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CATIA有限元分析计算实例 （6）对零件赋予材料属性 在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】，如图11-15所示。点击【应用材料】工具栏内的【应用材料】按钮，如图11-16所示。先弹出一个【打开】警告消息框，如图11-16所示，这是因为使用简化汉字界面，但没有相应的简化汉字材料库造成的，点击警告消息框内的【确定】按钮，关闭消息框。弹出【库（只读）】对话框，如图11-18所示。点击【Metal】（金属）选项卡，在列表中选择【Steel】（钢）材料。点击对话框内的【确定】按钮，将钢材料赋予零件。 图11－14 拉伸创建的一个圆筒体 图11－15 选中的零件名称【Part1】 图11－16 【应用材料】工具栏图11－17 【打开】警告消息框
图11－18 【库（只读）】对话框 如果对软件内钢铁材料的属性不了解，可以查看定义的材料属性，也可以修改材料属性参数。在左边的模型树上双击材料名称【Steel】，如图11-19所示。弹出【属性】对话框，如图11-20所示。
（7）进入【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）工作台 点击菜单中的【开始】→【分析与模拟】→【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项，如图11-21所示。点击后进入了【高级网格划分工具】工作台。进入工作台后，生成一个新的分析文件，并且弹出一个【新分析算题】对话框，如图11－22所示。点击后，在对话框内选择【Static Analysis】（静 态分析算题），然后点击【确定】按钮。
图11－21 【开始】→【分析与模拟】→【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项点击【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分）按钮，如图11－23所示。需要在【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内点击中间按钮的下拉箭头才能够显示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分）按钮。 图11－22 【新分析算题】对话框图11－23 【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏
NO.××××-※※※※ CAD、CAE计算分析流程提纲要求 (英文标题) 昆明理工大学云南省内燃机重点实验室 Yunnan Key Laboratory of ICE Kunming University of Science and Technology ××××年××月
负责人： 审核： 批准： 日期： 昆明理工大学云南省内燃机重点实验室
编制说明 1、本模板适用于实验室的CAE课题组的相关分析报告、计算分析流程等。 2、模板设计人雷基林，云南省内燃机重点实验室拥有版权。 3、本操作流程（或本分析报告）由×××编制，昆明理工大学云南省内燃机重点实 验室签字授权使用。 4、本操作流程（或本分析报告）未经云南省内燃机重点实验室授权不得拷贝、复制或散发。
目录 1 排版要求 (4) 1.1页面设置 (4) 1.2标题字体要求 (4) 1.3正文、图、表字体要求 (4) 1.4其它要求 (5) 2 CAE分析流程的内容提纲 (5) 2.1软件分析流程 (5) 2.2软件操作流程 (5)
CAD、CAE计算分析流程提纲要求 1 排版要求 1.1 页面设置 上、右均为2.5cm，左边为3cm，下边为2.7cm。 1.2 标题字体要求 ●一级标题（即流程的题目）采用三号黑体加粗居中，段前、段后各1倍行距。 ●二级标题（即流程正文的各大标题）采用小三号黑体加粗靠左对齐，段前、 段后各0.5倍行距（或12磅）。序号采用“1、2、3、4、5……”罗马数字后 面空2格。 ●三级标题采用四号黑体加粗靠左对齐，段前、段后各0.5倍行距（或6磅）。 序号采用“1.1、1.2、1.3、1.4、1.5……”罗马数字后面空1格。 ●四级标题采用小四号宋体加粗，序号采用“1.1.1、1.1.2、1.1.3……”或“（1）、 （2）、（3）、（4）、（5）……（如采用此序号则靠左空2个文字间隔（即空4 个空格））”，括号后面与文字间不得有空格。 ●五级标题或以上的，可以采用“（1）、（2）、（3）、（4）、（5）……（如果第四 级标题未采用这种编号的；如采用此序号则靠左空2个文字间隔（即空4个 空格））”或如本节的项目符合“”并采用缩进量“” 的方式向右缩进4个字符（即2个汉字的间距） ●标题中的数字和英文字母一律采用“Time s New Roman”字体，（设置方法： 当全部编辑好以后，全部选中所有内容，然后点击“Time s New Roman”，即 可。这样，数字和英文字母自然全部改为了“Time s New Roman”字体，而 汉字依然为当初设置的字体不变。） 1.3 正文、图、表字体要求 ?正文一律要求宋体小四，固定值22磅，段前段后为0行。 ?图一律居中，采用白底背景，图的标题采用5号黑体居中，段前段后各0.5
