CATIA有限元分析計算實例

CATIA    時間:2014-03-07 09:02:25
CATIA有限元分析計算實例簡介
CATIA有限元分析計算實例 11.1例題1 受扭矩作用的圓筒 11.1-1劃分四面體網格的計算 (1)進入【零部件設計】工作台 啟動CATIA軟體。單擊【開始】→【……
CATIA有限元分析計算實例正文

CATIA有限元分析計算實例

11.1例題1 受扭矩作用的圓筒

11.11劃分四面體網格的計算

1)進入【零部件設計】工作台

啟動CATIA軟體。單擊【開始】【機械設計】【零部件設計】選項,如圖111所示,進入【零部件設計】工作台。

圖11-1    單擊【開始】【機械設計】【零部件設計】選項

單擊后彈出【新建零部件】對話框,如圖11-2所示。在對話框內輸入新的零件名稱,在本例題中,使用默認的零件名稱【Part1】。點擊對話框內的【確定】按鈕,關閉對話框,進入【零部件設計】工作台。

2)進入【草圖繪製器】工作台

在左邊的模型樹中單擊選中【xy平面】, 如圖11-3所示。單擊【草圖編輯器】工具欄內的【草圖】按鈕,如圖11-4所示。這時進入【草圖繪製器】工作台。

         

圖11-2    【新建零部件】對話框

圖11-3    單擊選中【xy平面】

 

3)繪製兩個同心圓草圖

點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕,如圖11-5所示。在原點點擊一點,作為圓草圖的圓心位置,然後移動滑鼠,繪製一個圓。用同樣分方法再繪製一個同心圓,如圖11-6所示。

         

圖11-4    【草圖編輯器】工具欄

圖11-5    【輪廓】工具欄

下面標註圓的尺寸。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕,如圖11-7所示。點擊選擇圓,就標註出圓的直徑尺寸。用同樣分方法標註另外一個圓的直徑,如圖11-8所示。

          

圖11-6    兩個同心圓草圖

圖11-7    【約束】工具欄

雙擊一個尺寸線,彈出【約束定義】對話框,如圖119所示。在【直徑】數值欄內輸入100mm,點擊對話框內的【確定】按鈕,關閉對話框,同時圓的直徑尺寸被修改為100mm。用同樣的方法修改第二個圓的直徑尺寸為50mm。修改尺寸后的圓如圖11-10所示。

           

圖11-8    標註直徑尺寸的圓草圖

圖11-9    【約束定義】對話框

4)離開【草圖繪製器】工作台

點擊【工作台】工具欄內的【退出工作台】按鈕,如圖11-11所示。退出【草圖繪製器】工作台,進入【零部件設計】工作台。

        

圖11-10              修改直徑尺寸后的圓

圖11-11              【工作台】工具欄

5)拉伸創建圓筒

點擊【基於草圖的特徵】工具欄內的【凸台】按鈕,如圖11-12所示。彈出【凸台定義】對話框,如圖11-13所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數值欄內輸入50mm,點擊對話框內的【確定】按鈕,生成一個圓筒體,如圖11-14所示。在左邊的模型樹上出現【填充器.1】元素。

       

圖11-12              【基於草圖的特徵】工具欄

圖11-13              【凸台定義】對話框

6)對零件賦予材料屬性

在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【Part1】,如圖11-15所示。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕,如圖11-16所示。先彈出一個【打開】警告消息框,如圖11-16所示,這是因為使用簡化漢字界面,但沒有相應的簡化漢字材料庫造成的,點擊警告消息框內的【確定】按鈕,關閉消息框。彈出【庫(只讀)】對話框,如圖11-18所示。點擊【Metal】(金屬)選項卡,在列表中選擇【Steel】(鋼)材料。點擊對話框內的【確定】按鈕,將鋼材料賦予零件。

           

圖11-14              拉伸創建的一個圓筒體

圖11-15              選中的零件名稱【Part1

           

圖11-16              【應用材料】工具欄   圖11-17              【打開】警告消息框

圖11-18              【庫(只讀)】對話框

如果對軟體內鋼鐵材料的屬性不了解,可以查看定義的材料屬性,也可以修改材料屬性參數。在左邊的模型樹上雙擊材料名稱【Steel】,如圖11-19所示。彈出【屬性】對話框,如圖11-20所示。

         

