CAE 基础培训ppt课件

参数化建模•目标:–应用草图和拉伸创建3D 模型–添加旋转特征来表示滑轮凹槽.–利用构筑草图创建一个螺栓孔洞模式.–使模型参数化，以便滑轮尺寸自动更新螺栓孔洞.1. 开始一个新的工程，通过点击DesignModeler图标进入DM。

2. 设定Length unit为millimeters.3. 在xy平面创建外圆草图:•选择XYPlane，单击“New Sketch”，在XY plane创建Sketch1•选择Draw，单击Circle•选择原点为圆心，选择任意长度作为圆的直径•点击屏幕确定圆的半径. 实际尺寸并不重要，下一步将确定其尺寸。

•点击“D1”附近的text box value. 文本输入区将发亮，输入“60”作为D1的值，将重新定义直径为60 毫米4. 拉伸圆创建圆柱•选择3D 特征工具栏的Extrude图标•选择细节面板中的“FD1, Depth (>0)”附近的文本输入区. 输入值“10”对草图沿z轴正向拉伸10 毫米.5. 选择Toolbar的Generate图标生成圆柱体6. 为螺栓模式创建构筑草图:•选择XYPlane，单击“New Sketch”，在XY plane创建Sketch2•选择Draw，单击Polygon 设置n=5，•将光标移动到坐标原点，定义多边形的中心•将光标移动到正Y 轴，点击鼠标左键定义五边形顶部7. 对五边形指定尺寸•选择Dimension ，单击V ertical•对下图所示的多边形指定尺寸.•选择“V2”附近的文本输入区并输入20 mm.8. 创建螺栓孔•选择XYPlane，单击“New Sketch”，在XY平面创建Sketch3•选择Draw，单击Circle•将光标移动到顶部凸角处直至在光标附近出现“P”,点击定义圆心，接着拖拽鼠标定义圆的半径•在多边形的各个凸角处重复以上步骤，约束圆半径相等，之后约束顶部的圆直径为5mm9. 拉伸螺栓孔•点击Extrude在Operation选“Cut Material”，设置Type为“Through All”，点击“Generate”生成10. 创建滑轮凹槽草图•选择XZPlane选择“New Sketch”，在XZ平面创建Sketch •选择Draw选择Rectangle,画一个矩形•给草图定义尺寸•以Z 轴为轴心，旋转切除，创建滑轮凹槽11. 参数设置•选择XYPlane下的Sketch1，点击D1 前的对话框，在弹出的对话框中输入“Pulley_Dia”来命名参数，点击OK。

C A E培训课件三(总31页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除一、材料力学的基础知识工程结构或机械的各组成部分，如建筑物的梁和柱、机床的轴，统称为构件。

当工程结构或机械工作时，构件将受到载荷的作用，为保证工程结构或机械的正常工作，构件应有足够的能力负担起应当承受的载荷。

因此，它应当满足以下的要求：1）强度的要求在规定载荷作用下构件当然不应破坏。

例如，冲床的曲轴不可折断，储气罐不应爆破。

强度要求就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。

2）刚度要求在载荷作用下，构年即使有足够的强度，但若变形过大仍不能正常工作，例如，若齿轮轴变形过大，将造成齿轮和轴承不均匀磨损，引起噪音。

机床主轴变形过大，将影响加工精度。

刚度要求就是指构件应有足够的抵抗变形的能力。

3）稳定性要求有些受压力作用的细长杆，如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等，应始终维持原有的直线平衡形态，保证不被压弯。

稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。

若构件的横截面尺寸不足或形状不合理，或材料选用不当，将不能满足上述要求，从而不能保证工程结构和机械的安全工作。

相反，也不应不恰当地加大横截面尺寸或选用优质材料，这虽满足了上述要求，却多使用了材料和增加了成本，造成浪费。

材料力学的任务就是保证在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。

1. 1基本概念载荷（load）也称为力、外力、负荷等，可以分成如下所示的各种类型:1）根据构件内生成的应力来分类:拉伸载荷，压缩载荷，弯曲载荷，剪切载荷，扭转载荷。

2）采用理论公式的载荷分类：轴向力(N)、横向载荷(N)、弯矩(N·m)、扭矩(N·m)3）按载荷的分布状态分类：分布载荷（均匀分布和任意分布）集中载荷（分布载荷的范围相对狭隘情况下的近似）4）给予坐标的一点的载荷分类（在有限元法中这样的表示很多）：Fx、Fy、Fz、Mx、My、MzFx——为x 轴方向上的载荷；Mx——为绕x 轴转的弯矩载荷5）由加在构件上的载荷的变化形式分类：静载荷（不随时间变化的载荷）图动载荷（不规则载荷、周期载荷、正弦波载荷、冲击载荷）图6）由载荷的作用位置来分类：表面力（作用于表面的载荷）物体力（作用于物体体积或质量的载荷，以加速度载荷为代表）7）由载荷的原因来分类：自重、压力载荷、水头压力、浮力、系留力、离心力载荷。