CATIA有限元分析计算实例 (6)对零件赋予材料属性 在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】,如图11-15所示。点击【应用材料】工具栏内的【应用材料】按钮,如图11-16所示。先弹出一个【打开】警告消息框,如图11-16所示,这就是因为使用简化汉字界面,但没有相应的简化汉字材料库造成的,点击警告消息框内的【确定】按钮,关闭消息框。弹出【库(只读)】对话框,如图11-18所示。点击【Metal】(金属)选项卡,在列表中选择【Steel】(钢)材料。点击对话框内的【确定】按钮,将钢材料赋予零件。 图11－14 拉伸创建的一个圆筒体 图11－15 选中的零件名称【Part1】 图11－16 【应用材料】工具栏图11－17 【打开】警告消息框
图11－18 【库(只读)】对话框 如果对软件内钢铁材料的属性不了解,可以查瞧定义的材料属性,也可以修改材料属性参数。在左边的模型树上双击材料名称【Steel】,如图11-19所示。弹出【属性】对话框,如图11-20所示。
(7)进入【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)工作台 点击菜单中的【开始】→【分析与模拟】→【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)选项,如图11-21所示。点击后进入了【高级网格划分工具】工作台。进入工作台后,生成一个新的分析文件,并且弹出一个【新分析算题】对话框,如图11－22所示。点击后,在对话框内选择【Static Analysis】(静态分析算题), 然后点击【确定】按钮。
图11－21 【开始】→【分析与模拟】→【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)选项点击【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】(Octree 四面体网格划分)按钮,如图11－23所示。需要在【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内点击中间按钮的下拉箭头才能够显示出【Octree Tetrahedron Mesher】(Octree 四面体网格划分)按钮。 图11－22 【新分析算题】对话框图11－23 【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏
CAE 分析流程 一、3D 建模：在三维模型在装配车架上零部件。 二、抽取中面：在 CATIA 中，对车架纵梁、纵梁加强板、横梁及横梁连接板等车架系统本体的零部件进行抽取中面；板簧支座、油箱托架、电瓶框、尿素罐支架等保留 3D 模型。（保存为.stp 格式或者直接使用.CATProduct 格式） 三、划分网格： 1、在 Hypermesh 中打开 3D 模型，对 components 中的名字重新命名，方便查找对应的零部件。 2、对车架上的孔进行优化处理。（更优网格质量） Geom autocleanup 效果 3、对 components 进行 2D 网格划分。（横梁为例） 2D automesh 选中要划分网格的 components（shift+mesh， 完成后return elem cleanup 清除坏的网格（shift+鼠标左键框选），完成后 return qualityindex检测网格质量同时手动优化网格，直至 failed 趋近于 0
清除网格 手动清除 4、对 components 进行 3D 网格划分。 （板簧支架为例） tetramesh 选中要划分网格的 components （shift+选择 Volum tetra 选中 solids （shift+鼠标左键框选） ，mesh 完成后 return 注：在网格划分中，最好使要划分网格的 components 置于当前。在 components 中右键，选择 make current 。这个方便之后的材料及属性赋值。 四、铆钉（螺栓）的虚拟刚性连接 1、在 components 中新建一个集合如 maoding 。创建铆钉连接时候，把它置为当 前。