圖11-19              材料名稱【Steel      圖11-20              【屬性】對話框

7)進入【Advanced Meshing Tools】(高級網格劃分工具)工作台

點擊菜單中的【開始】【分析與模擬】Advanced Meshing Tools】(高級網格劃分工具)選項,如圖11-21所示。點擊後進入了【高級網格劃分工具】工作台。進入工作台後,生成一個新的分析文件,並且彈出一個【新分析算題】對話框,如圖1122所示。點擊后,在對話框內選擇【Static Analysis】(靜態分析算題),然後點擊【確定】按鈕。

圖11-21              【開始】【分析與模擬】Advanced Meshing Tools】(高級網格劃分工具)選項

點擊【Meshing Method(網格劃分方法)工具欄內的【Octree Tetrahedron Mesher】(Octree 四面體網格劃分)按鈕,如圖1123所示。需要在【Meshing Method(網格劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【Octree Tetrahedron Mesher】(Octree 四面體網格劃分)按鈕

          

圖11-22              【新分析算題】對話框    圖11-23              Meshing Method(網格劃分方法)工具欄

在圖形區左鍵點擊選擇圓筒三維實體模型,如圖1124所示。選擇實體后彈出【OCTREE Tetrahedron Mesher】(Octree 四面體網格劃分器)對話框,如圖11-25所示。

點擊【Global】(全局)選項卡,在【Size】(尺寸)欄內輸入5mm作為網格的尺寸;點擊選中【Absolute sag】(絕對垂度)選項,在該數值欄內輸入0.5mm;在【Element type】(單元類型)選項區內選中【Paraboic】二次單元。點擊對話框內的【確定】按鈕,完成設置,關閉對話框。

          

圖11-24              選擇圓筒三維實體模型

圖11-25              OCTREE Tetrahedron Mesher】(Octree 四面體網格劃分器)對話框

在左邊的模型樹上右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素,如圖11-26所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Update Mesh】(更新網格)選項,如圖11-27所示。程序開始劃分網格,劃分后的四面體網格如圖11-28所示。

         

圖11-26              右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素

圖11-27              選擇【Update Mesh】(更新網格)選項

8)進入【Generative Structural Analysis】(創成式結構分析)工作台

點擊主菜單中的【開始(S)】【分析與模擬】Generative Structural Analysis】(創成式結構分析)選項,如圖11-29所示,進入【創成式結構分析】工作台。

 

圖11-28              劃分后的四面體網格

圖11-29              點擊【開始(S)】【分析與模擬】Generative Structural Analysis】(創成式結構分析)選項

9)指定3D屬性

點擊【Model Manager】(模型管理器)工具欄內的【3D Property】(三維屬性)按鈕,如圖1130所示。點擊后彈出【3D Property】(三維屬性)對話框,如圖11-31所示。在左邊的模型樹上點擊選擇【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素,點擊對話框內的【確定】按鈕,關閉對話框,將3D屬性指定到三維零件上。

            

圖11-30              Model Manager】(模型管理器)工具欄

圖11-31              3D Property】(三維屬性)對話框

10)設置固支邊界條件

點擊【Restraints】(約束)工具欄內的【Clamp】(固支)按鈕,如圖1132所示。在圖形區選擇圓筒體的一個底面,如圖1133所示。彈出【Clamp】(固支)對話框,如圖11-34所示。點擊對話框內的【確定】按鈕,對圓筒體的一個底面增加了固支約束。

        

圖11-32              Restraints】(約束)工具欄

圖11-33               

圖11-34              Clamp】(固支)對話框

11)對圓筒施加扭矩

點擊【Loads】(載荷)工具欄內的【Moment】(扭矩)按鈕,如圖1135所示。彈出【Moment】(扭矩)對話框,如圖1136所示。在【Moment Vector】(扭矩分量)選項區內的【Z】數值欄內輸入100Nxm,即設置扭矩z方向的分量為100Nxm。在圖形區點擊選擇圓筒的內表面,如圖1137所示,即設置內表面上的扭矩為100Nxm。點擊對話框內的【確定】按鈕,關閉對話框。

        

圖11-35              Loads】(載荷)工具欄

圖11-36              Moment】(扭矩)對話框

同理,用同樣的方法設置圓筒的外表面,對外部施加相反方向的扭矩,即要把z方向的扭矩設置為-100Nxm。設置完成後,顯示的模型如圖1138所示。

        

圖11-37               

圖11-38              添加兩個扭矩和固支約束后的模型

 

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