32_UG热分析基础案例_沈春根

格式：pdf
大小：444.04 KB
文档页数：9

下载文档原格式

15_UG有限元带阻尼振动分析_沈春根

0D单元
1D单元
0.2 弹簧单元 – 属性参数表（一维弹簧单元）
PELAS (CELAS2)
PELAS (CELAS1)
0.3 弹簧单元 –
属性参数表（三维弹簧单元CBUSH）
注意：CBUSH1D为一维弹簧单元
0.4 阻尼单元 – 描述
0D单元
1D单元
0.5阻尼单元 – 参数表
PDAMP (CAMP1)
PDAMP （CDAMP2）
0.6 质量单元- 描述
0D单元
1D单元
0.7 质量单元- 参数表
PMASS (CMASS1)
PMASS (CMASS2)
0.8 创建弹簧、质量和阻尼单元的2种方法
1.1 弹簧质量单元静力学分析- 提出问题
此端固定， Z拉伸方向
弹簧刚度设定为 10N/mm
计算弹簧的变形量
该节点固定，X方向变形
弹簧刚度设定为 10N/mm
采用有限元计算固有频率
该节点质量为 1Kg
2.1 无阻尼单自由度振动系统 – 理论公式
K=1000N/m; M=1Kg。
理论计算： f = 15.924 Hz。
2.2 固有频率计算 – 创建弹簧单元并设置参数
创建1条直线和2 个点
此端向下拉力 10N
1.2静力学分析- 构建fem模型及参数
拉伸Z 方向
还可以采用单元创建命令（手工）
阻尼系数不影响静力学计算结果
1.3静力学分析- 构建的弹簧单元
隐藏辅助线
网格显示和标签显示
1.4静力学分析-构建sim模型并求解结果
位移云图
反作用力云图
2.0无阻尼单自由度振动系统 – 固有频率计算

24_UG声振基础案例_沈春根-免费分享

1.3 FEM-对声波域（包络体）划分网格1
物理属性-打开其对话框-类型切换为【PSOLID-声学流体】-创建-打开【PSOLID-声学流体】对话框，点击【选择材料】；
进入【材料列表】-选取空气（Air，必要时自定义声域体材料）-确认，返回完成操作；
一般来说，对于声学体材料，只需要密度、体积模量和声速中的两个即可。
网格效果和导航器特征树如图所示。
1.2 FEM-建立曲面包络体
插入-曲面包络-曲面包络方案，打开对话框；选择全部2D单元，分辨率（全局解析度）设为5mm（建议自动计算）；点击【点】对话框，选择坐标原点作为包络的中心点，确认；在导航器窗口，如图所示，点击【包络】，注意特征树发生了变化。隐藏【2D收集器】，即可看到该几何体（声波域、声学体、空气），默认呈现半透明。
1.4 FEM-对声波域（包络体）划分网格2
3D扫略网格（六面体）-选择源面-定义单元类型为：CHEXA(8)-Acoustic Fluid;
定义单元大小（依据参见后页）；定义网格收集器。
1.5 FEM- 对声波域划分网格3
要计算最大单元大小，可将最大频率转换为最大波长并除以 6；
本案例分析上限频率4000Hz，声速按照340m/s(声速等于波长乘以频率)，那么最大单元大小约为： 14.17mm;
通过指定最大频率来定义单元大小，可使用支持对话框内单元大小框中的 SizeForAcoustics 函数。
结构体单元和声域体单元，两者的单元阶次尽量一致，给两者接触（耦合）计算带来方便！
触参数、定义扰动频率； 4. 求解和后处理。
关键词：曲面包络、Acoustic Fluid（声学流体）、（声）流体-结构耦合