CAE CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法。CAE从60年代初在工程上开始应用到今天，已经历了30多年的发展历史，其理论和算法都经历了从蓬勃 发展到日趋成熟的过程，现已成为工程和产品结构分析中(如航空、航天、机械、土 木结构等领域)必不可少的数值计算工具，同时也是分析连续力学各类问题的一种重 要手段。随着计算机技术的普及和不断提高，CAE系统的功能和计算精度都有很大 提高，各种基于产品数字建模的CAE系统应运而生，并已成为结构分析和结构优化 的重要工具，同时也是计算机辅助4C系统(CAD/CAE/CAPP/CAM)的重要环节。CA E系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。其基本过程是将一个形状复杂的连续体的求解区域分解为有限的形状简单的子区域，即将一个连续体简化为由有限个单元组合的等效组合体；通过将连续体离散化，把求解连续体的场变量(应力、位移、压力和温度等)问题简化为求解有限的单 元节点上的场变量值。此时得到的基本方程是一个代数方程组，而不是原来描述真实连续体场变量的微分方程组。求解后得到近似的数值解，其近似程度取决于所采用的单元类型、数量以及对单元的插值函数。根据经验，CAE各阶段所用的时间为：40%～45%用于模型的建立和数据输入，50%～55%用于分析结果的判读和评定，而真正的分析计算时间只占5%左右。针对这种情况，采用CAD技术来建立CAE的几何模型和物理模型，完成分析数据的输入，通常称此过程为CAE的前处理。同样，CAE的结果也需要用CAD技术生成形象的图形输出，如生成位移图、应力、温度、压力分 布的等值线图，表示应力、温度、压力分布的彩色明暗图，以及随机械载荷和温度载荷变化生成位移、应力、温度、压力等分布的动态显示图。我们称这一过程为CAE 的后处理。针对不同的应用，也可用CAE仿真模拟零件、部件、装置(整机)乃至生产线、工厂的运动和运行状态。 CAE软件按研究对象分为：静态结构分析，动态分析；按研究问题分为线性问题，非线性问题； 主要有：Hyperworks，主要做前处理（分单元加载荷加约束）和后处理（看输 出结果和仿真） I-DEAS，同时也做CAD Ansys，很经典的CAE，国内应用最广，客户成熟度最高，尤其是在高校科研领域。
汽车CAE工程分析 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度（应用于整车、大小总成与零部件分析，以实现轻量化设计）、NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等）、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计，大大减少了这些费用高、周期长的试验次数；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加
CAE分析流程 一、3D建模：在三维模型在装配车架上零部件。 二、抽取中面：在CATIA中，对车架纵梁、纵梁加强板、横梁及横梁连接板等车架系统本体的零部件进行抽取中面；板簧支座、油箱托架、电瓶框、尿素罐支架等保留3D模型。（保存为.stp格式或者直接使用.CATProduct格式） 三、划分网格： 1、在Hypermesh中打开3D模型，对components中的名字重新命名，方便查找对应的零部件。 2、对车架上的孔进行优化处理。（更优网格质量） autocleanup 3、对components进行2D网格划分。（横梁为例） 2D automesh选中要划分网格的components（shift+鼠标左键框选）mesh，完成后return elem cleanup清除坏的网格（shift+鼠标左键框选），完成后return qualityindex 检测网格质量同时手动优化网格，直至failed趋近于0 效果
4、对components进行3D网格划分。（板簧支架为例） 3D tetramesh选中要划分网格的components（shift+鼠标左键框选） Volum tetra 选中solids（shift+鼠标左键框选），mesh完成后return 注：在网格划分中，最好使要划分网格的components置于当前。在components 中右键，选择make current。这个方便之后的材料及属性赋值。 四、铆钉（螺栓）的虚拟刚性连接 1、在components中新建一个集合如maoding。创建铆钉连接时候，把它置为当前。 清除网格 手动清除
单件建立有限元模型—总成的各部件连接到有限元模型----总成添加装配几何支撑---总成有限元二、总成结构树 三、单件建立有限元模型 四、链接 五、装配 六、总成模型 1、切换到advanced meshing tools高级网格模块，建立装配支持 点击point analysis connection 点支持 Name 设为assy-prt1-prt2 First component 选择assy-prt1网格 Second component 选择assy-prt2网格 Points 选择图中的显示一个点，系统自动选中其所在集合assy-prt2-weld-p中所有的点 注意图中点和结构树的变化 2、切换到创成式结构分析模块，建立装配支持属性 点击spot welding connection property点焊连接属性 supports支持选择assy-prt1-prt2 , type 类型选择rigid 刚性 3、装配检查，对于装配情况复杂的需要进行modle checker 模型检查-connection， 选中assy-prt1-prt2，图形自动变色，显示装配连接相关部分 Constraint 约束指连接支持 Mesh part 连接网格 Property 属性 Connected mesh parts 连接的部件 检查发现，连接正确 至此，完成总成有限模型建立，接下来可以对模型进行分析。 七、受力分析 1、点击clamp 约束prt2四边 2、点击distributed force，选择prt1面，受力z=50n