实体模型的分网1 单元属性为更好地掌握网格划分，有必要先了解一下单元类型。

单元类型与分析类型、形状特征、计算数据特点、精度要求和计算条件等因素有关。

单元类型是否选择合理，单元特征是否定义正确，对计算结果都将产生很大影响。

经典ANSYS的结构有限元分析中，主要有以下单元类型：平面应力单元平面应变单元轴对称实体单元空间实体单元板单元壳单元轴对称壳单元杆单元梁单元弹簧单元接触单元刚体单元按照不同的分类方法，上述单元可分为以下不同形式。

1）根据网格的维数特征，单元可以分为一维单元、二维单元和三维单元。

一维单元的网格为一条直线或曲线。

如杆单元、梁单元、轴对称壳单元等都属于一维单元。

二维单元的网格是一个平面或曲面，它没有厚度方向的尺寸。

如平面单元、轴对称实体单元、板单元、壳单元等。

二维单元的形状通常有三角形、四边形两种。

三维单元的网格具有空间三个方向的尺寸，其形状有四面体、五面体和六面体，这类型单元包括空间实体单元、厚壳单元等。

2）根据单元插值函数完整多项式的最高阶次数的多少，单元可以分为线性单元、二次单元和三次单元。

线性单元具有线性形式的差值函数，其优点是节点数少，在精度要求不高或结果数据梯度不大的场合使用。

二次单元的差值函数是二次多项式，其优点是几何和物理离散精度都较高，单元内位移呈二次变化，应力呈线性变化，因此单元边界上的应力是连续的。

但其节点数比线性单元多，模型规模大。

三次单元的差值函数是三次多项式，其离散精度更高，但由于单元节点数较多，模型规模很大，一般用于具有特殊精度要求的场合。

3）根据有限元分析的类型不同，单元可以分为位移单元和温度单元，电磁场单元及塑料单元等。

在workbench进行实体分析时主要是利用四面体单元和六面体单元。

四面体单元的边界适应能力较强，可以用于具有复杂边界曲面的不规则结构的分网。

六面体单元如图所示，多用于形状较规则的结构。

2 网格划分2.1划分网格时一般要考虑一下原则。

1)网格数量网格数量主要影响结果精度和计算规模。

第一部 CAE总体概貌第1部 CAE总体概貌第一部分是作为进入有限元法内容前的准备，讲述了在设计时CAE所处的地位，考虑的方法，在设计时怎样来利用CAE，以及讲述了它的历史背景和有关的预备知识。

对于立即想进入有限元法的读者可以跳过这一章，但是建议你不妨以后回过头来再把这一章读一读。

被认为像黑匣子（BLACK BOX）一样的有限元法，让我们现在一点点地走近它吧。

对于想了解CAE可以用在什么场合什么地方的读者请阅读这一章。

对于想了解应力，固有频率和屈曲是怎么回事的读者也请阅读这一章。

本书对“CAE”这个术语仅指用有限元法对结构进行分析而言。

利用CAE所进行分析的范围是很广泛的。

这里我们从中选取使用频率比较高的结构分析作为例子。

所取的范围是应力分析，屈曲分析和固有震动分析。

本教材第二部分将会详细地说明它的模型化过程以及评价过程。

并且我们将用身边的例子反复地来说明怎样的现象可用CAE来求解，怎样的场合可用CAE来分析。

同时对有关的专用术语的概念也进行了说明。

应力分析和应力1．应力分析和应力●应力是什么？对一个产品或结构施加载荷的话，结构在变形的同时其内部会产生应力和应变。

对橡皮绳，吊鱼竿或者弓等等，施加一个力，就能非常清楚地看到它的变形，而一般的产品和结构，大多数是用铁和铝等等硬性材料制成的，变形非常小，用肉眼来确认它的变形就很困难了。

橡皮绳的伸缩 弦的震动 吊鱼竿的弯曲第一部 CAE总体概貌应力是结构对载荷抵抗所产生的力。

用单位面积的力来表示。

此应力是判断产品与结构破坏（损坏）与否的重要指标。

应力=载荷/剖面面积，载荷除以剖面面积得到应力。

应力小的时候在材料内部生成的抵抗力也小，不足以破坏材料。

因为应力一大，就要损坏物体，所以设计时不能使应力大于某个值。

为此，在事前，有必要知道应力的数值。

●这些地方可用到应力分析！装调味品的塑料袋和水果袋都留有切口，从缺口处就很容易撕开袋子。

有切口的袋子比没有切口的袋子要远远地容易撕开，这是在日常生活中常有的经验。