CAE分析单位制

NASTRAN_动⼒分析指南第⼀章动⼒学分析⽅法及NX NASTRAN基本使⽤介绍1.1 有限元分析⽅法介绍计算机软硬件技术的迅猛发展，给⼯程分析、科学研究以⾄⼈类社会带来急剧的⾰命性变化，数值模拟即为这⼀技术⾰命在⼯程分析、设计和科学研究中的具体表现。

数值模拟技术通过汲取当今计算数学、⼒学、计算机图形学和计算机硬件发展的最新成果，根据不同⾏业的需求，不断扩充、更新和完善。

近三⼗年来，计算机计算能⼒的飞速提⾼和数值计算技术的长⾜进步，诞⽣了商业化的有限元数值分析软件，并发展成为⼀门专门的学科－计算机辅助⼯程CAE（Computer Aided Engineering）。

这些商品化的CAE软件具有越来越⼈性化的操作界⾯和易⽤性，使得这⼀⼯具的使⽤者由学校或研究所的专业⼈员逐步扩展到企业的产品设计⼈员或分析⼈员，CAE在各个⼯业领域的应⽤也得到不断普及并逐步向纵深发展，CAE⼯程仿真在⼯业设计中的作⽤变得⽇益重要。

许多⾏业中已经将CAE分析⽅法和计算要求设置在产品研发流程中，作为产品上市前必不可少的环节。

CAE仿真在产品开发、研制与设计及科学研究中已显⽰出明显的优越性：●CAE仿真可有效缩短新产品的开发研究周期；●虚拟样机的引⼊减少了实物样机的试验次数；●⼤幅度地降低产品研发成本；●在精确的分析结果指导下制造出⾼质量的产品；●能够快速的对设计变更作出反应；●能充分的和CAD模型相结合并对不同类型的问题进⾏分析；●能够精确的预测出产品的性能；●增加产品和⼯程的可靠性；●采⽤优化设计，降低材料的消耗或成本；●在产品制造或⼯程施⼯前预先发现潜在的问题；●模拟各种试验⽅案，减少试验时间和经费；●进⾏机械事故分析，查找事故原因；●等等当前流⾏的商业化CAE软件有很多种，国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投⼊⼤量的⼈⼒和物⼒开发具有强⼤功能的有限元分析程序。

其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。

Moldflow 1. Moldflow软件的功能与作 用
1)
2) 3)
优化塑料制品设计
优化塑料模具设计 优化注塑工艺参数
2. Moldflow软件在生产过程中的应用
1) 制品设计 制品设计者能用流动分析解决：能否全部注 满，实际最 小壁厚，浇口位置 2) 模具设计和制造 辅助设计者和制造者得到良好的模具 设计、良好的充填 形式、最佳浇口位置与浇口数量、 优化的流道系统设 计、优化的冷却系统设计，从而减小返修成本 3) 注塑成型 流动分析对熔体温度、模具温度和注射速度 等主要注塑 加工参数提出一个目标趋势，通过流动分 析，便可确定 各个加工参数的正确值，并确定其变动范围。可以结合 使用最经济的加工设备，设定最佳的模具方案
求解分析 后处理
环件轧制（轧环）
定义
借助环件轧制设备—轧环机使环件产生连续局部塑性变 形并最终成形为所需形状尺寸环件的回转塑性加工技术
成形原理与变形特点
轧环机提供动力
轧辊运动耦合、局部加载 环件连续、局部变形至整体成形 直径扩大 壁厚减小（壁
厚、高度同时减小） 截面成形
工艺分类
分类方式 变形温度 轧环 冷轧环 变形方式 径向轧环
3. Moldflow软件在注塑成型中的应用效果
(1)减小塑件应力和翘曲 (2)省料和减少过量充模 (3) 最小的流道尺寸和用料成本
(4)预测制品最终可能出现的缺陷，找到缺陷产生的原 因
ANSYS软件提供的分析类 型
1.结构静力分析 2.结构动力学分析 3.结构非线性分析 4.动力学分析 5.热分析 6.电磁场分析 7.流体动力学分析 8.声场分析 9.压电分析
真实应力应变 真实应力：σ真 =P/A=σ(1+ε) 真实应变：ε真=ln(1+ε) 塑性应变 塑性应变=真实应变-弹性应变