4、应力 点击von mises stress 5、displacement应变 6、云图显示修改 1）云图 选择Translational displacement vector.1—Translational displacement vector.1对象-定义。也可以直接双基云图。 Visu 修改为average iso显示 selcetions显示内容 默认为都显示。将assy-prt1-mesh(assy-prt1)隐藏选择assy-prt1-mesh(assy-prt1),点击 2）数值 双击数值，跳出color map edition 可以调整云图颜色种类，确定显示最大，最小值
CAE分析流程 、3D建模：在三维模型在装配车架上零部件 、抽取中面：在CATIA中，对车架纵梁、纵梁加强板、横梁及横梁连接板等车 架系统本体的零部件进行抽取中面；板簧支座、油箱托架、电瓶框、尿素罐支架 等保留3D模型。（保存为.stp格式或者直接使用.CATProduc格式） 三、划分网格： 1、在Hypermesh中打开3D模型，对components中的名字重新命名，方便查找对应的零部件。 2、对车架上的孔进行优化处理。（更优网格质量） Geom「autocleanup 3、对components进行2D网格划分。（横梁为例） 2D [-- automesh选中要划分网格的components（shift+鼠标左键框选）一mesh，完成后return elem cleanup清除坏的网格（shift+鼠标左键框选），完成后return qualityindex检测网格质量同时手动优化网格，直至failed趋近于0
4、对components 进行3D 网格划分。（板簧支架为例） Em - W JDS - ?I ECjjnpnl Gomp 糾O 臣& *器- 戸 ~ Q* ■ (fl Jefc? '題尊■* <> tt 邸 ■ | HiriE Hj damani-sue < r~ 1 D . 0 0 0 1 1 GlcniE-la sill camp agHDdbmE * \n> | t 1 rrslordsf ed^je dcwBicn r 事讦 仙BB Qrvi 曰J E ??p: P 7TO p SIWW ngribod^'miiBli 1 | auncfriHlii ： 1 厂 iHkoqxriu- Bdga& automesh edit element shrink wrap split smooth replace qjalityindex 清除网格 detach ^STenn cleatiup^^ order change Georm 1D 2D 3D Analysis 厂厂 FFFLL
在轧制工字钢、槽钢等带凸缘的异型断面型钢时，传统上最多的加工方法多采用二辊孔型、直轧孔型、弯腰式孔型、弯腰大斜度式孔型以及蝶式孔型等孔型系统，辅助Abaqus软件进行有限元仿真分析，可以对孔型横断面上各处变形进行精确模拟，能够有效解决轧辊、动力消耗大，产品尺寸精度、轧制效率等问题。 “L”型钢材轧制过程 轧制过程中，轧件在变形区内的轧制压力分布是影响轧制力及轧辊各部位磨损程度的主要因素。目前关于轧制压力的研究比较多，已经有许多经典的公式对其进行了描述，关于L型钢轧制压力分布规律方面的研究还需进一步完善。Abaqus显示动力学有限元模拟的方法，对在不同变形参数条件下的轧制过程进行实时数值模拟，得出了轧件表面的轧制压力分布规律，表面关键点的位移、应力、应变、温度值，而且可以得到整个轧件的变形和温度场等更全面的信息，从而使新产品开发和现有工艺的改进建立在更科学、更可靠得基础上，对现场生产提供必要的借鉴信息。 此外，Abaqus有限元模拟还可应用在：金属挤压、拉拔过程分析、板带热轧过程变形分析、型钢冷轧、热轧过程（包括粗轧、精轧）变形分析、中厚板控制冷却、棒线材控制冷却、钢轨在线淬火工艺中温度场分析等。 飞剪过程 先进制造技术的不断发展，在冷热加工之间，加工、检测、物流、装配过程之间，设计、材料应用、加工制造之间，其界限均逐渐淡化，逐步走向一体化。飞剪作为钢材轧制过程中必要的环节，其分析的精确性直接影响到后续的工艺流程。Abaqus良好的处理非线性问题的性能可以为该流程中每一道环节提供技术保障。 厚板材辊压成形过程的模拟
