UGNX高级仿真教程

UGNX高级仿真模块介绍课程一目标：课程一培训，你将：了解高级仿真的分析功能了解高级仿真的文件管理方式学习高级仿真导航器的运用学习高级仿真分析的工作流程使用高级仿真模块建立有限元分析模型第1页/共217页UGNX高级分析的基本情况高级仿真介绍高级仿真模块为富有的有限元分析师提供了全面的有限元模型以及结果可视化的解决方案包含完整的前后处理工具支持全面的仿真分析提供了设计分析及高级有限元分析第2页/共217页有限元分析基本过程1、获得分析模型（零件或装配）2、选择解算器3、理想化模型4、建立有限元模型，包含材料及物理属性等。5、添加边界条件（载荷及约束）6、解算7、后处理结果及报告有限元分析基本过程：第3页/共217页UGNX有限元分析的开放性UGNX有限元分析支持解算器同时，这些有限元软件的模型都可以使用NXNASTRAN进行解算第4页/共217页高级仿真文件结构UGNX有限元分析模型文件包含主模型文件理想化模型文件有限元模型文件解算文件第5页/共217页主模型文件主模型文件主模型后缀名.prt例如：主模型可以是设计零件或者装配，不做模型修改通常在分析过程中主模型不做修改可以是被锁定的第6页/共217页理想化模型文件理想化模型文件理想化模型文件后缀名.prt，通常是主模型文件名加上_fem#_i例如：理想化模型文件由主模型文件获得解算前，使用理想化模型工具修改，你可以不用修改主模型来得到分析模型如果采用自动建立有限元模型和解算模型方式，理想化模型将自动被建立第7页/共217页有限元模型文件有限元模型文件有限元模型文件后缀名.fem，通常是主模型文件名加上_fem#.fem例如：包含网格划分（节点和单元）、物理属性和材料属性可以使用模型整理工具修改几何第8页/共217页解算文件解算文件解算文件后缀名.sim，通常是主模型文件名加上_sim#.sim例如：包含解算方案的建立、载荷及约束、解算控制及输出目的等第9页/共217页有限元模型文件分类的优势UGNX使用四种文件来保存有限元分析数据的优势1、在同一个平台上，我们可以区分实体模型和有限元分析模型2、你可以单独处理有限元模型，而不需要打开主模型，可以节省计算时的系统资源，提高解算速度3、你可以对于一个理想化模型建立多个有限元模型，利于协同工作4、多个有限元模型可以同时被加载进来，加强了后处理5、利于有限元模型的重新利用第10页/共217页有限元分析导航器有限元分析导航器通过导航器中的树状结构，我们可以很方便的查看和管理有限元模型解算文件有限元模型文件理想化模型文件主模型文件解算方案结果第11页/共217页有限元分析导航器有限元导航器中的常用图标及功能解算文件理想化文件有限元文件0D单元主模型文件3D单元1D单元载荷条件2D单元约束条件解算集解算结果解算方案解算工况第12页/共217页有限元分析文件查看有限元导航器中的一个特殊的查看窗口有限元分析文件查看器显示所有加载的模型可以通过双击一个模型文件使之成为当前显示模型可以在这里对理想化模型建立有限元模型和解算模型可以快速切换有限元模型和解算模型第13页/共217页有限元分析工作流程自动工作流程额外工作流程建立有限元模型、解算模型和解算方案手动建立新的有限元模型、解算模型和解算方案（可选）理想化结构几何（可选）理想化结构几何定义材料建立物理属性建立网格收集器网格划分网格划分，指派网格收集器属性（可选）简化或者修复几何体（可选）简化或者修复几何体添加边界条件添加边界条件定义输出控制及参数解算有限元模型解算有限元模型结果后处理结果后处理第14页/共217页在线帮助指南如果需要查看更多信息，可以通过UGCAST中查询更多关于高级仿真的内容第15页/共217页二、模型准备课程二基本内容：1、几何体理想化2、几何体清理3、几何体修复第16页/共217页二、模型准备课程二目标：课程二培训，你将：学习使用工具修改理想化模型的几何体学习使用工具修改理想化模型的几何特征学习使用各种几何体清理工具来简化模型学习使用模型修复工具自动修复几何模型学习使用建模功能来纠正几何模型第17页/共217页几何体理想化通过本课程的学习，你将：学会在网格划分前，使用几何理想化工具简化几何模型第18页/共217页几何体理想化几何体理想化的目的定义网格划分之前移出或者抑制某些特征给模型添加部分特征，比如中心面或者分割模型对理想化模型进行操作几何体理想化和几何体整理的区别：操作的模型文件不一样，几何体理想化是在理想化模型上，几何体整理是在有限元模型上第19页/共217页几何体理想化几何体理想化的工具理想化几何体特征消除几何体提取中心面缝合分割面分割体第20页/共217页几何体理想化理想化几何体使用理想化几何体从一个实体或者实体上的一个区域里移出某个特征，比如模型上小的面、孔或者倒圆，这些小几何特征的模型，尽管它是实际存在的，但是将导致单元数量的额外增加，甚至会产生不理想的单元形状，影响网格化分的质量。选择体选择特征操作：第21页/共217页几何体理想化理想化几何体实体区域通常也可以移出如下小特征：所有直径小于等于10mm的小孔所有半径小于等于5mm的小倒圆第22页/共217页几何体理想化特征模糊几何体使用特征模糊几何体通过移出几何体上的某个面或者面的特征来简化几何体。例如：很快的移出一个几何题上拥有多个面的凸台选择面操作：第23页/共217页几何体理想化分割体使用分割体命令来分割选择的实体。