基于UG/CAE的平面六杆机构的运动分析1、题目说明如上图所示平面六杆机构，试用计算机完成其运动分析。

已知其尺寸参数如下表所示：题目要求：两人一组计算出原动件从0到360时（计算点数37）所要求的各运动变量的大小，并绘出运动曲线图及轨迹曲线。

注：为了使计算的结果更好的拟合运动的实际情况，同时考虑到UG在运动仿真分析计算方面的快速性，我们决定在绘制曲线时将计算点由37点增加到600点。

数据输出到Excel表格时计算点取100点。

建模及其分析方法附后！2、建模及其运动分析软件介绍：UG NX是集CAD\CAE\CAM于一体的三维参数化软件，也是当今世界最先进的设计软件，它广泛应用于航空航天、汽车制造、机械电子等工程领域。

还有在系统创新、工业设计造型、无约束设计、装配设计、钣金设计、工程图设计等方面的功能。

运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。

通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。

UG/Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。

通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。

我们通过学习UG，通过建立平面六杆机构模型，通过UG/CAE模块对平面连杆的运动进行分析。

3.六连杆机构的三维造型连杆L1连杆L2连杆L3连杆L5连杆L6六杆机构装配示意图机构装配后运动演示见附件—平面六杆运动演示.avi （本报告相同目录下）3. 运动分析数据计算结果在附件的Excel表格中。

作者：王华侨 葛光远 黄天曙摘要：本文利用ANSYS WorkBench 协同优化设计分析CAE 环境，对航天常用大型薄壁整体铝合金舱段壳体结构的不同结构设计状态下的静强度、屈曲稳定性和振动模态进行了比较系统的分析。

并结合实例进行了说明，该整体舱段壳体结构系统分析结果为舱段壳体系列产品的结构设计与制造工艺可提供较好的参考借鉴作用。

关键词：ANSYS 、协同设计、有限元分析、屈曲稳定性、振动模态、薄壁壳体1 前言ANSYS 公司是世界上最著名的CAE 公司之一，经过三十年多的发展，已经形成融结构、热、流体、电磁、声学为一体的大型通用有限元分析软件，是航空航天领域新一代最具代表性的仿真分析工具，传统结构有限元模拟分析的基本流程如下图1 所示。

这种应用有限元分析程序进行结构的应力分析的标准过程都是根据设计条件，用解析计算方法或根据经验值确定初始结构尺寸，按照该结构尺寸，用有限元程序建模、求解，再对得出的应力、刚度分析结果进行强度评定。

如果评定不合格则根据设计者的经验对初始尺寸进行修改，然后再次建模、求解，进行强度评定，如此反复，直至结果评定合格为止。

用这种方式存在设计周期长、需要进行工程试验来弥补求解的离散性等方面的不足。

图1 结构有限元模拟分析基本流程日益激烈的市场竞争已使工业产品的设计与生产厂家越来越清楚地意识到：能比别人更快地推出优秀的新产品，就能占领更多的市场。

为此，CAE 方法作为能缩短产品开发周期的得力工具，被越来越频繁地引入了产品的设计与生产的各个环节，以提高产品的竞争力。

应用基于协同结构设计优化法进行结构强度、刚度分析设计与以往的标准方法相比，具有设计周期短，设计人员工作工作量小，结构各部分结构尺寸通过优化方法确定，有利于避免材料的浪费等优点。

一个典型的CAE 优化过程通常需要经过以下的步骤来完成：（1）参数化建模：利用CAE 软件的参数化建模功能把将要参与优化的数据（设计变量）定义为模型参数，为以后软件修正模型提供可能。