局部单元和节点的变形信息 弯管成形过程的模拟 在航空、航天、汽车结构中大量存在着各种管道零部件，可能涉及到不锈钢、特种钢、合金、橡胶、复合材料、高分子材料等一种或多种材料并存，力学性能从简单线弹性到极端复杂的各向异性。一些特殊用途的管道可能还具有连续屈服特征，无明显的屈服平台，延伸率非常大，明显的各向异性，横向拉伸的屈服强度、抗拉强度及弹性模量均比纵向拉伸的高等特性。往往，结构的截面形状和尺寸对抗拉强度也有一定的影响，而对屈服强度影响不大，同时，由于材料内部的缺陷引起的沿厚度方向强度降低和横向拉应力的作用，断裂时在结构特定区域出现分层开裂等。在实际分析中，往往需要作适当简化，但这种数字化的模拟却是现代工业生产必不可少的步骤之一。此外，管道分析还包括天然气管道，城市给排水管道等实际应用。 圆锥管成形 据估计，切削加工约占机械制造工作量的30%～40%，全世界每年约有1亿吨钢料通过刀具切削而成为切屑，全世界每年切削加工耗资约2500 亿美元。对产品的加工过程进行模拟与仿真，预测产品的加工质量、制造周期、使用性能等，以便及时修改设计，缩短产品的研制周期，获得最佳产品质量、最低生产成本和最短开发周期。
汽车工程CAE分析 指工程设计中的计算机辅助工程CAE(Computer Aided Engineering)，指用计算 机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能，以及优化结构性能等。而CAE 软件可作静态结构分析，动态分析；研究线性、非线性问题；分析结构（固体）、 流体、电磁等。 Tags: CAE, 仿真分析, 汽车仿真 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE 应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加以改进，无法从根本上解决问题。有限元法提供了解决这一问题的根本途径。
常用CAE分析软件简介 一．结构分析常用前后处理器 HyperMesh: 在网格划分专用软件中，综合评价最高。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ FEMAP: 其产品被各大软件（包括MSC/NASTRAN）捆绑销售，有过骄人业绩，后归并于SDRC->EDS。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/products/plm/femap/ MSC/PA TRAN: MSC公司的网格划分软件，可实现与NASTRAN、ABAQUS、MARC、ANSYS 等诸多FEM软件接口的前后处理器。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ ABAQUS/CAE: ABAQUS有限元分析的前后处理模块，也是建摸、分析和仿真的人机交互平台。 Truegrid: XYZ Scientific Application公司的网格剖分软件，在网格参数化剖分及生成高质量六面体网格方面有其独到性，可实现与30多个当前流行数值分析软件的输入 文件接口。 二．基于隐式解法的线性和非线性结构分析软件 ABAQUS/standard: 国际上著名的能求解高难度非线性问题的通用有限元程序系统，在隐式非线性结构分析软件中评价最高。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ MSC/MARC: 前MARC经营不善，被MSC公司并购，评价颇高的非线性结构分析软件。 其前后处理器可能被MSC/Patran取代。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ ANSYS: 专业面广，在耦合分析中有一定的特点和优势。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ ADINA: 在流固耦合方面很强，也是不错的非线性结构分析软件。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ MSC/NASTRAN: 以最早期的航空航天方面的线性有限元分析系统为基础，线性结构分析系统的佼佼者，在动力计算方面也有一些独到的优越性。 https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ i-DEAS: 该软件提供了汽车零部件开发中常用的CAE分析功能。由于FEM模型与CAD直接连接使用，可以很方便地修改形状后再计算。 https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/products/plm/ideas/simulation.shtlm/ SAP2000: 80年代加州大学Berkeley分校的SAP85，曾被北大教授改成SAP85。 https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/products/sap2000.htm CAEFEM: 用C++写的FEM软件，有小内存可进行大规模计算之说。 https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ 三．