PROE50_Mechanica模块基本操作

1、Pro/E5.0 Mechanica模块基本操作模块基本操作黄雄2011.09zpofrp 2013-10-27目的目的熟悉Pro/E5.0 Mechanica模块基本操作过程。zpofrp 2013-10-27主要内容主要内容MechanicaMechanica模块简介模块简介分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤常用结构分析常用结构分析：静态、模态、失稳、疲劳、标准、敏感度与优化分析热力学分析热力学分析：稳态、瞬态分析结构结构- -热耦合分析热耦合分析总结总结zpofrp 2013-10-27Mechanica模块简介模块简介 借助该模块，我们可直接计算应力、挠度、频率、热传递路径以

2、及其它因子。这些因子可表明模型在测试实验室或真实环境中如何工作，进而使设计师能够模拟模型的物理行为，并了解和改进设计性能。 Mechanica 分为两个模块，即结构模块（Structure）和热模块（Thermal）。 Structure侧重于模型的结构完整性，而Thermal用于评估热传递特性。zpofrp 2013-10-27Mechanica模块简介模块简介 Mechanica 具有两种模式 - 集成模式和独立模式。 1.在集成模式下，所有 Mechanica 功能都在Pro/ENGINEER 内执行。 2.在独立模式下，在单独的用户界面中工作，根据导入的几何或使用 Mechanica

3、几何创建工具创建的几何来开发模型。 两者对比：集成模块便捷易懂；独立模式功能强大，界面仿专业分析软件（ANSYS、ABAQUS）。 zpofrp 2013-10-27Mechanica模块简介模块简介进入模块： “应用模块”-“Mechanica(M)”。勾选表示免费试用版本子模块：结构、热勾选表示接入ANSYS等专业有限元分析软件关系到网格划分方式，一般情况接受默认值zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤基本流程基本流程：zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、建立模型一、建立模型简化模型简化模型分配材料分配材

4、料模型理想化模型理想化施加载荷、约束施加载荷、约束建立接触区域建立接触区域 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、建立模型一、建立模型简化模型简化模型 目的：隐含或删除与分析无关的特征或几何，从而加快分析运行速度。 常用处理方法： 1.隐含对模拟影响不大的特征，如外观倒角、圆角、小孔、槽等。 2.对称特征处理。 3.去除模型里对分析不恰当的部分。zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、 建立模型建立模型分配材料分配材料 将库中的材料分配给模型。 单击图标 ，系统弹出“材料指定”对话框。zpofrp 201

5、3-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤模型中材料的名称Compents(部件)、Volumes(体积块)当前选取的模型对象材料名称一般情况接受默认值，系统默认为各向同性材料zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、建立模型一、建立模型模型理想化模型理想化 （1）创建壳 （2）创建壳对 （3）创建梁 （4）创建弹簧 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型模型理想化模型理想化 （1）创建壳 当模型的厚度远小于它的长和宽时（参考值：长、宽10*厚），就可以使用该工具对模型进行简

6、化。 单击图标 ，系统弹出“壳定义”对话框。zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤名称Simple(简单)、Advanced(高级)Individual(单一): 单个曲面Boundary(边界):整个模型曲面Intent(目的)：多个曲面集合此后对话框中，含义皆类同。要选取的曲面对象厚度分配材料zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型模型理想化模型理想化 （2）创建壳对 单击图标 ，系统弹出“壳对定义”对话框。zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤Co

7、nstant(常数)、Multi-Constant(多个常数)接受默认值选取曲面对象接受默认值分配材料接受默认值zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型模型理想化模型理想化 （3）壳与壳对的注意事项 1. 在集成模式下，Mechanica不允许使用部分是实体，部分是薄壳的混合模型。 2. 壳对：一般建立几何时必须是块（体），不需要输入厚度。 3. 壳：一般建立几何时是面，需要指定厚度。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型模型理想化模型理想化 （4）创建梁 轴向尺寸远

8、大于其它方向尺寸的单元类型。 单击图标 ，系统弹出“梁定义”对话框。zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤为梁指定几何图元并在模型中选取相关的几何图元指定梁载荷坐标系的 XY 平面的方向定义相对于WCS的偏距、与X轴的旋转角度指定要在各个梁端点释放的自由度选取梁截面类型zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型模型理想化模型理想化 （5）创建弹簧 用于简化对象之间线性的弹力与扭矩。 单击图标 ，系统弹出“弹簧定义”对话框。 注意： 弹簧连接的两对象必须是处于不完全约束状态，其自由度与弹簧保持一致

