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CATIA教程

CATIA有限元分析计算实例

时间:2015-04-01 13:44:30   作者:   来源:   阅读:3926   评论:0

CATIA有限元分析计算实例

11.1例题1 受扭矩作用的圆筒

11.11划分四面体网格的计算

1)进入【零部件设计】工作台

启动CATIA软件。单击【开始】【机械设计】【零部件设计】选项,如图111所示,进入【零部件设计】工作台。

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图11-1    单击【开始】【机械设计】【零部件设计】选项

单击后弹出【新建零部件】对话框,如图11-2所示。在对话框内输入新的零件名称,在本例题中,使用默认的零件名称【Part1】。点击对话框内的【确定】按钮,关闭对话框,进入【零部件设计】工作台。

2)进入【草图绘制器】工作台

在左边的模型树中单击选中【xy平面】, 如图11-3所示。单击【草图编辑器】工具栏内的【草图】按钮CATIA有限元分析计算实例,如图11-4所示。这时进入【草图绘制器】工作台。

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图11-2    【新建零部件】对话框

图11-3    单击选中【xy平面】

 

3)绘制两个同心圆草图

点击【轮廓】工具栏内的【圆】按钮CATIA有限元分析计算实例,如图11-5所示。在原点点击一点,作为圆草图的圆心位置,然后移动鼠标,绘制一个圆。用同样分方法再绘制一个同心圆,如图11-6所示。

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图11-4    【草图编辑器】工具栏

图11-5    【轮廓】工具栏

下面标注圆的尺寸。点击【约束】工具栏内的【约束】按钮CATIA有限元分析计算实例,如图11-7所示。点击选择圆,就标注出圆的直径尺寸。用同样分方法标注另外一个圆的直径,如图11-8所示。

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图11-6    两个同心圆草图

图11-7    【约束】工具栏

双击一个尺寸线,弹出【约束定义】对话框,如图119所示。在【直径】数值栏内输入100mm,点击对话框内的【确定】按钮,关闭对话框,同时圆的直径尺寸被修改为100mm。用同样的方法修改第二个圆的直径尺寸为50mm。修改尺寸后的圆如图11-10所示。

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图11-8    标注直径尺寸的圆草图

图11-9    【约束定义】对话框

4)离开【草图绘制器】工作台

点击【工作台】工具栏内的【退出工作台】按钮CATIA有限元分析计算实例,如图11-11所示。退出【草图绘制器】工作台,进入【零部件设计】工作台。

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图11-10              修改直径尺寸后的圆

图11-11              【工作台】工具栏

5)拉伸创建圆筒

点击【基于草图的特征】工具栏内的【凸台】按钮CATIA有限元分析计算实例,如图11-12所示。弹出【凸台定义】对话框,如图11-13所示。在【第一限制】选项组内的【长度】数值栏内输入50mm,点击对话框内的【确定】按钮,生成一个圆筒体,如图11-14所示。在左边的模型树上出现【填充器.1】元素。

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图11-12              【基于草图的特征】工具栏

图11-13              【凸台定义】对话框

6)对零件赋予材料属性

在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】,如图11-15所示。点击【应用材料】工具栏内的【应用材料】按钮CATIA有限元分析计算实例,如图11-16所示。先弹出一个【打开】警告消息框,如图11-16所示,这是因为使用简化汉字界面,但没有相应的简化汉字材料库造成的,点击警告消息框内的【确定】按钮,关闭消息框。弹出【库(只读)】对话框,如图11-18所示。点击【Metal】(金属)选项卡,在列表中选择【Steel】(钢)材料。点击对话框内的【确定】按钮,将钢材料赋予零件。

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图11-14              拉伸创建的一个圆筒体

图11-15              选中的零件名称【Part1

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图11-16              【应用材料】工具栏   图11-17              【打开】警告消息框

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图11-18              【库(只读)】对话框

如果对软件内钢铁材料的属性不了解,可以查看定义的材料属性,也可以修改材料属性参数。在左边的模型树上双击材料名称【Steel】,如图11-19所示。弹出【属性】对话框,如图11-20所示。

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图11-19              材料名称【Steel      图11-20              【属性】对话框

 