显式非线性结构分析软件 LS-DYNA:在近几年的冲击、碰撞、爆破、冲压成型加工等分析中出尽风头，其100多种的材料模型可计算包括人体在内等复杂结构的分析。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ ABAQUS/Explicit: ABAQUS软件系统中显式分析模块，功能也很强大。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ PAM-CRASH: PAM系列的冲击碰撞分析软件，被许多汽车公司采用。 https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/products/index.html RADIOSS: 包括结构冲击碰撞，流体CFD，噪音等的大型分析软件。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ DYTRAN: MSC开发的冲击碰撞分析软件。https://www.doczj.com/doc/3014359571.html,/ MADYMO: （荷兰）汽车碰撞分析用软件，人体模型也不错。http://www.automotive.tno.nl/
NX Nastran基本分析流程规范文档 1.定义问题 确定问题属于哪一个物理范畴的仿真，简单的勾勒其物理模型。 2.指定分析类型 根据实际情况选择NX Nastran的求解序列 3.创建几何模型 创建所需的几何模型 4.创建有限元网格模型 进入仿真环境将几何模型网格化 5.指定材料属性 指定所需的材料物理属性 6.定义边界条件 根据实际工程确定约束 7.施加载荷 将载荷添加至有限元模型 8.控制分析输出 设定输出选项 9.完成输入文件并运行模型 提交NX Nastran求解 10.NX Nastran输出 查看输出结果 11.检查分析结果 对结果文件进行查看并检查
1.定义问题 理解问题的物理范畴——问题初步分类。我们要解决一个问题，首先要考虑这个问题属于哪个范围，或者说学科。也就是说要考虑在解决问题的过程中，需要用到哪些学科的知识。举例来说：一个单向拉伸试验（固体静态单方向受力、单个约束问题）；一艘核潜艇在水下发射一枚对地导弹（导弹对潜艇的反作用，导弹自身要经历流体海水、流体与气体的交界、大气、防御工事-固体——流固气耦合问题，当然了其中还有电子控制，地磁场干扰等等问题。。。这两个例子太枯燥了，我们的女同学可能不太感兴趣，那么我们来讲一个比较有趣的例子。接下来我们讨论一个女同学比较感兴趣的例子：一朵玫瑰花的开放。粉红色的玫瑰在刚刚透出一丝金色阳光的晨曦中，缓缓的开放了——红嘟嘟的玫瑰静悄悄地开——如果我们要考虑它为什么开放，以及由此带来的影响，那就要涉及很多学科：土壤、气候、肥料、包装、运输、市场等等。仅仅考虑花瓣的伸展，那么它是一个力学问题，花瓣之间的推挤、交错，多个花瓣几何形状的改变产生的力相互作用。这些相互作用的力都是很微小的，但是，如果这些微小的力被限制在一个狭小的空间里，就会产生不容忽视效果。在一个盛满豆子的木桶里倒点水，过几天，你发现木桶被撑破了，也就是说豆子发芽的力把桶撑破了。这里还有个经典的问题，叫做蝴蝶效应。我们这里一只蝴蝶振了一下翅膀，美国加州海岸就发生了一次浪高10几米的大海啸。蝴蝶的翅膀振动不断地被传递、放大，最终引发了海啸。这个就叫做蝴蝶效应。不过，哪天你发现前排一个女同学的手指动了一下，然后后排一个男同学的耳朵就红了，这个不叫蝴蝶效应，这个叫心电感应！我要有这样一只蝴蝶就厉害了，我让它每天振3次，早中晚饭前各一次，哪天我心情不好了饭后再多振一次。好，梦做完了，我们接着讲课。如果我们只考虑花开放的过程，怎么才能用电脑把花开放的过程模拟出来呢？这个过程中有哪些问题要处理，涉及到哪些学科呢？这些都是我们接下来要学习的——过程模拟，或者说，过程仿真，英文名字叫做Simulation. 2.指定分析类型 确定用什么类型的求解方法来处理问题。在每个CAE软件中，对应不同的问题都有不同的解法分类。下面具体说一下在NX中对不同解法的分类。目的呢就是让大家了解对什么问题应该采用什么样的解法。这个不需要大家去记，需要的时候查一下就可以了。用的时间长了也就自然而然的记住了。 下表显示了对每个受支持解算器支持的分析类型和解法类型。
成形模拟分析报告Analysis Report of Forming Simulation Doc.No.: 1D-300188, Date 16.11.2004, issued by: TMS/SVW Stamping Part Formability 零件成形性模拟分析 Simulation Analysis of 模拟结果评价 ： 模拟结果Result of Simulation ： 根据技术要求中拉伸模拟标准 As per Drawing Simulation Specification ：21-1D-300045，版本Version ：11,22.01.2004零件名/Part Name ： 项目名称/Project ：零件号/Part No.：失败Failure 危险Danger