在为复杂的网格划分做准备的时候，该功能特别有用，这有助于将几何体分割成更小、更简单和更易于处理的几何题，以便于特定区域的网格划分，便于用户划分出更好的网格操作：第24页/共217页几何体理想化分割体实体方向建立基准面预览不能扫描的实体第25页/共217页几何体理想化提取中心面使用提取中心面，对一个薄壁实体的两个相对面的中心提取一个连续面的特征来简化一个薄壁实体。中心面建立的方式：1、相对面2、偏置面3、用户自定义第26页/共217页几何体理想化提取中心面第27页/共217页几何体理想化缝合使用缝合工具使两个片体和实体连接到一体。可以被缝和：两个以上的偏体可以缝合成一个简单的偏体，备注：如果这些偏体完全封闭，将缝合成一个实体。两个实体必须具有一个以上的共面。第28页/共217页几何体理想化缝合缝合公差注意：缝合的时候面与面的距离应该小于指定的缝合公差第29页/共217页几何体理想化分割面使用分割面可以使用一个或多个平面、曲线或者边缘上的点来分割若干个面，同时保留其原来实体的相关性。典型用途：一个面上局部受载时，我们可以把受载面分割出来。第30页/共217页几何体理想化分割面第31页/共217页几何体理想化修改特征的理想化工具编辑特征参数抑制特征释放特征主模型尺寸对当前模型的特征进行编辑来修改模型。临时从模型中移出一个或多个特征。特征仍然存在释放被抑制的特征修改理想化模型特征或草图尺寸来做设计变更第32页/共217页几何体理想化理想化模型练习第33页/共217页几何体清理使用模型清理工具栏中的命令对模型进行几何体整理。可以消除网格化分CAD几何上出现的很多问题。几何体清理工具用途：手动消除问题几何，提高网格化分质量建立定义载荷或约束的分界线第34页/共217页几何体清理几何体清理和几何体理想化的区别几何体清理操作对象为有限元模型文件中的多义几何允许你消除网格化分前的CAD问题几何几何题理想化操作对象为理想化模型文件允许你通过抑制和修改额外特征来简化模型第35页/共217页几何体清理模型清理工具栏自动修复几何分割边线分割曲面合并边线合并曲面边线匹配折叠边线面修复几何重定义第36页/共217页几何体清理几何体清理的方法有限元模型文件中完成几何体清理，你可以：在进行2D、3D网格化分时使用软件的自动判定功能进行几何体整理使用自动集合修复工具手动整理模型使用模型清理工具栏中其他的整理工具在几何体清理过程中，软件将消除短的边缘线狭长面几何体上的碎面区域第37页/共217页几何体清理自动修复几何体软件自动判断几何体清理条件手动设定判定条件第38页/共217页几何体清理倒角判定方法在网格划分之前，通过判定倒角，软件会在这些区域建立更好的离散化结构和映射网格。软件自动搜索模型中的倒角面，把这些倒角划分成内侧倒角和外侧倒角1、内侧倒角2、外侧倒角第39页/共217页几何体清理分割边线使用分割边线把一条边线分成两条单独的边线分割边线的目的：一条边线上不同部分拥有不同的边界条件控制一条边线上的单元密度1、网格划分前分割边线2、沿着边线定义更高的单元密度第40页/共217页几何体清理分割曲面使用分割曲面把一条多义面分成两条单独的曲面分割曲面的目的：在分割面上添加一个边线，可以用来添加线载荷分割一个不规则曲面成许多小曲面来定义映射网格恢复一天先前使用合并曲面或者自动修复几何命令移出的边线。第41页/共217页几何体清理合并边线使用合并边线把两条相连的边线合并成一条边线合并边线的用途：建立更大的或者更连续的边界线来划分网格重组先前使用分割边线命令打断的边线第42页/共217页几何体清理合并曲面使用合并曲面把两个拥有公共边界线的单独曲面合并成一个多义面合并曲面的用途：建立更大的面来划分网格重组先前被分割曲面命令分割的曲面第43页/共217页几何体清理边线匹配使用边线匹配可以把两条选择的边线作匹配边线匹配可以让你修复模型中小的缺口和碎面边线匹配可以处理包含自由边的实体第44页/共217页几何体清理折叠边线使用折叠边线可以通过移动边线的端点或边线上的点，来折叠修改一条边线折叠边线可以让你：手动通过折叠他们到一个端点的方式来移出非常小的边线折叠边线到沿着这个边线的点上1、一个非常小的边线2、使用折叠边线命令把边线折叠到线的端点上第45页/共217页几何体清理面修复使用面修复通过实体上自由边的边界形成一个新的面面修复功能的作用：修复软件生成实体几何时形成的破面或碎面建立一个面来填补模型中的空隙1、一个遗失面2、使用面修复来填补第46页/共217页几何体清理几何重定义使用几何重定义功能来恢复几何体到它的初始状态使用几何重定义，你可以：移出使用几何体清理功能对几何体所做的改变，比如分割面、合并边线等命令回到模型的初始状态第47页/共217页几何体清理几何体清理练习第48页/共217页几何体修复几何体修复介绍大多数的模型，我们可以通过几何体理想化和几何体整理来修改几何但是有时，你需要使用建模中的有效工具。例如：你想得再建立有限元模型前得到一个实体模型，但是几何有没有缝合的面或者遗失面。这种情况一般在使用STEP或者IGES转换CAD模型时产生。CAD模型中的一个实体，建立有限元模型是收到警告提示，实体模型有自由边。第49页/共217页几何体修复理解体和面体Body一个面和边线的集合，在模型中，体可以在零件导航器或者工作平面内被选择实体SolidBody一个由完全闭合的曲面和边线构成的集合片体SheetBody一个由不闭合的曲面和边线构成的集合面Face一个区域（曲面）在实体的外表面或者一个片体上通过边线分开的面。