基于PRO_E与LS_DYNA的齿轮副动态接触分析

2CAE简介作为国内工业界推广应用CAE的基础，有必要简要介绍CAE的概念、应用、分析过程、作用及发展趋势。

一方面，对CAE有初步的又是较系统的认知，另一方面，在了解国际范围内CAE应用的历史和现状的基础上，CAE的各类用户可以对自身目前CAE的应用进行多视角的比较。

2.1 CAE的基本概念、特点及作用广泛地说，CAE可以包括工程和制造业信息化的所有方面，但是目前通常所说的CAE主要指用计算机及其相关的软件工具对工程、设备及产品进行功能、性能与安全可靠性进行分析计算、校核和量化评价；对其在给定工况下的工作状态进行模拟仿真和运行行为预测；发现设计缺陷，改进和优化设计方案，并证实未来工程、设备及产品的功能和性能的可用性和可靠性。

一般地，CAE在工程应用上的定义为：CAE是一种在二维或三维几何形体（CAD）的基础上，运用有限元（FE）、边界元（BE）、混合元（ME）、刚性元（RE）、有限差分和最优化等数值计算方法并结合计算机图形技术、建模技术、数据管理及处理技术的基于对象的设计与分析的综合技术和过程。

其核心技术为有限元与最优化技术。

CAE的特点是以工程和科学问题为背景，建立相应的计算模型并进行计算机仿真分析。

一方面，CAE技术的应用，使许多过去受方法和条件限制无法分析的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，通过计算机数值模拟可得到满意的解答；另一方面，CAE使大量繁杂的工程分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省了大量的时间，避免了低水平重复的工作，使工程分析更快、更准确, 在产品的设计、分析、新产品的开发以及对已有产品的故障分析等方面发挥了重要作用。

同时，CAE技术的迅速发展和应用又推动了许多相关的基础学科和应用科学的进步。

还应客观地说明，在产品开发中，由概念设计、初步设计、详细设计到试验，再修正设计，再试验，直到满足产品要求，试验一直是不可或缺的。

CAE仿真分析技术的引入也许永远不能彻底消除这一既费时又费料的环节，但是已经被成功应用，最大限度地减少或缩短了这一环节。

3.4.1.3 SHELL163 薄壳单元Shell163有11种不同算法，最重要的几种有：●Belytschko-T say(BT，KEYOPT(1)=2，default)：✧简单壳单元；✧非常快；✧翘曲时易出错。

●Belytschko-Wong-Chiang(BWC，KEYOPT(1)=10)：✧速度是BT单元的1.25倍；✧适用于翘曲分析；✧推荐使用。

●Belytschko-Leviathan(BL，KEYOPT(1)=8)：✧CPU时耗为BT单元的1.4倍；✧第一个具有物理沙漏控制的单元。

●S/R co-rotational Hughes-Liu(S/R CHL，KEYOPT(1)=7)：✧没有沙漏的壳单元；✧CPU为8.8 * BT。

图3.4 SHELL163 薄壳单元3.4.1.4 SHELL163 膜单元算法有两种膜单元算法：●Belytschko-T say-Membrane(KEYOPT(1)=5)：具有单点积分的膜单元算法。

●Fully integrated Belytschko-T say-Membrane(KEYOPT(1)=9)：具有4个积分点的膜单元算法。

3.4.1.5 SOLID164 8节点六面体单元可以选择两种算法：●单点积分；✧对大变形问题十分有效；✧需要沙漏控制；●完全积分(2x2x2 积分)；✧求解慢，但无沙漏；✧使用大的泊松比时谨慎；建议不用退化四面体单元，对于显式动力分析最好用映射网格，拖拉出的带金字塔形网格也可以。

图3.5 SOLID164 8节点六面体单元3.4.1.6 COMBI165弹簧阻尼单元用两个节点定义，可以与所有其他单元联结，具有平动和扭动自由度。

这种单元能够应用复杂的非线性力-位移关系。

由于COMBI165只具有弹簧与阻尼选项，对于弹簧阻尼组合体必须重叠两个单元。

图3.6 COMBI165 弹簧阻尼单元3.4.1.7 MASS166 Mass ElementMASS 166 是一个有9个自由度的点质量单元：在x，y，z方向的平动、速度、加速度，单元还有针对旋转惯性，但没有质量的选项。

单元属性
*SECTION_SHELL $PROPERTY NAME:blankpro $ SID ELFORM SHRF NIP 5 2 0.833E+00 3.0 $ T1 T2 T3 T4 1.000E+00 1.000E+00 1.000E+00 1.000E+00 PROPT 1.0 NLOC QR/IRID 0.0 ICOMP
凸模 (Punch)
$---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8 $ PUNCH DESCRIPTION $---+----1----+----2----+----3----+----4----+----5----+----6----+----7----+----8 *SET_PART_LIST $SET_PART_NAME: PUNCH $ SID DA1 DA2 DA3 DA4 2 $ PID1 PID2 PID3 PID4 PID5 PID6 PID7 PID8 4 *PART $HEADING PART PID = 4 PART NAME :PUNCH $ PID SECID MID EOSID HGID GRAV ADPOPT 4 9 2 *MAT_RIGID $MATERIAL NAME:PUNCHMAT $ MID RO E PR N COUPLE M ALIAS 2 7.830E-09 2.070E+05 2.800E-01 0.000E+00 0.000E+00 0.000E+00 $ CMO CON1 CON2 1.0 7.0 7.0 $LCO or A1 A2 A3 V1 V2 V3 *SECTION_SHELL $PROPERTY NAME:PUNCHPRO $ SID ELFORM SHRF NIP 9 2 3.0 $ T1 T2 T3 T4 0.100E+01 0.100E+01 0.100E+01 0.100E+01

• 多种列表选择
– 按住Ctrl，在列表中点击选取多个项目
• 鼠标悬停在状态栏可以显示帮助
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用户界面
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File菜单
• • • • • • • • • • • • • • • New新建—新建一个会话（将清除存储器中已有模型） Open－打开文件（每个打开都会创建一个新的模型， 除了几何结构文件） Import－输入文件（写入当前模型的关键词数据） Recent－打开最近使用过的文件（存储 在.lspp_recent） Update－更新加载近期制作的d3plots Save Keyword－保存至当前文件 Save Keyword As…－保存为一个新的文件 Save Active Keyword…－仅将可见数据保存到一个 新文件 Save Config－保存配置文件（.lspostrc） Save Post.db…－保存已压缩数据库文件（post.db） Save Project－保存数据到项目文件（关键词与几何 结构文件） Save Project As...－保存数据到一个新项目文件 Print…－运行打印界面 Movie… 运行动画生成界面 Exit－退出程序
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Misc.菜单
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