项目名称/Project： 零件号/Part No.：零件名/Part Name： 模拟结果评价一览 Summary of simulation Result 根据技术要求中深拉伸模拟标准As per Drawing
零件号/Part No.：零件名/Part Name：开裂Crack, FLD 项目名称/Project：
料片图、拉延筋以及拉伸后料 片轮廓 Blank, Drawbead & Post-draw-blank 项目名称/Project ： 零件号/Part No.：零件名/Part Name ：0 00 轧制方向 Rolling direction of sheet meta 材料流动方向 Flowing direction of sheet metal
乘用车设计CAE分析指南 概述 指南是针对乘用车各项性能进行有限元分析的建议，以此在乘用车设计初期(样车生产之前或生产之后)寻找设计中的技术缺陷，避免颠覆性的设计错误，本指南的目的是使客户初步了解内容所述有限元分析内容的用途和意义，目的是为了通过分析协助客户深入了解自身产品性能，量化乘用车性能参数，使相关数据更具有可控性和可管理性，减少开发费用，减少设计缺陷，避免设计失误，同时可部分代替试验或减少试验次数，减少召回的可能性，使客户的乘用车产品在市场上更具有竞争力。 指南的分析内容包括乘用车的空气动力学分析，乘用车的白车身强度分析，包括各种行驶工况应力应变分析；NVH分析包括连接部分刚度分析、整车模态分析、整车刚度分析(弯曲刚度、扭转刚度分析)；乘用车的疲劳分析、乘用车的正面碰撞分析及乘用车零部件分析。 方案内容 1. 空气动力学分析 汽车的空气动力学性能，是汽车动力性能的——个重要指标，风阻系数的大小直接决定了汽车
的动力性能。 本项分析使用流体动力学分析软件进行，模拟风洞试验状况，如果非必须通过试验获得风阻系数，本项分析完全可使汽车制造商不必再进行风洞试验即可获得汽车的风阻系数。 2. 车身强白度分析 强度分析主要考察白车身在各种不同的行驶工况下的强度和应力应变水平，是乘用车CAE最早应用也是最基本的性能分析项目。 这—分析能够使得白车身在各种工况下保证汽车的强度在许可的范围之内。 本项内容主要使用静力学分析软件完成。 3. NVH(噪声、振动、声振粗糙度)分析 NVH的研究在国际上还是一个未完成的课题，目前可以定量分析的主要集中在如下几个方面。其中主要包括6项分析，各连接部分的截面特性分析、连接部分刚度分析、模态分析、整车刚度分析、横梁连接部分刚度分析和传递特性分析。这些分析的目的是考察乘用车的NVH性能，这种方式是将振动、噪声、舒适性的相关性能映射到刚度特性上进行考察，最终结果将依据参考的竞争车型或已有数据进行评价。 本项内容主要使用线性和非线性软件进行。分析合格之后将能够保证分析车型的NVH方面的基
汽车工程CAE分析 Tags: CAE, 仿真分析, 汽车仿真 汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE 应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度、NVH分析、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加以改进，无法从根本上解决问题。有限元法提供了解决这一问题的根本途径。
基于CAE分析的现代设计流程 2006-12-06 18:15 在现实生活中，“现代设计”是一个被经常提及的话题，其内涵非常宽泛，涉及设计学原理、设计方法学、计算机辅助创新（CAI）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助制造（CAM）、优化和可靠性设计、工业艺术设计、价值工程、反求工程及相似设计等领域，是与直觉设计、经验设计、半经验半理论设计等传统设计方法相对应的一个概念。 一、前言 不难看出，计算机辅助技术已经成为现代设计方法的主要手段和工具，而其中的CAE技术又成为现代设计流程的核心，因为只有CAE才具有以下功能。 (1) 应用数学模型，借助计算机分析计算，确保产品设计的合理性； (2) 与优化技术配合，找出产品设计最佳方案； (3) CAE所起到的虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性，甚至产品与产品、产品与环境等之间的相容性； (4) 知识的获取是现代设计的关键，只有CAE才能真正提高设计者的知识技能，而其他手段通常都只能起到使设计者工作更顺手、能更好地表达设计意图等作用，较少增加关键知识。 历经数十年的发展，CAE技术的应用已经深入到设计流程的各个环节。本文以全球著名的CAE软件ANSYS为例来阐述CAE分析在现代设计流程中的中心作用。 二、 CAE融入设计全过程 众所周知，CAE分析利用现代计算机强大的数值计算能力所起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程，极大地缩短了设计周期、减少了成本。但是，目前众多的设计单位将“CAD”与“CAE分析”截然分开，由不同的人或部门来完成设计与分析工作，存在工作和数据交接、结果等待和评判等过程，造成了整个设计流程的不畅通。事实上，在理想的现代设计过程中，CAE应该融入产品设计的各个阶段和环节，实现设计分析一体化，如图1所示。