34_UG声学边界元基础案例_沈春根

UG NX有限元培训 – 专题34
NX有限元分析声学基础案例
（基于 Simcenter Acoustic BEM，NX12.0及以上版本）
江苏大学沈春根
2020年2月第1版
了解声学基础知识; 熟悉NX仿真流程。
0.1 Simcenter Acoustics BEM基本概念
使用边界元法 (BEM) 的 Simcenter Acoustics BEM 求解器环境可以对内部和外部的声学与声振问题进行求解。
打开新建FEM对话框，默认求解器 Simcenter Acoustics BEM，分析类型：直接声学，确定-进入FEM 环境；
Step1.2 划分2D网格（作为声波传递到潜水器模型的边界）
OR
2D网格-单元类型：TRI3 Acoustic，单元大小150mm，默认网格收集器，确定；
注意，单元大小也可以输入函数式，括号内的数值和分析频率最大值有关；
可以计算不同声源产生的声压大小（或者功率大小）、不同的声源距离，对壳体表面声压的变化；
如果声源所处的方位变化，比如和X轴成45度的角度，可以计算相应的声压分布变化。
5. 总结和说明
建议进一步了解术语和关键词：BEM(边界元)、直接 /间接声学、网格体素、声学流体及其属性、定义声学材料的参数（比如水、空气）、定义单元大小函数、声波源类型、声波指向性（指向极坐标图的含义）、声压级、麦克风（传感器）网格、吸声器（材料）等。
求解声波传递至潜水器壳体表面的最大声压级（dB）;
画出250Hz和1000Hz下的声波指向图（方向性分析图）；
分析频率为250、500、750、 1000Hz等4个频率。
Step1.1：构建CAD模型，新建FEM文件

33_UG热固耦合基础案例_沈春根

本实例也可以采用Simcenter 3D Multiphysics多物理场来进行计算。
出现预加的温度载荷！
Step6. 完善Mapping Natran解算方案
激活Mapping Nastran方案；将公共约束中的固定约束拖
至本方案的约束集内；对本解算方案进行求解；求解结束后，结果下的节
点 [Sturctural]，会显亮，表明求解成功，可以双击打开它。
Step7. 查看后处理-温度载荷造成的变形和应力
Step4. 选择源模型结果文件和设置输出
Step4. （继续）查看导航器窗口的变化
如图所示，修改名称 Solution 1 （如果上述操作没有完成的话）为 Solution 3 mapping；
对该解算方案进行求解；求解的目的：将bun文
件中的温度数据，关联至结构解算方案来。
Step5. 映射方案求解后得到新的结构方案
Step1. 完成温度解算方案和后处理（查看专题32）
便于区分，将解算方案进行重命名
注意：在计算结果文件夹中，会找到一个后缀名为bun的文件（包含了网格和后处理结果数据）！
Step2. 新建结构分析sim文件和解算方案
如果将这些文件取名“见名思义”的新名称，则更好！
以散热座CAD模型（Model1）或者上述温度场分析操作所生成的i模型为参考，新建结构分析用的fem和sim文件。
新建结构分析sim文件和解算方案?以散热座cad模型model1或者上述温度场分析操作所生成的i模型为参考新建如果将这些文件取结构分析用的fem和sim文件
UG NX有限元培训 – 专题33
NX有限元分析热-固耦合分析基础案例
（采用Mapping映射方法）

27_UG非线性基础案例SOL106_沈春根-免费分享

UG NX有限元培训 – 专题27
UG NX有限元分析非线性基础案例（SOL 106）
沈春根、关天龙、孔维忠 2016年10月第1版 2019年7月第2版
已熟悉SOL101和自定义本地库材料的操作
1. 问题提出：超出弹变范围后的应力、应变如何求解？
Paቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt Sim
结构尺寸如图所示，材料为Q235；
5. SOL106操作主要步骤
建立FEM模型，主要定义应力-应变曲线（表格数据），定义初始屈服值；
建立SOL106解算方案： 1）输出请求中激活：应变； 2）工况控制中定义：增量值； 3）模型数据中激活：大应变。
查看非线性应力和非线性应变解算结果。
4.1 SOL106解算方案主要步骤
输出请求：激活应变；非线性参数：设置增量
数为20；模型数据：激活大变形。
4.2 SOL106解算成功，后处理窗口
4.3 采用SOL106计算塑变阶段的变形情况（F为200N）
4.4 采用SOL106计算塑变阶段的变形情况（F为400N）
采用SOL106非线性模块计算出塑变阶段的数据，更符合真实的应力-应变规律！
一个端面固定约束，另一侧棱边承受载荷；
载荷产生的实际应力超出屈服强度后，其真实变形需要采用SOL106求解器。
2.1 自定义应力-应变曲线1（定义本地材料的参数）
2.2 定义应力-应变曲线2（表格内的数据，来自网络）
确定后，进一步定义初始屈服点/值
3.1 采用SOL101计算弹塑临界阶段的变形情况（F为100N）
外载荷小于100N左右，板材的变形符合胡克弹变规律的（本构模型）。
3.2 采用SOL101计算塑变阶段的变形情况（F为200N）