如果面被缝合他将和相邻面拥有公共的边线，当不同体上的面被缝合，那么原始的体将被合并曲面Surface几何命令中的一个术语当你在NX中建立一个曲面的同时，也建立了一个面第50页/共217页几何体修复诊断问题你可以通过以下方式诊断几何的问题浏览NX的LOG文件运行片体边界检查检查面的可见性使用零件导航器中的设计浏览第51页/共217页几何体修复NX的LOG文件建立一个有限元模型文件，使用NX的LOG文件来判断几何问题建立有限元模型是产生的几何问题，将被记录在NX的LOG文件中（Help—〉NXLogFile）第52页/共217页几何体修复片体边界检查片体边界检查可以用来判断片体的自由边自由边就是只被一个面使用的边线备注：实体没有自由边第53页/共217页几何体修复面的可见性检查几何体中出现了灰暗类似下图中的面，就说明这个地方几何出现了问题出现了灰暗区域说明这个地方的几何面显示失败第54页/共217页几何体修复设计浏览在零件导航器中，默认的浏览界面是用来显示模型建立过程的建模历程，我们可以改变当前显示到设计浏览，来列出零件中的片体或者实体。设计浏览使用了一个树状的结构来显示模型中所有的体，你可以打开体的扩展来显示它们的生成过程。第55页/共217页几何体修复修复问题一旦确定了问题区域，修复的办法可能和建立标准的特征不一样，而是采用3D曲线和曲面建立功能来修复，例如：采用取消缝合命令来移出体上存在的问题面采用缝合命令缝补体上的缺口面备注：每次修补后需要重复使用片体边界检查第56页/共217页几何体修复3D线框工具我们建立一个面的时候需要先使用3D曲线来定义面的边界，例如：通过建立很多面来，减小一个单一复杂面的复杂性。使用建模模块中的线和曲线工具栏中的工具来建立3D曲线。第57页/共217页几何体修复曲面工具使用建模模块中的曲面工具栏来建立新的曲面通过选择两对曲线或者边线建立一个曲面通过封闭的曲线和边线生成一个曲面使用曲线、参考面或者面来剪除面的一部分剪除或者延伸面第58页/共217页几何体修复增加或移出面先使用线配对，然后使用缝合命令，把片体的边界缝合需要移出一个面的时候，取消和体缝合的面修补曲面，通过使用一个曲面替换体中的另一个曲面来修复体提取体中的曲面或者边线第59页/共217页几何体修复几何体修复练习第60页/共217页三、网格划分课程三基本内容：1、网格划分2、网格设置3、网格收集器4、网格质量检查5、网格连接6、手工单元及节点第61页/共217页三、网格划分课程三目标：课程三培训，你将：学习生成各种3D、2D、1D网格的生成学习各种单元控制功能学习建立网格收集器，并指派材料属性及物理属性学习在解算前检查模型网格质量学习网格配对、接触单元及焊接单元学习手工建立节点单元、修改节点单元、查看单元节点信息等第62页/共217页网格划分网格划分流程简单模型的工作流程复杂模型的工作流程选择或定义使用的材料建立物理属性表并指派材料建立网格收集器并指派材俩和物理属性自动模式的几何体网格划分几何体网格划分并附加到网格收集器中编辑网格收集器的物理属性包含给网格定义一个材料属性检查网格质量检查网格质量第63页/共217页网格划分3D四面体网格划分使用3D四面体网格工具来对一个选择的实体划分三维实体网格可以用来建立一次或者二次的网格可以用来建立支持所有解算器的三维实体网格3D实体网格使用范围一般是铸造件，不推荐薄壁结构零件使用第64页/共217页网格划分3D扫略网格划分使用3D扫略网格划分工具通过对实体上的一个面上网格进行扫略，来生成五面体或者六面体单元第65页/共217页网格划分驱动网格在NX中我们可以用2D网格驱动生成3D网格：1、首先在曲面上生成2D网格2、生成3D网格软件自动以2D网格的节点作为起始点生成3D网格优势：提高网格划分质量第66页/共217页网格划分2D自由网格使用2D自由网格工具来对曲面生成2D的三角形或者四边形网格，生成的单元也叫壳单元。通常用来模拟薄壁结构模型第67页/共217页网格划分2D映射网格使用2D映射网格工具来对拥有三条边或者四条边的曲面生成2D映射网格映射网格或者构造网格和自由网格相比，能够更好的控制网格的分布能更好的划分倒角或者圆柱面等几何形状第68页/共217页网格划分1D网格划分使用1D网格加分工具来对两个点、曲线或者边线进行网格划分通常使用来模拟梁柱、框架结构等钢结构，特别是型钢焊接件1D单元通常包含的内容包括节点、方向、偏置位移和截面第69页/共217页网格划分1D单元截面使用1D单元截面工具来建立1D单元的界面，并且指派截面给划分的1D的杆和梁单元如果截面和单元是相关的，那么改变截面时软件会自动更新单元第70页/共217页网格划分节点显示在分析导航器中对有限元模型使用节点和单元显示对话框，可以修改节点显示的符号和颜色这个显示方法可以让节点显示成星号第71页/共217页网格设置在网格设置中我们将讲到的内容：建立3D四面体或者扫略网格建立2D自由网格和映射网格设置局部单元尺寸设置面上单元尺寸设置面或者网格的单元密度网格设置第72页/共217页网格设置1、高级有限元分析工具栏3D四面体网格划分2、选择需要划分网格的实体3、选择单元类型（一次和二次）4、指定网格已建立的网格收集器5、指定单元长度6、指定小特征公差和倒角处理参数建立3D四面体网格过程第73页/共217页网格设置1、高级