常用CAE分析类型 作者：冒小萍 审校：顾伯达适用版本：所有CAE软件 CAE分析时根据结构实际工况准确判断分析类型至关重要，根据分析类型我们决定采用何种分析软件进行分析求解更合理。如果分析类型判断不准确，或者由于软件功能限制不能完成某种分析类型而做过多的简化，分析的结果是不可靠的，对实际工程项目没有多少参考价值。目前我们常用的结构分析类型主要有以下几种： 1．线性结构静力分析 结构线性静力分析是结构设计与强度校核的基础，主要是计算在固定不变的载荷作用下（包含由定常加速度引起的平衡惯性载荷）结构的响应（位移、应力、应变和力），不考虑惯性和阻尼的影响；固定不变的载荷和响应是一种假定，即假定载荷和结构的响应随时间的变化非常缓慢。 结构线性静力分析中，假定结构中的工作应力小于结构材料的屈服应力，因此应力应变关系服从虎克定理，具有线性关系．同时结构的变形（位移）相对结构的总体尺寸来说，又是很小的，所以问题可以用线性方程计算．从应用的角度看，多数情况下，结构的线性分析是评估很多结构设计问题的最有效的方法． 2．模态分析
结构的模态分析是结构动力分析的基础。模态也就是结构产生自由振动时的振动形态，也称为振型．每一个自由振动的固有频率都对应一个振型，一般说系统有多少自由度就有多少个固有频率。实际的分析对象是连续体，具有无限多的自由度，所以其模态具有无穷阶，要求用弹性动力学的偏微分方程解决，因为实际结构的复杂性，一般无法得到封闭解，通常都是用近似的方法来求解．有限单元法就是一种常用的近似方法，可以比较正确的计算出足够多的结构振动模态．有限元中模态分析的本质是求方程的特征值问题，所分析的结构振动模态的“阶数” 就是指要求的对应数学方程的特征值的个数。将特征值从小到大排列就是阶次。 模态分析的目标是确定系统的模态参数，即系统的各阶固有频率和振型，为结构系统的动力特性分析和优化设计提供依据。 屈曲分析 在通常的结构分析中，结构处于一个稳定平衡的状态。但是有一些承受较大压应力的细薄结构，例如细长的受压杆，受到较大水压的深海容器等，当它们所受到的压应力达到某个临界值时，原来的平衡状态就会变得不稳定，受压的直杆会因为失去稳定性而变弯曲，受到高水压的容器会因为失稳而压瘪．屈曲分析就是一种用于确定结构失去稳定性的临界载荷和屈曲模态形状的技术。广泛应用于细薄结构的设计分析中．
汽车公司建立高性能的计算机辅助工程分析系统，其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用，在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有：刚度、强度（应用于整车、大小总成与零部件分析，以实现轻量化设计）、NVH分析（各种振动、噪声，包括摩擦噪声、风噪声等）、机构运动分析等；而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲劳分析和空气动力学分析的精度有进一步提高，已投入实际使用，完全可以用于定性分析和改进设计，大大减少了这些费用高、周期长的试验次数；虚拟试车场整车分析正在着手研究，此外还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。 一、刚度和强度分析 有限元法在机械结构强度和刚度分析方面因具有较高的计算精度而到普遍采用，特别是在材料应力-应变的线性范围内更是如此。另外，当考虑机械应力与热应力的偶合时，像ANSYS、NASTRAN等大型软件都提供了极为方便的分析手段。 （1）车架和车身的强度和刚度分析：车架和车身是汽车中结构和受力都较复杂的部件，对于全承载式的客车车身更是如此。车架和车身有限元分析的目的在于提高其承载能力和抗变形能力、减轻其自身重量并节省材料。另外，就整个汽车而言，当车架和车身重量减轻后，整车重量也随之降低，从而改善整车的动力性和经济性等性能。 （2）齿轮的弯曲应力和接触应力分析：齿轮是汽车发动机和传动系中普遍采用的传动零件。通过对齿轮齿根弯曲应力和齿面接触应力的分析，优化齿轮结构参数，提高齿轮的承载载力和使用寿命。 （3）发动机零件的应力分析：以发动机的缸盖为例，其工作工程中不仅受到气缸内高压气体的作用，还会产生复杂的热应力。缸盖开裂事件时有发生。如果仅采用在开裂处局部加强的办法加以改进，无法从根本上解决问题。有限元法提供了解决这一问题的根本途径。 二、NVH分析 近年来，随着人们环保意识的增强，对汽车提出了更高要求。为此，国际汽车界制定NVH 标准，即噪音(Noise)、振动(Vibration)、平稳(Harshness)三项标准，通俗称为乘坐轿车的“舒适感”。 对NVH标准的一项试验表明，用顾客较喜欢的轿车作试验，在用水泥铺得较平坦的公路上，轿车以时速40公里的速度行驶，如将欧洲产轿车的NVH以100%作标准，日本轿车则为75%，韩国轿车为50%。欧洲轿车悬架技术较高，所以乘坐舒适，日本轿车设计时将人体工程学考虑在内，对提高乘坐舒适感有很大帮助。 三、机构运动分析