7)进入【Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)工作台

点击菜单中的【开始】【分析与模拟】Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)选项,如图11-21所示。点击后进入了【高级网格划分工具】工作台。进入工作台后,生成一个新的分析文件,并且弹出一个【新分析算题】对话框,如图1122所示。点击后,在对话框内选择【Static Analysis】(静态分析算题),然后点击【确定】按钮。

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图11-21              【开始】【分析与模拟】Advanced Meshing Tools】(高级网格划分工具)选项

点击【Meshing Method(网格划分方法)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】(Octree 四面体网格划分)按钮CATIA有限元分析计算实例,如图1123所示。需要在【Meshing Method(网格划分方法)工具栏内点击中间按钮的下拉箭头才能够显示出【Octree Tetrahedron Mesher】(Octree 四面体网格划分)按钮CATIA有限元分析计算实例

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图11-22              【新分析算题】对话框    图11-23              Meshing Method(网格划分方法)工具栏

在图形区左键点击选择圆筒三维实体模型,如图1124所示。选择实体后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesher】(Octree 四面体网格划分器)对话框,如图11-25所示。

点击【Global】(全局)选项卡,在【Size】(尺寸)栏内输入5mm作为网格的尺寸;点击选中【Absolute sag】(绝对垂度)选项,在该数值栏内输入0.5mm;在【Element type】(单元类型)选项区内选中【Paraboic】二次单元。点击对话框内的【确定】按钮,完成设置,关闭对话框。

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图11-24              选择圆筒三维实体模型

图11-25              OCTREE Tetrahedron Mesher】(Octree 四面体网格划分器)对话框

在左边的模型树上右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素,如图11-26所示。在弹出的右键快捷菜单中选择【Update Mesh】(更新网格)选项,如图11-27所示。程序开始划分网格,划分后的四面体网格如图11-28所示。

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图11-26              右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素

图11-27              选择【Update Mesh】(更新网格)选项

8)进入【Generative Structural Analysis】(创成式结构分析)工作台

点击主菜单中的【开始(S)】【分析与模拟】Generative Structural Analysis】(创成式结构分析)选项,如图11-29所示,进入【创成式结构分析】工作台。

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图11-28              划分后的四面体网格

图11-29              点击【开始(S)】【分析与模拟】Generative Structural Analysis】(创成式结构分析)选项

9)指定3D属性

点击【Model Manager】(模型管理器)工具栏内的【3D Property】(三维属性)按钮CATIA有限元分析计算实例,如图1130所示。点击后弹出【3D Property】(三维属性)对话框,如图11-31所示。在左边的模型树上点击选择【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素,点击对话框内的【确定】按钮,关闭对话框,将3D属性指定到三维零件上。

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图11-30              Model Manager】(模型管理器)工具栏

图11-31              3D Property】(三维属性)对话框

10)设置固支边界条件

点击【Restraints】(约束)工具栏内的【Clamp】(固支)按钮CATIA有限元分析计算实例,如图1132所示。在图形区选择圆筒体的一个底面,如图1133所示。弹出【Clamp】(固支)对话框,如图11-34所示。点击对话框内的【确定】按钮,对圆筒体的一个底面增加了固支约束。

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图11-32              Restraints】(约束)工具栏

图11-33               

图11-34              Clamp】(固支)对话框

11)对圆筒施加扭矩

点击【Loads】(载荷)工具栏内的【Moment】(扭矩)按钮CATIA有限元分析计算实例,如图1135所示。弹出【Moment】(扭矩)对话框,如图1136所示。在【Moment Vector】(扭矩分量)选项区内的【Z】数值栏内输入100Nxm,即设置扭矩z方向的分量为100Nxm。在图形区点击选择圆筒的内表面,如图1137所示,即设置内表面上的扭矩为100Nxm。点击对话框内的【确定】按钮,关闭对话框。

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图11-35              Loads】(载荷)工具栏

图11-36              Moment】(扭矩)对话框

同理,用同样的方法设置圆筒的外表面,对外部施加相反方向的扭矩,即要把z方向的扭矩设置为-100Nxm。设置完成后,显示的模型如图1138所示。

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图11-37               

图11-38              添加两个扭矩和固支约束后的模型


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