有限元分析工具栏3D扫略网格划分2、选择需要能扫略的实体作为一个能够扫略的实体，每个周围面必须是有四个角点的四条边线组成，允许实体带孔3、选择单元类型（一次和二次）4、指定网格已建立的网格收集器5、指定单元长度建立3D扫略网格过程第74页/共217页网格设置1、高级有限元分析工具栏2D自由网格划分2、选择中心面和曲面3、指定单元类型4、选择网格划分的运算法则5、指定网格已建立的网格收集器6、指定单元长度7、指定小特征公差和倒角处理参数建立2D自由网格划分第75页/共217页网格设置1、高级有限元分析工具栏2D映射网格划分2、选择中心面和曲面3、指定单元类型4、指定网格已建立的网格收集器5、指定单元长度6、预览映射网格7、定义角点（如果需要）8、修改局部单元分布（如果需要）建立2D映射网格划分第76页/共217页网格设置使用全局单元长度来控制自由网格和映射网格的单元长度，这个长度近似于单元边长。使用自动单元长度后电脑自动评估这个几何适合的单元长度1、全局单元长度划分2、使用修改了全局单元长度全局和自动单元长度第77页/共217页网格设置使用曲面网格尺寸变化控制滑块来让软件根据曲面的曲率来改变三角形单元的长度尽管全局单元长度定义了全局网格划分长度，我们也同时可以使用曲面网格尺寸变化来根据曲面曲率来改变局部单元长度，这样我们就可以通过在特殊的弯曲区域建立更多的更小的单元来提高这个网格划分的精度。曲面网格尺寸变化1、使用全局单元长度划分2、使用了曲面网格尺寸变化第78页/共217页网格设置使用网格过渡选项来逐渐过渡单元长度从整体单元长度到局部单元长度选择网格过渡，软件将逐步增大每层单元的单元长度知道与定义的全局单元长度匹配如果不选择网格过渡，软件将不在全局单元长度和局部单元长度之间形成单元过渡层网格过渡第79页/共217页网格设置在2D自由网格划分中选择尝试映射选项，可以建立类似映射网格的自由网格。软件会在所有拥有四条边线的曲面甚至圆柱面上尝试建立映射网格。自由映射网格1、自由网格划分四边形单元2、采用了自由映射网格划分的四边形单元第80页/共217页网格设置使用网格控制来控制网格划分的局部边线和曲面的网格密度网格控制：在模型上显示的符号如下图在有限元分析导航器中将列出局部的边线和面的密度控制网格控制第81页/共217页网格设置网格控制第82页/共217页网格设置边上的数量用于指定选择的边线的单元数量，可以给面上每条边线定义不同的网格数量边上的尺寸用于指定选择边线上的单元的近似尺寸面上的尺寸用于指定选择面上的近似的单元尺寸网格控制密度类型1、面上的尺寸预览边线上节点分布2、面上的尺寸控制面上单元大小为1mm第83页/共217页网格设置使用边上的弦公差，软件会跟据曲线的曲率来设置边线上节点的分布弦公差数值不能超过曲线本身的长度备注：曲率越大局部节点数量越多曲率越小局部节点数量越少网格控制密度类型——弦公差注意：直线曲率为零，如果设置边上的弦公差将只生成一个单元，曲线曲率一定，弦公差越小，局部单元数量越多第84页/共217页网格设置使用偏置制定选择边线上节点分布的比率操作将改变一系列节点的位置使得边线上局部区域更加密集，其他区域稍微稀疏一些网格控制密度类型——偏置1、无偏置映射网格2、右边线中心偏置的映射网格划分第85页/共217页网格设置网格划分——〉3D网格划分网格划分——〉2D网格划分网格划分——〉网格控制网格设置练习第86页/共217页网格收集器网格收集器摘要建立网格收集器指派物理属性到收集器指派材料到物理属性表第87页/共217页网格收集器网格收集器网格收集器包含了各种共享同样材料、物理属性和显示属性的各种网格网格指派了网格收集器将继承网格收集器的属性建立网格的时候可以指派网格相应的收集器使用导航器可以浏览和管理网格收集器，网格收集器包含单元类型（0D、1D、2D、3D）第88页/共217页网格收集器网格收集器的用途网格收集器可以通过建立合理的网格分组来帮助你管理模型允许用户通过控制网格收集器的可见性来显示模型的指定区域允许用户在收集器中改变网格的属性第89页/共217页网格收集器网格收集器的建立建立网格收集器可以用过以下方式：划分网格之前，建立一个空的网格收集器并指派属性，网格划分时选择已经存在的网格收集器作为目标收集器划分网格的同时，建立一个网格收集器并且给它指派属性，划分后的网格将指派到这个新的网格收集器划分网格的同时，选择自动指派网格收集器，然后编辑网格收集器并指派属性第90页/共217页网格收集器建立一个空的网格收集器1、点击网格收集器2、指定单元族和收集器类型3、指派物理属性到网格4、网格收集器命名第91页/共217页网格收集器网格划分时间里网格收集器1、点击网格划分工具例如：3D网格2、选择需要网格划分的实体3、使用下列其中一种方法指定网格收集器勾掉自动模式，点击网格收集器，然后指派物理属性和材料到收集器选择自动模式，建立以后去修改物理属性和材料等4、定义保留的网格设置第92页/共217页网格收集器网格划分时间里网格收集器第93页/共217页网格收集器编辑网格收集器如果使用自动模式建立的网格收集器，你需要修改默认的属性和材料属性1、在有限元分析导航器中，右键点击网格收集器，选择编辑2、点击修改选择3、修改默认的材料和物理属性第94页/共217页网格收集器编辑网格收集器修改材料第95页/共217页网格收集器网格收集器替代在有限元解算模型文件中，你可以替代有限元分析文件中指派给网格收集器的物理属性如果有多个有限元解算文件，这种替代可以使你研究出不同物理属性对计算结果的影响。