有限元实例教程PPT课件.ppt

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1、有限元分析结构静力学分析操作步骤打开文件夹，调出如图所示的主模型。（1）创建有限元模型1）单击【开始】【高级仿真】，在【仿真导航器】中右键单击【link.prt】节点，在弹出的快捷菜单中单击【新建FEM】命令，弹出【新建部件文件】对话框，在【新文件名】栏下的【名称】文本框中将【fem1.fem】修改为【fem-link.fem】，选择本实例高级仿真相关数据存放的【文件夹】，单击【确定】按钮。2）弹出【新建FEM】对话框，默认【求解器】和【分析类型】中的选项，单击【确定】按钮即可进入创建有限元模型的环境。3）单击工具栏中的【材料属性】图标，弹出【指派材料】对话框，在图形窗口中选中模型，单击【材料

2、列表中的【Iron-cost-G40】，单击【确定】按钮。4）单击工具栏中的【物理属性】图标，弹出【物理属性表管理器】对话框，在【类型】中选择【PSOLID】，默认名称为【PSOLID1】，单击【创建】按钮，弹出【PSOLID】对话框，在【Material】选项中选取上述操作设置的【Iron-cost-G40】选项，其他选项均为默认值，单击确定按钮，随后关闭【物理属性表管理器】对话框。5）单击工具栏中的【网格补集器】图标，弹出对话框，在【单元族】选项中选择【3D】，在【集合类型】选项中选择【实体】，在【物理属性】的【solid property】选项中选取上述设置的【PSOILID1】，默认

3、网格补集器】的名称为【solid（1）】，单击【确定】。6）单击工具栏中的【3D四面体网络】图标右侧的小三角形，弹出对话框，在窗口中选择连杆三维模型，默认【单元属性】的【类型】为【CTETRA（10）】，单击【单元大小】右侧的【自动单元大小】图标，对话框中出现【5.78】，手动修改为【2】，【目标补集器】中【meshcollector】选项为上述设置的【solid（1）】，其他选项均为默认值，单击【确定】按钮。7）单击工具栏中的【有限元模型检查】，弹出【模型检查】对话框，单击【应用】按钮，在弹出的【信息】中出现【Number Fauled】信息，发现模型正常，没有出现划分失败的网络。（2）创

4、建仿真模型节点并修改理想化模型1）在【仿真导航器】窗口中右键单击【fem-link.fem】节点，在弹出的快捷菜单中单击【新建仿真】命令，弹出【新建部件文件】对话框，在【名称】文本框中将【sim1.sim】修改为【sim-link.sin】，单击【确定】按钮，单击弹出的【新建仿真】对话框中的【确定】按钮，弹出【创建解算方案】对话框中，默认【分析类型】为【结构】，【解算方案类型】为【SESTATIC 101-单约束】，在【预览解算方案设置】中勾选【迭代求解器】复选框，单击【确定】按钮即可进入仿真模型环境。2）双击【仿真导航器】窗口中的【fem-link-i.prt】节点，进入理想化模型环境。3）

5、在工具栏中单击【再分割面】图标，弹出【再分割面】对话框，在图形窗口中单击连杆小孔表面，单击对话框中的【分割几何体】图标，激活了【创建基准平面】图标，单击该图标弹出【基准平面】对话框，在【类型】中设为【YC-ZC平面】命令，在【距离】数值框中输入【75（两孔的中心距）】，单击【确定】按钮回到【再分割面】对话框。4）在图形窗口中单击创建的基准平面，单击【确定】按钮即可将连杆小孔分割为两个半圆柱面，为施加单侧力载荷提供了条件。5）右键单击【仿真导航器】窗口中的【fem-link-.prt】节点，在弹出的快捷菜单中单击【显示FEM】【fem-link。Femt】命令，返回到有限元模型环境。6）单击工具

6、栏中的【更新有限元模型】图标，等待模型网络重新划分完成后，右键单击【仿真导航器】窗口中的【fem-link.femt】节点，在弹出的快捷菜单中【显示仿真】【fem-link.sim】命令，返回到仿真模型环境。（3）定义仿真模型中的边界约束和载荷条件1）单击工具栏中的【约束类型】中的【固定移动约束】命令，弹出【固定移动约束】对话框，在图形窗口中单击连杆大孔内表面，单击【确定】按钮。2）单击工具栏中的【载荷类型】图标右侧的小三角形，单击其中的【力】图标，弹出【力】对话框，默认【类型】为【幅值和方向】，在窗口中单击小孔右侧的内表面，在【指定矢量】中切换为【XC轴】选项，在【力】数值框中输入【8000