9、。zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤胡克定律的系数K值zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （1）创建力/力矩载荷 （2）创建压力载荷 （3）创建承载载荷 （4）创建重力载荷 （5）创建离心载荷 （6）创建温度载荷 （7）创建位移约束zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （1）创建力/力矩载荷 向模型添加力、力矩。 单击图标 ，系统弹出“力/力矩载荷”对话框。 zp

10、ofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤载荷名称载荷集名称载荷施加对象力载荷力矩载荷zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （2）创建压力载荷 向模型中平面施加压力载荷。 单击图标 ，系统弹出“压力载荷”对话框。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤点击“高级”可以自定义的zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （3）创建承载载荷 向模型

11、的曲面和曲线施加力载荷。 单击图标 ，系统弹出“承载载荷”对话框。 注意： 只能在3D模型中选择曲面和曲线，不支持平面和直线。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （4）创建重力载荷 对模型施加重力载荷，即重力加速度。 单击图标 ，系统弹出“重力载荷”对话框。 标准重力为9.81m/s2。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤施加力的方式zpofrp 2013-10-27分析模型的

12、基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （5）创建离心载荷 对模型设计角速度、角加速度，使模型产生一个离心载荷。 单击图标 ，系统弹出“离心载荷”对话框。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （6）创建温度载荷 对全局模型指定温度变化时，可以添加上全局温度载荷。 单击图标 ，系统弹出“全局温度载荷”对话框。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基

13、本方法步骤模型实际温度环境温度zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型施加载荷、约束施加载荷、约束 （7）创建位移约束 对模型中点、线、面进行约束。 单击图标 ，系统弹出“约束”对话框。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤选取点、线、面约束方式自由、固定、定角旋转自由、固定、定距偏移zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型建立接触区域建立接触区域 （1）创建刚性连接 （2）创建紧固件连接 zpofrp 2013-10-27分析模

14、型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型建立接触区域建立接触区域 （1）创建刚性连接 在选取的点、线、面两对象之间创建刚性连接。 单击图标 ，系统弹出“刚性连接定义”对话框。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤简单高级zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤一、一、建立模型建立模型建立接触区域建立接触区域 （2）创建紧固件连接 在两个组件之间创建并且仿真螺栓连接。 单击图标 ，系统弹出“紧固件连接定义”对话框。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤B

15、olt(螺栓)、Screw(螺母)勾选表示紧固件具有固定旋转自由度勾选表示紧固件要承载剪应力载荷勾选表示紧固件要承受预紧力载荷zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤 二、分析模型二、分析模型建立分析建立分析运行分析运行分析获取结果获取结果 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤 二、分析模型二、分析模型建立分析建立分析 （1）创建静态分析 模拟模型结构的刚度和强度，根据约束和载荷条件计算模型的应力和应变。 1.单击图标 ，系统弹出“分析和设计研究”对话框。 2.单击“文件”-“新建静态分析”。 zpofrp 201

16、3-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤名称必要说明约束集载荷集收敛方法：1.Single-Pass Adaptive(单通道自适应)2.Multi-Pass Adaptive(多通道自适应)3.Quick Check(快速检查)zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤二、分析模型二、分析模型运行分析运行分析 1.选取一分析项，单击图标 ； 2. 弹出“问题”对话框，点选“是” ； 3.弹出“问题”对话框，点选“是”。 zpofrp 2013-10-27分析模型

17、的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤二、分析模型二、分析模型运行分析运行分析 4.系统计算结束，即弹出“诊断”结果，单击“关闭”； zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤二、分析模型二、分析模型运行分析运行分析 5.“分析和设计研究”对话框中的“绿勾”表示该项分析已成功完成。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤二、分析模型二、分析模型获取结果获取结果 1.单击“分析和设计研究”对话框上的图标 ； 2.弹出“结果窗口定义”对话框，设置各选项，单击“确定并显示”。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方

18、法步骤分析模型的基本方法步骤X轴XY平面XZ平面常用量zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤条纹图形向量模型zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤三、优化模型三、优化模型新建标准设计研究新建敏感度设计研究新建优化设计研 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤三、优化模型三、优化模型新建标准设计研究 通过对模型中的设计参数进行设置，分析其对模型性能的影响情况。 1.单击“分析和设计研究”对话框：“文件”-“新建标准设计研究”。 2.其余步骤如“运行分析”“获取结果”均前述相同。