1、在有限元分析导航器中，右键点击网格收集器并且选择编辑属性替代2、用下列一种方式制定物理属性表选择一个不同的物理属性表点新建物理属性建立一个新的物理属性表第96页/共217页网格收集器网格收集器替代新建物理属性第97页/共217页网格收集器物理属性表物理属性表用途储存单元的物理属性数据。物理属性描述了单元的物理结构和特性，比如厚度和集中质量依赖的解算器类型指派材料到物理属性表被指派给一个网格收集器第98页/共217页网格收集器建立物理属性表建立物理属性表的方式：1、在建立或编辑网格收集器的同时建立物理属性表2、使用物理属性表管理器来建立物理属性表，然后指派物理属性表给网格收集器第99页/共217页网格收集器建立物理属性表1、在网格收集器对话框中点击建立物理属性表2、定义物理属性表数值第100页/共217页网格收集器建立物理属性表1、点击物理属性表2、选择物理属性表类型2、点击新建4、输入物理属性表数值（名字、材料等）第101页/共217页网格收集器材料属性所有的网格都必须指派相应的材料材料属性工具允许用户选择和建立材料及材料属性你可以通过以下两种方式指派材料属性到有限元模型：1、指派材料属性到一个网格收集器中的物理属性表中2、指派材料到零件，然后在物理属性表中选择继承第102页/共217页网格收集器指派材料到物理属性表1、建立物理属性表2、在物理属性对话框中选择已经存在的材料点击材料属性工具，建立或选择一个材料第103页/共217页网格收集器指派材料到零件1、设置实体模型到当前2、点击物理属性3、在材料属性对话框中，点击库4、选择需要查询的材料类型，点击OK5、在材料列表中找到材料，点击OK6、选择找到的材料，然后选择实体模型，点击OK这样就指派材料到实体模型了第104页/共217页网格收集器指派材料到零件第105页/共217页网格收集器网格收集器显示属性修改网格收集器显示属性的方式：在有限元分析导航器中，右键点击网格收集器并且选择网格收集器显示设置1、网格12、网格2，同一个网格收集器下，拥有同样的显示颜色第106页/共217页网格收集器网格收集器练习第107页/共217页网格质量检查检查网格质量在有限元分析导航器中，检查网格的状态确认是被更新过的。如果不是，使用更新有限元模型使用有限元模型检查工具检查：单元形状、单元轮廓、节电和2D单元法向检查并删除没有和单元连接的节点，设置节点显示为星号，然后关闭单元显示，这时不被单元使用的节点将被显示出来第108页/共217页网格质量检查单元形状检查使用单元形状检查可以探测到过分扭曲的单元，这些单元会极大的影响计算结果每个类型的单元都有理想的形状，扭曲单元会降低单元质量，增加计算及结果中的错误1、理想单元2、扭曲单元第109页/共217页网格质量检查改善单元形状通过以下方式可以改善扭曲单元：使用单元操作工具栏中的命令，包括分割壳和移动节点使用几何体清理工具修改存在潜在问题的几何分割壳移动节点第110页/共217页网格质量检查阈值使用单元形状检查时，点击阈值，设置单元类型，然后设置每一项的允许的最大值。这些输入的数值依据你需要的分析类型和解算类型指定的指定的环境的精确度第111页/共217页网格质量检查单元轮廓检查单元轮廓的用途：显示2D网格的自由边。显示3D网格的自由面。单元边和单元面检查可以检查出网格划分前模型上存在的问题，可以通过修补网格和重合节点方式来弥补。第112页/共217页网格质量检查节点检查使用节点检查可以探测和合并网格中重合的节点如果模型中存在重合节点，那么解算时，这些重合节点或者刚性连接会出现运动错误如果解算没有结果，可以通过检查*.f06文件查看是不是某个节点位移无限大第113页/共217页网格质量检查2D单元法向检查使用2D单元法向检查来显示和颠倒2D单元的法向方向你可以检查单独面或者单独的单元的法线方向，也可以检查当前零件的全部法线方向一旦你颠倒了单元的法向，软件将自动更新与这个面相连的所有单元的法向。第114页/共217页网格质量检查网格收集器检查使用网格收集器检查网格质量：显示每个网格收集器依次检查网格是否被指派到正确的网格收集器编辑每个网格收集器，检查单元是否被指派了正确的材料和物理属性，确认属性使用了正确的单位。第115页/共217页网格连接单元建立网格配对条件建立边-面连接建立焊接单元建立接触网格第116页/共217页网格连接单元网格配对条件网格配对条件用来把单独的2D或者3D网格通过分界面来连接到一起，软件会确认分界面的连通性。