7、单位为【N】，单击【确定】按钮，其中，模型边界约束条件和载荷定以后的效果如图所示。（4）求解并确定变形和应力约束的基准1）在【仿真导航器】窗口中右键单击【Solution 1】节点，在弹出的快捷菜单中单击【求解】命令，弹出【求解】对话框，单击【确定】按钮，稍等后完成分析作业，关闭信息窗口，双击出现的【Results】节点，即可进入后处理分析环境。2）在【后处理导航器】窗口中单击【Solution 1】【位移-节点】【X】节点，双击【X】节点并在工具栏中单击【标记开/关】图标，得到该模型在X方向变形位移情况，其云图如图所示。通过动画能观看器变形过程，查看其最大位移值，结合优化设计的要求以及该

8、值大小，可以初步确定模型变形位移的约束条件。3）单击【Solution 1】【应力-基本的】Von-Mises】节点，双击【Von-Mises】节点并在工具栏中单击【标记开/关】图标，得到该模型的Von-Mises应力分布情况，其云图如图所示。从图可以看出，最大应力位于内孔15180号单元，其值为1.99MPa，收外载荷后最大应力没有达到模型材料屈服强度的60%，说明模型的强度在当前边界约束和载荷条件下是足够的。同时，结合优化设计的要求以及该值大小，可以初步确定模型变形最大应力的约束条件，即确定应力约束的上、下限。4）单击工具栏中的【返回到模型】图标，退出【后处理】显示模式；单击工具栏中的【保

9、存】图标，将上述成功的操作结果保存下来；切换到【仿真导航器】窗口，完成计算结果的分析，也为后续优化设计操作提供了约束条件合理的基准值。结构优化分析操作步骤（1）建立优化解算方案 1)单击【Sim-Link.sim】节点，在弹出的菜单中单击【新建解算方案过程】【优化】命令，弹出【优化解算方案】，默认系统选择。2.弹出【优化设置】对话框，如下图，默认【名称】，【优化类型】，然后分别进行设计目标，约束条件和设计变量的定义操作。3）在【优化设置】对话框中单击【定义目标】按钮，弹出图框如下图所示，默认目标对象为【模型】，在图形窗口中选中连杆机构，默认【类型】为【重量】，默认目标为【最小化】，4）在【优化

10、设置】对话框中单击【定义约束】，弹出【约束】对话框，默认类型为【位移】，选择【平移X轴】，默认【限制类型】为【上限】，【限制值】为0.04。5）继续进行【约束】定义,选择【3D对象】，在【类型】中设为【应力】，应用于【面】，单击【VonMises】,单击连杆模型小孔内表面的右侧面，默认类型为【上限】，【限制值】为225，【下限】系统默认为06下面进行【定义设计变量】，单击【特征尺寸】，选择【拉伸11】，单击【特征表达式】中的【p302=8】，【上限】为10，【下限】为7 单击应用7.接着进行【草图尺寸】定义，单击【草图约束】列表框中的【SKETCH-001:草图（9）】，单击【p289=7】选

11、项，上限为10，下限为6，单击确定，完成两个设计变量的定义操作。8.单击【显示已定义的设置】按钮，可的下表，在表中可以查看已经定义的内容，当然还可以根据优化设计的要求，可以对设计目标，条件，和变量进行编辑，添加等。9.修改【优化设置】，对话框中的【最大迭代次数】为10，其它参数值均为默认。（2）优化求解及其结果查看1）右键单击【Setup1】节点，在快捷菜单中单击【求解】命令，如下图 即可提交作业解算。2）稍等完成计算作业，并切换到Microsoft Excel工作程序显示优化结果，其中该表包括【Optimization】,【Objective】,和【Link的表达式】3个工作表格，其中【Op

12、timization】工作表主要显示设计目标设计变量和约束条件迭代过程中的各个数值及其变化情况，如下图：在该表中最后一次迭代的结果即为本模型优化计算的结果。优化的趋势是：中间筋板变厚，两侧筋板变宽。3）单击电子表格中的【Objecive】选项，如下表：可以看出在第6次迭代后结果基本出于平缓了，逐渐收敛于某个重量值。4)单击电子表格的【Objective】选项，如图:可以看出第6次基本趋于平缓，逐渐收敛于某个尺寸值。5）双击出现的【Results】节点，并切换到【后处理导航器】窗口，可以发现在【Sim-Link】节点下面新增了【Setup】及其10个迭代计算子节点，展开第一个迭代计算子节点【Design Cycle1】可以发现相应的字节点名称和【Solution 1】相应的子节点相同，如图：6）单击【Design Cycle1】【位移-节点的】【X】节点，双击【X】节点即可得到第1次迭代后模型在X轴方向上的位移云图；同时也可以查看第10次迭代后模型在X方向上的位移云图。