zhì)量；n n有限元文件有限元文件有限元文件

8、有限元文件 包含材料屬性、網(wǎng)格屬性、單元類型和大小等；n n仿真文件仿真文件仿真文件仿真文件 包含所有的仿真數(shù)據(jù)，求解方案，求解步驟，邊界條件；3.4 UG NX3.4 UG NX提供了兩種工作流程提供了兩種工作流程n nUG NXUG NX提供了兩種工作流程，分別為自動(dòng)式和顯式兩種工作流程方式，如表所示；提供了兩種工作流程，分別為自動(dòng)式和顯式兩種工作流程方式，如表所示；3.53.5 UG NX UG NX 有限元分析的工作流程有限元分析的工作流程o打開文件，進(jìn)入高級(jí)仿真應(yīng)用模塊；o創(chuàng)建FEM和SIM文件，指定求解器（決定設(shè)置環(huán)境和網(wǎng)格語言）o創(chuàng)建Solution；o理想化幾何體（移除細(xì)節(jié)特征

9、，分割幾何體，創(chuàng)建中面等）；o顯示FEM文件，準(zhǔn)備劃分網(wǎng)格；o定義材料屬性和網(wǎng)格的物理屬性；o檢查網(wǎng)格質(zhì)量；o顯示SIM文件，應(yīng)用載荷和約束到模型；o求解；o進(jìn)入后處理檢查結(jié)果。3.63.6 仿真導(dǎo)航器窗口分級(jí)樹及其主要節(jié)點(diǎn)仿真導(dǎo)航器窗口分級(jí)樹及其主要節(jié)點(diǎn)oUG NX高級(jí)仿真的導(dǎo)航器是一個(gè)圖形化、交互式的分級(jí)樹狀形式，用來顯示仿真文件和解算結(jié)果的結(jié)構(gòu)關(guān)系、節(jié)點(diǎn)內(nèi)容及其是否處于激活狀態(tài)，也方便結(jié)果的查看和評(píng)估操作，包括仿真（前處理）導(dǎo)航器窗口和后處理導(dǎo)航器窗口，其中仿真導(dǎo)航器窗口分級(jí)樹中的主要節(jié)點(diǎn)內(nèi)容、文件名稱如圖所示：仿真導(dǎo)航器窗口分級(jí)樹及其主要節(jié)點(diǎn)4 4 有限元分析結(jié)果評(píng)價(jià)的常見方法有限元分

10、析結(jié)果評(píng)價(jià)的常見方法o以線性靜力學(xué)分析為例，其解算后的結(jié)果包括變形位移、應(yīng)力、應(yīng)變和反作用力等項(xiàng)目及其相應(yīng)的數(shù)值，而最為常用需要評(píng)價(jià)的是位移和應(yīng)力兩個(gè)指標(biāo)。o1）變形位移 分析模型在工況條件下，其受到邊界約束和施加載荷后引起的最大變形位移，不能超過設(shè)計(jì)要求的允許值，判斷式簡化為：max 0 -（1-1）o2）應(yīng)力 分析模型在工況條件下，其受到邊界約束和施加載荷后的最大應(yīng)力響應(yīng)值，不能超過材料自身的許用應(yīng)力值，判斷式簡化為：max 0 -（1-2）5 5 有限元分析有限元分析學(xué)習(xí)的基本學(xué)習(xí)的基本方法方法o掌握有限元分析相關(guān)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)知識(shí)，比如：材料力學(xué)、彈性力學(xué)、有限元基礎(chǔ)、振動(dòng)基礎(chǔ)等等；o 先從線性靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析學(xué)起，掌握一些有限元分析的基本術(shù)語，熟練掌握有限元分析的工作流程和關(guān)鍵步驟；o 掌握靜力學(xué)有限元分析方法后，根據(jù)工作或者研究的需要，學(xué)習(xí)一些專業(yè)模塊的有限元分析方法，比如振動(dòng)響應(yīng)、熱力學(xué)等有限元分析；o 從模擬有限元分析實(shí)例開始，掌握操作要點(diǎn)后，再獨(dú)立應(yīng)用有限元手段，逐步去解決實(shí)際問題。