第8章　工程分析 8.1 进入工程分析模块 8.2? 施加约束 8.3 施加载荷 8.4 静态有限元计算过程和后处理 8.5? 动态分析的前处理和显示计算结果 8.6	有限元分析实例 习题          工程分析指的是有限元分析，包括静态分析（Static Analyses）和动态分析。动态分析又分为限制状态固有频率分析（Frequency Analyses）和自由状态固有频率分析（Free Frequency Analyses），前者在物体上施加一定约束，后者的物体没有任何约束，即完全自由。8.1 进入工程分析模块1. 进入工程分析模块前的准备工作（1）在三维实体建模模块建立形体的三维模型，为三维形体添加材质，见4.7。（2）将显示模式设置为Shading（着色）和Materials（材料），这样才能看到形体的应力和变形图，max.book118.com。         2. 进入工程分析模块            选择菜单【Start】?【Analysis & Simulation】?【Generative Structural Analysis】弹出图8-1所示新的分析实例对话框。           在对话框中选择静态分析（Static Analyses）、限制状态固有频率分析（Frequency Analyses）还是自由状态固有频率分析（Free Frequency Analyses），单击OK按钮，将开始一个新的分析实例。       图8-1新的分析实例对话框 有限元分析的过程 有限元分析的一般流程为： （1）从三维实体建模模块进入有限元分析模块。    （2）在形体上施加约束。    （3）在形体上施加载荷。    （4）计算（包括网格自动划分），解方程和生成应力应变结果。    （5）分析计算结果，单元网格、应力或变形显示。    （6）对关心的区域细化网格、重新计算。 上述（1）~（3）过程是有限元分析预（前）处理，（4）是计算过程，（5）、（6）是有限元后处理。有限元文件的类型为 CATAnalysis。 8.2?? 施加约束 1. 夹紧约束        该约束施加于形体表面或边界，使其上的所有节点的位置固定不变（三个平移自由度全部约束）。施加夹紧约束的过程是：（1）单击该图标，弹出图8-2所示夹紧约束对话框。（2）选择约束对象（曲面或边界），例如选择形体的一个表面，单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了夹紧约束标记，见图8-3。      图8-2夹紧约束对话框 图8-3选择夹紧约束表面  2．  表面滑动约束          该约束施加于形体表面，使得表面上的节点只能沿着与此表面滑动，而不能沿此表面有法线方向的运动。施加此约束的过程是：（1）单击该图标，弹出与图8-2类似的表面滑动约束对话框。（2）选择约束对象（形体表面），单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了滑动约束的标记，见图8-4。      图8-4选择滑动约束表面 3. 高级约束             该功能提供了对任意节点的 （平移）自由度的约束控制。施加    此约束的过程是：（1）单击该图    标，弹出图8-5所示高级约束对话    框。（2）选择约束对象（曲面或    棱边）。（3）选择坐标系类型，    其中Implicit：隐含（局部）坐标    系、Global：全局坐标系、User：    用户定义坐标系。（4）选择要约    束的自由度（旋转自由度只对壳    体单元或虚拟实体起作用），                 图8-5高级约束对话框  例如约束图8-6所示形体外棱边的2（Y方向）和3（Z方 向）的平移自由度，第一自由度（X方向）未被约束， 因此X轴上无箭头。         图8-6   选择棱边为高级约束   4．静态约束              该功能使形体不能产生刚体运动，成为静定状态（约束平移和旋转自由度）。操作步骤是：（1）单击图标     ，弹出对话框。（2）选择约束对象，同时在形体附近显示静态约束标记 。  8.3 施加载荷 1. 均匀压力载荷        该载荷施加于曲面或平面，均匀分布，方向为表面的法向方向。操作步骤为：（1）单击该图标     ，弹出图8-7所示施加压力载荷对话框。（2）选择施加对象（表面）。（3）输入压力数值（压强），参照图8-8。      图8-7施加压力载荷对话框 图8-8  选择施加均匀压力载荷的表面  2. 分布力        、扭矩       和轴承载荷         该类载荷作用于点、表面或虚 拟单元，等价于节点上的力和力矩。 施加方法是：（1）单击图标        （或       、     ），弹出图8-9所示 施加载荷的对话框。（2）选择施 加对象（表面或棱边）。（3）选 择力的坐标系。（4）输入力或力 矩的大小和方向。图8-10是在形 体的内孔处施加轴承载荷后的结果。                                                                图8-9 施加载荷的对话框 图8-10施加轴承载荷  3.	加速度载荷（形体的重力）             该功能提供了施加惯性力或重力的方法。一般流程是：（1）单击图标       。（2）选择施加对象。（3）选择坐标轴。（4）输入加速度x、y、z方向载荷的分量。      4.  离心（向心）力            定义由于旋转产生的离心力。一般的流程是：（1）单击图标       。（2）选择形体。（3）选择旋转轴。（4）输入角速度和角加速度值。  5. 力密度          力密度包括： 线密度力      、 面密度力       和  体密度力     。是施加于直线、曲面或实体上的均匀载荷。一般流程是：（1）单击力密度图标。（2）选择施加对象(曲线,表面或形体)。（3）选择轴系。（4）选择力的方向和密度。（5）选择坐标系类型，其中：Implicit为隐含（局部）坐标系、Global为全局坐标系、User为用户定义坐标系。  6.  位移载荷            该载荷在前面施加的约束基础上给定强制位移，等价于在实体约束表面施加载荷，例如 一个表面施加了夹紧（clamp） 约束后可以给定此表面上的三个 平移位移一定的数值，相当于对 此表面施加了一定的载荷。一般 的流程是：（1）单击该图标， 弹出图8-11所示位移载荷对话 框。（2）选择已施加的约束。 （3）输入每个约束自由度的位 移值，参照图8-12。                           图8-11位移载荷对话框   图8-12在夹紧约束上施加位移载荷  8.4 静态有限元计算过程和后处理         如果在进入工程分析模块时选择了Static Analyses（见图8-1所示对话框），在确定了约束条件和施加载荷之后就可以进行静态有限元计算和后处理工作。         例如上述零件的底部选择了夹紧约束，左孔施加了X、Y分量均为-1000N的轴承载荷，右孔施加了X分量为1000N、Y分量为-1000N的轴承载荷，见图8-13。       图8-13选择了夹紧约束和施加了轴承载荷的零件  max.boo
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