19、 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤选取先前已完成的分析从模型选取尺寸从模型选取参数删除行zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤H=0.6mm时，DMAX=0.48H=0.4mm时，DMAX=1.56zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤三、优化模型三、优化模型新建敏感度设计研究 在优化设计前，需要对设计参数进行筛选。通过筛选，确定对优化目标函数影响最大的设计参数。敏感度分析可以完成参数筛选工作，为进一步的优化奠定基础。 1.单击“分析和设计研究”对话框：“文件”-“新建

20、敏感度设计研究”。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤选取先前已完成的分析从模型选 取尺寸一定要勾选，以确保系统计算准确性关系到系统计算量与时间设置变化范围：一定要确保模型再生时不会发错误zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤点选某一变量，查看其对模型的影响选取测量值Y轴最大位移zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤当H从0.3增加到0.6时，Y轴最大位移从3.6降到0.48zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤三、优化模型三、优化

21、模型新建优化设计研究 优化设计是一种寻找最佳设计方案的技术。它是由用户指定研究目标、约束条件和设计参数等。然后，在参数的指定范围内求出可满足研究目标和约束条件的最佳解决方案。 1.分析前，先新建 “模拟测量”值(“插入”-“模拟测量”)。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤三、优化模型三、优化模型新建优化设计研究 2.新建优化分析，并运行。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤选择板厚变量两次选择自定义的设计目标zpofrp 201

22、3-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤三、优化模型三、优化模型新建优化设计研究 3.单击“分析和设计研究”对话框：“信息”-“优化历史”。 4.系统会弹出两个对话框，接受默认到底。 zpofrp 2013-10-27分析模型的基本方法步骤分析模型的基本方法步骤位移云图的最大位移量与设计目标一致zpofrp 2013-10-27常用结构分析常用结构分析创建模态分析创建失稳分析创建疲劳分析 zpofrp 2013-10-27常用结构分析常用结构分析创建模态分析创建模态分析 模拟模型在受到约束的情况下，计算在自然频率下的模型形态。 也就是说，研究模型的动力特性，主要涉及两点：频率

23、与振型。 从小到大，依次计算4个频率点“应力”默认不勾选zpofrp 2013-10-27常用结构分析常用结构分析创建失稳分析创建失稳分析 模型在载荷作用下是如何发生变形的，以及变形的大小等。 特别适用于杆类零件的临界状态分析。 必须先创建一个静态分析zpofrp 2013-10-27常用结构分析常用结构分析创建疲劳分析创建疲劳分析 对零件的疲劳特征进行评估和预测是否发生疲劳破坏。 勾选“计算安全系数”必须先创建一个静态分析zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建稳态热分析创建瞬态热分析进入热分析界面。 1）直接进入：“应用程序”-“Mechanica(M)”。 2）从结构分

24、析转入热分析： “编辑”-“Mechanica(M)模型设置” zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 稳态分析用于分析稳定的热载荷对系统或部件的影响。通常在进行瞬态热分析以前，需要进行稳态分析用于确定初始温度分布。稳态热分析还可以通过有限元计算确定由于稳定的热载荷引起的温度、热梯度、热流率、热流密度等参数。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 1.创建热力载荷 单击图标 ，系统弹出“热载荷”对话框。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 3.创

25、建边界条件 边界条件相当于结构分析中的约束。 单击图标 ，系统弹出“对流条件”对话框。 环境温度zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 3.创建边界条件 或者，单击图标 ，系统弹出“规定温度”对话框。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 3.创建稳态分析 1）单击图标 ，系统弹出“分析和设计研究”对话框。 2）“文件”-“新建稳态热分析”。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 3.创建稳态分析 3）系统弹“稳态热分析定义”对话框。zpofrp

26、2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度稳态分析创建温度稳态分析 3.创建稳态分析 4）运行分析，并获取结果。zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析温度通量梯度P级zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度瞬态分析创建温度瞬态分析 稳态分析用于计算一个系统的随时间变化的温度场及其他热参数。在工程上一般用瞬态热分析计算温度场，并将之作为热载荷进行应力分析。瞬态热分析的基本步骤与稳态热分析类似。主要的区别是瞬态热分析中的载荷是随时间变化的。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度瞬态分析创建温度瞬态分析 1.创建瞬态分析定义。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度瞬态分析创建温度瞬态分析 2.运行分析，并获取结果。 点选TMAX，见说明项zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温度瞬态分析创建温度瞬态分析 3.查看结果。 zpofrp 2013-10-27热力学分析热力学分析创建温