连接装配体中两个单独实体的网格为了更容易的定义接触，在两个面上建立同样的网格第117页/共217页网格连接单元网格配对条件类型粘连重合：粘连不重合：自由重合：第118页/共217页网格连接单元边-面连接边-面连接用来定义一条边和一个平面的连接关系软件将使用刚性连接和多点约束来连接被选择的边倒面上第119页/共217页网格连接单元焊接单元焊接单元利用连接钣金件各层之间的焊接特征用来建立1D的焊接单元，建立焊接单元的方式：电阻焊点焊电阻焊缝焊1、零件带电阻焊点焊2、使用焊接单元建立点焊第120页/共217页网格连接单元接触单元接触单元通过有限个点建立两条边或者两条边的一部分，来建立点与点的连接，接触被定义了间隙单元第121页/共217页网格连接单元曲面接触单元曲面接触单元建立和定义实体的两个面或者不同结构之间的接触单元第122页/共217页网格连接单元网格连接练习第123页/共217页手动网格划分手工建立节点和单元拷贝节点和单元修改节点和单元获取单元和节点信息第124页/共217页手动网格划分手动网格划分使用节点操作和单元操作工具栏来手工建立和修改节点和单元手动修改已经存在的有限元模型的某个区域通过手动的建立独立的节点和单元来建立一个完整的有限元模型节点操作单元操作第125页/共217页手动网格划分建立节点使用建立节点手动在可选择点上建立节点使用节点之间的点在已经存在的节点之间建立新节点，如例图使用线和边上的点手动建立沿着曲线和边线上的节点第126页/共217页手动网格划分拷贝节点移动一组节点到指定的距离绕着一条线或者一个点旋转节点通过一个对称面来对称节点第127页/共217页手动网格划分建立单元建立单元通过选择已经存在的节点来手动建立单元根据解算器和分析类型，选择单元类型指定单元网格收集器选择节点来定义单元第128页/共217页手动网格划分拉伸和旋转单元沿着空间的一个矢量方向拉伸单元边或者面生成新的单元绕着一个轴旋转一个单元边生成2D单元，或者旋转一个单元面生成3D单元第129页/共217页手动网格划分拷贝单元沿相关坐标系或者矢量方向拷贝和移动被选择的单元沿平面镜像并且拷贝单元建立一个对称模型沿矢量方向投影1D或者2D单元到一个面第130页/共217页手动网格划分修改节点位置拖动节点用来动态重定位2D单元节点位置排列节点用来排列一个或多个节点到重合到一条线上修改节点坐标用来相对于一个参考坐标系来移动节点的坐标第131页/共217页手动网格划分修改节点位置拖动节点排列节点修改节点坐标第132页/共217页手动网格划分修改2D单元分割壳用来分割四边形2D单元合并三角形单元用来合并两个可选择相邻的三角形单元形成一个四边形单元移动节点用来重新定位一个2D单元的节点第133页/共217页手动网格划分修改单元连接修改单元连接用一个节点替代单元中的一个节点第134页/共217页手动网格划分管理单元节点工具修改节点编号修改单元编号列表显示单元节点信息删除节点删除单元第135页/共217页手动网格划分管理单元节点工具解除单元锁定，允许单元被更新指派节点的位移坐标系节点的位移坐标系信息第136页/共217页手动网格划分手动网格划分练习第137页/共217页四、添加边界条件课程四基本内容：1、建立边界条件2、边界条件技术运用3、边界条件类型第138页/共217页课程四目标：课程四培训，你将：学习如何在模型上定义载荷、约束等边界条件学习边界条件的各项技术边界条件的管理有限元模型或几何模型边界条件的添加约束冲突学习边界条件的类型载荷约束四、添加边界条件第139页/共217页建立边界条件理解添加在模型上的载荷和约束添加载荷添加约束第140页/共217页建立边界条件包含载荷、约束和有限元模型对象添加边界条件到当前有限元模型可以被添加在几何（面、边线和顶点）或者有限元模型（节点、单元）根据分析类型而异边界条件第141页/共217页建立边界条件常用结构载荷力在几何或者有限元模型上添加力轴承模拟轴承载荷液压力添加静态液压力（需要液体密度和深度）加速度添加移动加速度载荷温度载荷添加温度到几何或者节点第142页/共217页建立边界条件常用热载荷热流量热量通过一个区域的流量热辐射有限元面（面）向实体或者无限空间辐射的热量热源通过单元产生的热量第143页/共217页建立边界条件常用结构约束用户自定义设置六个单独的自由度完全约束完全约束所有6个自由度销轴约束定义一个旋转轴滑块约束X轴的移动被放松，其他全部约束滚轴约束定义一个平面约束和一个方向来模拟滚轴第144页/共217页建立边界条件温度约束温度约束定义几何和节点的温度约束对流添加几何或有限元的对流第145页/共217页建立边界条件有限元模型对象面与面接触定义两个曲面的接触面与面粘合连接两个曲面，使他们之间不发生相对移动初始温度定义几何或有限元的初始温度第146页/共217页建立边界条件建立载荷1、在有限元分析导航其中，右键点击载荷集，选择需要建立的载荷类型2、直接在边界条件工具栏中选择载荷集中的载荷类型第147页/共217页建立边界条件建立约束1、在有限元分析导航其中，右键点击约束，选择需要建立的约束类型2、直接在边界条件工具栏中选择约束集中的约束类型第148页/共217页建立边界条件建立边界条件练习第149页/共217页边界条件技术修改边界条件符号显示使用有限元分析导航器管理边界条件添加基于几何或有限元的边界条件定义边界条件的量级和方向定义边界条件参考坐标系约束冲突第150页/共217页边界条件技术边界条件中的载荷和约束都显示在图形工作区，我们可以修改颜色、线宽和边界条件符号的大小在有限元导航器中，右键点击边界条件选择样式在用户默认设置中设置边界条件的默认设置边界条件显示第151页/共217页边界条件技术在有限元导航器中：边界选项来定义边界条件拷贝边界条件从解算集中移出边界条件重命名边界条件边界条件管理第152页/共217页边界条件技术边界条件添加对象：几何：边线、曲面、顶点和点有限元模型：节点、单元、单元面和单元边基于几何或者有限元模型的边界条件1、添加在多义面上的力2、添加在节点上的位移约束第153页/共217页边界条件技术许多边界条件需要定义量级和方向边界条件的量级和方向1、添加一个沿着-Z方向的力2、添加一个多义面法向的力第