29_UG流体基础案例稳态_沈春根

颜色显示-恢复：光顺、显示于-恢复：自由面；
重新切换颜色显示：流线，点击右侧的【结果】，打开【流线绘图】对话框；
点击【创建】，弹出种子集对话框；
在模型右侧端面点击（均匀）6个点，应用并返回；
确定流线绘图对话框；
确定后处理视图。
为保证流线长度贯穿于整个长度上，做如下处理：在Post View 1 中，勾
点击【显示】栏- 显示于切换为【切
割平面】- 点击【选项】- 弹出切割
平面对话框；
切割平面切换为【Y】、显示特征边
速度云图
激活、剪切侧切换为【全部输出】，两次确认；
查看动画。
4.2 操作步骤- 后处理2 – 箭头- 动画
颜色显示：箭头
回流效果
4.3 操作步骤- 后处理3 –流线显示
其他参数均默认。
3.2 操作步骤- 编辑求解方案2
求解
4.1 操作步骤- 后处理1- 光顺显示
在导航器窗口，双击-结果-Flow – 进
入后处理窗口；
依次点开：流-速度单元节点-Z（轴
向）；
单击Post View1 – 右键 – 编辑 – 弹
出后处理视图对话框；
点击【边和面】-边，切换为：特征；
UG NX有限元培训 – 专题29
UG NX有限元分析流体基础案例-稳态
江苏大学沈春根 2017年10月第1版 2019年12月第2版
已了解流体分类、流体方程等基础知识！
1.1 应用案例-背景-槽式孔板流量计流场仿真
来源于网络
创建三维模型Βιβλιοθήκη .2 应用案例-仿真要求入口
出口
1. 入口流速为1m/sec，出口为大压（开口）,介质为水；

11_UG NX有限元对称零件分析实例_沈春根-免费分享

建立对称约束；建立其他约
束条件；施加轴承载
荷；
1.5实例1-对称约束-约束模型和结果
内孔固定
轴承载荷
对称约束
和全模型做对比分析
2.0.1 轴对称分析-基础知识1
旋转体零件且施加载荷和约束仅为径向和轴向（即没有相切分量）时，即可采用轴对称分析方法；
非常适合回转轴、压力容器等旋转零件；操作时，在轴侧的剖切平面上创建有限元模型，大
பைடு நூலகம்
两侧内孔固定
承受轴承力载
荷
当零件的结构是对称的，且包含对称的约束条件和载荷，则可以通过将模型切割成一半，仅分析一半模型来简化问题。
1.2实例1-对称约束-在理想化中拆分体
1.3实例1-对称约束-处理FEM模型
隐藏一半的多边形体；赋予材料、物理和网
格属性；网格划分；
1.4实例1-对称约束-处理SIM模型
2.5 实例2- 进行2D网格划分，并定义材料属性
默认即可
2.6 实例2- 新建仿真、解算方案和施加条件
2.7 实例2-结果显示
剖面结果显示
3D轴对称显示
内压均布10MP
轴端棱边固定
2.2 实例2- 新建FEM，选择轴对称结构类型
2.3 实例2- 切换到理想化环境提升体、拆分体
检查模型的 Z轴为对称轴，否则对模型进行变
换。
2.4 实例2-切换到FEM模型
步骤2：选中一个剖面，通过仅显示，显示其片体。
步骤1：检查仿真导航
器各个节点的变化；同时隐藏一半的几何体。
UG NX有限元教学和培训 – 专题11
UG NX有限元分析常见对称零件分析和应用