154页/共217页边界条件技术高级有限元分析中使用倒的坐标系：全局坐标系工作坐标系局部坐标系节点位移坐标系高级有限元分析坐标系第155页/共217页边界条件技术自动建立永久的不能被删除笛卡尔坐标系为其他坐标系提供参考输出到其它解算器中时将被使用全局坐标系第156页/共217页边界条件技术能在模型空间移动建模操作中参考当建立、确认和检查有限元模型和几何模型时被使用工作坐标系第157页/共217页边界条件技术用户自定义定义基于部件的边界条件时作为参考可以是笛卡尔、圆柱或球形坐标局部坐标系第158页/共217页边界条件技术提供节点的结构自由度的参照系用来定义节点的强迫位移约束默认的是全局坐标系节点位移坐标系第159页/共217页边界条件技术当定义载荷和约束时，可以通过排除对象选项，排除几何或者有限元模型的边界条件定义排除对象1、完全约束一个多义面2、完全约束一个多义面排除多义边第160页/共217页边界条件技术多个约束添加时拥有共享的几何，这时会产生约束冲突建立约束时，软件会自动检查约束冲突，并且会把约束冲突保存在有限元分析导航器中的约束冲突组中约束冲突第161页/共217页边界条件技术边界条件技术练习第162页/共217页边界条件类型添加一个均布或者边-面的力添加一个轴承载荷添加一个用户自定义约束添加一个强迫位移约束添加一个销轴约束第163页/共217页边界条件类型力可以被添加在几何和有限元模型上，添加里的方法有以下几种：量级和方向，通过定义量级和方向来定义一个力法向力，在几何面或者单元面上通过力的量级和正负法向方向来定一个力分力，参考全局或者局部坐标系通过分力的量级来定义一个力边-面，通过面来定义面的一条边线上的力力第164页/共217页边界条件类型1、点击力2、选择类型为分力3、选择几何或者有限元模型来添加力4、设置坐标系为全局或者局部坐标系5、如果是局部坐标系，选择坐标系6、输入每个分力的量级7、定义目标上力的分布添加一个分力第165页/共217页边界条件类型添加边-面力1、点击力2、选择类型为边-面力3、选择施力的边4、选择和这个边相关的面5、输入值剪力平面内的力平面法向力第166页/共217页边界条件类型轴承载荷是力的一个特殊情况通过一个角度，来定义作用在一个圆柱面或者一个圆形边上的区域上的节点的均布力轴承第167页/共217页边界条件类型1、点击轴承2、选择圆柱或圆形几何3、定义载荷作用方向4、输入数值力——载荷的量级角度——载荷作用的区域添加轴承载荷第168页/共217页边界条件类型用户自定义约束你可以自定义六个自由度，每个自由度可以被约束、放松或者给定一个位移值1、点击自定义约束2、设置约束类型3、选择几何或有限元实体4、选择位移坐标系5、如果选择局部坐标系方式，选择坐标系6、设置每一个自由度第169页/共217页边界条件类型强迫位移约束添加一个已知的位移到几何或者有限元实体上1、点击强迫位移约束2、选择约束类型为量级和方向3、选择几何和有限元实体4、指定方向5、输入量级值第170页/共217页边界条件类型添加销轴约束1、点击销轴约束2、选择圆柱面第171页/共217页边界条件类型边界条件类型练习第172页/共217页五、有限元解算及控制课程五基本内容：1、有限元解算模型参数设置2、解算第173页/共217页五、有限元解算及控制课程五目标：课程五培训，你将：学习在解算前检查有限元模型质量学习解算有限元模型学习建立并解算多种有限元工况第174页/共217页模型质量检查解算前检查有限元模型质量第175页/共217页模型质量检查全面检查在有限元文件中，使用有限元模性检查全面的检查以下内容：网格是否拥有必须的物理属性，比如2D网格是否有厚度网格的材料属性是否指派，材料属性是否完全定义解算集合相关需要的边界条件是否定义，解算类型需要的参数是否正确软件将在一个单独的信息窗口中显示检查结果和错误概要。第176页/共217页模型质量检查全面检查第177页/共217页模型质量检查检查边界条件显示每一个边界条件，依次检查他们是否被添加在适当的几何或有限元实体上编辑每一个边界条件来检查数值是否正确重新察看同一个几何上的约束冲突第178页/共217页模型质量检查检查解算集检查解算集属性值，确认输出类型是否正确如果你的模型只有一种主要单元类型并且没有接触，可以在解算方案属性中打开叠代解算全面检查模型后，在提示下打开叠代解算叠代解算第179页/共217页模型质量检查先进行一个线性解算在进行瞬态或者非线性解算之前，可以添加一个重力加速度先做一个线性的解算：检查质量是否正确检查网格连接是否正确检查网格是否能够接触（如果有接触）检查约束是否添加正确第180页/共217页解算解算一个分析模型建立多个解算集第181页/共217页解算完成有限元模型的准备工作，定义有限元网格和边界条件后，我们就可以进行有限元解算了我们可以在设定好解算的重要参数或者输入文件后进行解算，然后后处理，也可以选择写出解算文件，但是不进行解算解算概述第182页/共217页解算保存有限元分析文件的解算方案，包含载荷、约束和有限元模型对象每个解算方案可以包含很多子情况或计算步骤NXNastran结构解算器：载荷被保存在子情况中，约束可以被保存在主解算集中或者子情况中NXNastran热力学解算器：载荷和约束都被保存在子情况中解算方案和子情况第183页/共217页解算解算前检查模型1、在有限元导航器中，选择解算器节点2、右键单击选择全面