20_UG响应仿真SOL111应用_沈春根

所需模态有频率大小
基本确定：扫频的最大频率为7200Hz，最小频率200Hz。
1.3、新建SOL111解算方案和解算步骤
1.4 设置扫频频率的类型和参数，并添加到列表中
1.5 设置阻尼值的数据类型（表数据）
用于固定阻尼值的填写；也可以用于非恒定值的填写；
UG NX有限元培训 – 专题20
UG NX有限元分析
响应仿真（SOL111应用）
江苏大学沈春根
2017年10月第1版
内部教学，请勿外传
0.1、频率响应（扫频）分析的情况简介
此棱边固定模型的结构阻尼值： 0.04 棱边Z向，承受一个频率函数的扰动力
该A点的应力响应？
该B点的位移响应？
0.2、频响分析的主要流程
建立FEM、SIM文件；
建立 SOL103实特征值解算方案；计算模态并查看结果；建立SOL111解算方案和解算步骤；设置扫频频率类型和范围；
设置阻尼值类型和参数；
定义边界约束；求解并查看结果。
1.1、建立fem、sim和SOL103实特征值解算方案
1.6、施加约束
此棱边全固定
1.7、施加力载荷（表格式数据）
此为连续规律的数据
此为不连续或者离散规律的数据
1.7、扰动力的规律和数据填写
扰动力的描述：随着激励频率从200 至7200Hz，其大小从1N增加到5N，增加规律服从线性插补。
1.8、求解并查看结果
1.8.1、查看：扰动频率250Hz的变形和应力云图
1.8.2、新建图表，查看A点应力响应的方法
选定 A点
类型：应力
频率范围

40_NX热流耦合之散热箱分析_沈春根

1.4.4 步骤4-定义sim定义热传导
主区域：选择陶瓷加热块的底面；次区域：选择PCB板的顶面；输入热耦合参数。
1.5 步骤5-定义解算方案
解算方案细节：定义湍流模型（本例采用默认的混合长度模型）；
环境条件：定义重力方向；
3D流：默认壁处理选项；
结果选项：默认。
1.6 步骤6-求解并监控收敛
其中的热膨胀系数不必考虑。
1.4.1 步骤4-定义sim-定义边界条件-入口流（3处）
1.4.2 步骤4-定义sim-定义边界条件-出口流-风扇
选中空气域表面上的圆环曲线；新建风机曲线，输入的表数据见前面0.3节。
1.4.3 步骤4-定义sim-定义热载荷
选取热载荷；选择陶瓷加热块（表面）；输入热载荷参数。
进入i环境；提升体；草绘图，并投影曲线，形成新曲线；分割面，完成3个窗口和风扇的曲线建模；返回进入fem环境。
1.3 步骤3-划分FEM网格并定义热属性参数
对空气域、陶瓷加热块和PCB分别划分网格；
建立自动网格配对；参见0.2节说明，定义各
自的热参数。注意单位！不考虑热固耦合问题，
1.7 步骤7-后处理1-流速矢量图
进一步可以查看流速矢量图动画
1.7步骤7-后处理2-流场温度分布
查看某一个截面上的流体温度分布
3 出口-散热风扇出口流，往外散热，参数见风扇曲线表
4
热耦合
陶瓷加热块和PCB板接触并进行热传递，系数为：
8000w/m^2.dc。
参数零件
空气域陶瓷加热块
PCB板
密度 Kg/mm^3
1.2 7000
1000
导热系数 w/mm.dc 2.63e-005

31_UG流体基础案例旋转参考系_沈春根-免费分享

的过渡面。
1.2旋转参考系（RFR）的示例2_轴向风扇流分析
① 管道； ② 惯性流体域（两
处）； ③ 风扇或者各类叶轮； ④ 旋转参考系中的流
体域。
构建3个流体域
2. 背景和要求
风扇叶轮介质：空气；工况转速1000rpm；求解工况转速下的流场；求解不同转速下，最大流
速和最大压力（静压）的流场及其变化。
4.1 编辑解算方案和求解-选择湍流模型
在导航器窗口，选中Solution 1右键-编辑- 打开对话框；
解算方案细节-湍流模型，切换为标准的K-Epsilon模型。
4.2 编辑解算方案和求解
根据
求解
需要
5.1 后处理- 光顺-速度场
在导航器窗口，双击-结果Flow – 进入后处理窗口；
3.7 前处理-定义入口和出口边界条件
仿真对象类型-流边界条件，打开对话框；
类型:开口；依次选择惯性流体域四周侧面（选
择左、右面，作为出口和入口）；其他参数默认，确认。
3.8 前处理-定义入口和出口边界条件-效果
入口：开口
流动面：惯
性流的四周 +旋转流的
3个面
出口：开口
惯性流体域和旋转流体域两个几何体独立，不能布尔求和。
最终获得叶轮、旋转流体域和惯性流体域等3个体。
叶轮模型隐藏，不参与仿真计算。
3.3 前处理- 新建FEM，网格划分
内：旋转流体域；外：惯性流体域。对于复杂模型，建议在CAD中进行几何
体检查，避免网格划分失败。
应用模块、前/后处理；新建FEM，Simcenter 热
依次点开：流-增量12 - 速度（单元-节点） - 幅值（方向根据需要选择）；

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

1. 建立FEM-散热座划分网格
应用模块-前/后处理-新建部件文件（模板）-选择Simcenter 热/流-确定；
求解器Simcenter 热/流，分析类型：热，确定-进入FEM环境；
指派材料：Aluminum_2014；网格收集器：3D/实体，继承上述材料； 3D扫略网格（六面体），大小1.5mm，
选择散热器接触面，对话框中输入10 W，确定。
2.2 建立SIM - 定义热约束
约束类型-对流到环境，弹出对话框；选择类型：对流到环境；选择散热座上除了接触面之外的25个
表面；对流系数中输入10 W/m^2.dC，确定。
说明：【对流到环境】还有一个类型：自由对流到环境，适合于没有风扇等强制对流的工况，同时不需要定义对流系数。
一般自然对流系数在1-10W/m^2.k; 强制对流系数在10-100W/m^2.k。
3.求解（解算方案参数默认）后处理查看温度场
查看整体温度场分布；最大温度值及其位置；最小温度值及其位置。
4. 1 采用NX Nastran SOL 153 稳态非线性传热的主要设置
载荷类型：热通量
学习热分析需要掌握热力学经典理论和一些基本概念，比如术语、传热方式、材料热性能参数等；
本专题公开和分享，供同行之间交流和学习之用。
定义网格收集器，确定；网格效果如图所示。
2.1 建立SIM -定义热载荷
新建仿真-新建部件文件（模板），选择Simcenter 热/流-确定
解算方案名称默认，求解器： Simcenter 热/流;分析类型：热；解算方案类型：热，确定，进入SIM环境；
载荷类型，热载荷，弹出热载荷对话框；
芯片板面积：30mm*50mm；芯片板发热功率为10w（热
载荷），假设全部传递给散热座；散热座和空气的对流系数为 10w/m^2.k（w/m^2.dC）。求解散热座的温度场，为进一步求解散热座的最大变形和应力做准备。
热传导：芯片板热量全部传导给散热座；热对流：除了和芯片板接触面，散热座的各个面和空气发生热对流；热辐射：不考虑。
UG NX有限元培训 – 专题32
NX有限元分析热分析基础案例
（采用两类解算器进行结果比较）
江苏大学沈春根
2020年2月第1版
Simcenter 热/流求解器 NX Nastran SOL 153 稳态非线性传热
0. 背景和仿真要求
散热座
芯片板
散热座材料为： Aluminum_2014；
约束类型：对流
4. 2 采用NX Nastran SOL 153 稳态非线性传热的结果
解算结果和 Sim别！
5. 总结和说明
请比较两种解算类型的操作流程有何细小的差异？并分析解算结果差异的主要原因？
本案例参考NX官方资料，具体命令和含义请查阅帮助文件（Simcenter 3D tutorials）；