检查3、察看信息窗口，修复报告中错误第184页/共217页解算解算模型1、在有限元导航器中，选择解算器节点2、右键单击选择解算3、如果需要编辑解算选项，点击编辑解算方案属性4、如果需要编辑解算参数，点击编辑解算参数5、点击OK第185页/共217页解算解算模型第186页/共217页解算解算方案属性解算方案属性定义了解算器的类型，分析类型和解算方案的类型1、打开NXNASTRAN叠代解算器2、打开重要参数列表3、指定输出请求第187页/共217页解算输出请求确定解算输出的数据第188页/共217页解算解算参数解算参数包含解算器的设置1、指定解算器执行的路径2、指定解算器的版本第189页/共217页解算NXNASTRAN结构分析类型和解算方案类型分析类型解算方案类型描述线性静力学线性静力学101-单约束线性静力学101-多约束结构分析解算线性和一些非线性问题例如间隙和接触分析模态分析模态103模态103-响应分析评估固有振型和频率屈曲分析屈曲105确定屈曲载荷和屈曲形态非线性分析非线性106模拟几何或者材料非线性行为第190页/共217页解算NXNASTRAN热分析类型和解算方案类型分析类型解算方案类型描述恒态热传导NLSCSH153模块热分析轴对成热分析NLSCSH153模块分析一个轴对称零件通过定义一个截面网格来进行热分析第191页/共217页解算多个解算方案在一个有限元分析文件中，你可以定义多个有限元解算方案研究由于边界条件或者解算选项对分析结果的影响通过直接拖拽的方式重新利用已经定义在其它解算方案中的边界条件在所有的解算方案中使用同样的材料和物理属性第192页/共217页解算解算练习第193页/共217页六、有限元后处理及报告课程六基本内容：1、有限元结果的后处理2、报告第194页/共217页六、有限元后处理及报告课程六目标：课程六培训，你将：学习使用后处理导航器学习显示结果、动态结果显示、结果曲线显示等学习结果的输入输出学习生成并输出报告第195页/共217页有限元后处理使用后处理导航器选择和显示结果多视窗显示结果云图和标记图显示结果值输入结果动画显示结果建立结果的XY曲线第196页/共217页有限元后处理使用后处理导航器和后处理工具来管理、浏览和审查分析的结果建立单元和节点的云图建立标记图（立方体、球体、箭头和张量标记）建立横截面和分割面浏览显示节点和单元值并输出到文件建立结果数据图表第197页/共217页有限元后处理1、解算前，编辑解算方案属性确认输出请求被选择2、解算模型3、在有限元导航器中，双击结果4、在后处理导航器中，展开分析结果5、双击要显示的结果类型6、展开结果类型并且双击一个分量数据显示解算并浏览结果第198页/共217页有限元后处理使用后处理导航器：浏览和管理结果导航多个结果，包含输入结果导航多个解算方案后处理导航器第199页/共217页有限元后处理在后处理导航器中，可以选择结果类型和分量数据来单独显示结果可以是：一个单独的数据多个分量数据多个分量数据通过不同方式组合显示结果类型和分量数据第200页/共217页有限元后处理UGNX5支持最多9个窗口同时显示后处理结果使用布局管理器工具栏可以控制多视图显示在后处理导航器中也会显示每个视图的节点视图第201页/共217页有限元后处理云图云图可以通过选择的型谱的不同，使用颜色的比例来描绘模型结果值1、光顺云图2、带状云图3、等值线云图4、等值面云图第202页/共217页有限元后处理标记图标记图使用标记符号来显示单元或者节点的结果量级和方向，例如气流的流量和矢量方向立方体和球体描述结果的量级箭头描述结果矢量方向张量标记描述张量结果第203页/共217页有限元后处理变形结果显示中可以体现变形或者不变形显示变形可以更明显的显示变形的趋势第204页/共217页有限元后处理分割面分割面显示被用来显示部分或者分割截面的结果分割面显示对于实体模型内部的结果分布和方向的可视化非常有用第205页/共217页有限元后处理确切结果确切结果可以用来探测和显示单元或者节点的确切的结果信息打开和关闭标记可以用来显示结果的最大值和最小值第206页/共217页有限元后处理输入结果UGNX5支持其他软件的结果文件的后处理可以输入其他的结果文件到有限元导航器中或者后处理导航器中文件类型包含：.op2(NASTRAN).rst(ANSYSStructural).rth(ANSYSThermal).fil(ABAQUS).unv(I-DEASresultsfile).bun(I-DEASBunfile)第207页/共217页有限元后处理动画显示结果输出动画第208页/共217页有限元后处理曲线结果建立XY坐标曲线来显示当前视图的结果第209页/共217页有限元后处理有限元后处理练习第210页/共217页报告生成一个包含模型数据的报告输出报告到HTML文件添加结果或模型图片到报告第211页/共217页报告建立报告报告是HTML文档，包含1、标题2、多个章节，包含分析的过程3、GIF图片建立报告第212页/共217页报告使用输出报告可以将报告输出成一个HTML文件或者窗口文件输出报告第213页/共217页报告在有限元导航器中，在报告扩展栏中，右键单击Images，然后选择快照，也可以调整好拍摄的位置，双击Images添加图片到报告第214页/共217页报告报告练习第215页/共217页结束谢谢！第216页/共217页感谢您的观看！第217页/共217页