ProEMechanica有限元分析入门教程

1、 Pro/EMechanica有限元分析入门教程一、进行Mechanica分析的步骤：1）建立几何模型:在Pro/ENGINEER中创建几何模型。2）识别模型类型:将几何模型由Pro/ENGINEER导入Pro/MECHANICA中，此步需要用户确定模型的类型，默认的模型类型是实体模型。我们为了减小模型规模、提高计算速度，一般用面的形式建模。3）定义模型的材料属性。包括材料、密度、弹性模量、泊松比等。4）定义模型的约束。5）定义模型的载荷。6）有限元网格的划分：由Pro/MECHANICA中的AutoGEM（自动网格划分器）工具完成有限元网格的自动划分。7）定义分析任务，运行分析。8）根据设计

2、变量计算需要的项目。9）图形显示计算结果。二、下面将上述每一步进行详解：1、在Pro/ENGINEER模块中完成结构几何模型后，单击“应用程序”“Mechanics”，弹出下图所示窗口，点击Continue继续。弹出下图，启用MechanicsStructure。一定要记住不要勾选有限元模式前面的复选框，最后确定。2、More，选取材料Name为材料的名称；References参照Part(Components)零件/组件/元件Volumes体积/容积/容量；Properties属性Material材料；点选后面的More就可以选择材料的类型MaterialOrientation材料方向，金属

3、材料或许不具有方向性，但是某些复合材料是纤维就具有方向性，可以根据需要进行设置方向及其转角。点选0K,材料分配结束。3、定义约束1):位移约束点击紀出现下图所示对话框，Name约束名称NumberofSet约束集名称，点击New可以新建约束集的名称。Reference施加约束时的参照，可以是surfaces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）CoordinateSystem选择坐标系，默认为全局坐标系Translation平动约束（Free为自由，fixed为固定，Prescribed为指定范围）Rotation旋转约束单位为度 # Individual单独的、孤立

4、的SurfOptions面选项PartBoundary零件的选择。点击0K结束。2)纟紀对称约束点击纟紀出现下图所示对话框,Name约束名称NumberofSet约束集名称，点击New可以新建约束集的名称。Type约束类型有Mirror（镜像）和Cyclic（循环）对称两种类型Reference施加约束时的参照，可以是surfaces（面）、curves（曲面）、points（点）等,点击0K结束。4、定义载荷集中力或力矩载荷分布力载荷轴承力籤荷重另聂荷离心力载荷热载福1加载集中力或力矩，点击*，出现Name基本载荷工况名称NumberofSet载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。Re

5、ference施加载荷时的参照，可以是surfaces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）等Properties选择坐标系，默认为全局坐标系Advanced点击该按钮后，可以选择载荷的加载方式，可以加载载荷总值，也可以在每单位面积或点上加载；载荷的大小可以用函数来控制，使得载荷的施加非常方便。Distribution分布TotalLoad总载荷ForcePerUnitLength单位长度载荷AtPoint载荷作用于一点SpatialVariation空间变化Uniform均匀分布FunctionofCoordinates使用函数分布InterpolatedPoint

6、Loads使用插值定义分布，在SurfaceLoad中无此选项Force为力，Moment为力矩2）仔加载分布力，点击库，出现Name基本载荷工况名称NumberofSet载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。Reference施加载荷时的参照，只能选择surface（面）Advanced点击该按钮后，可以选择载荷的加载方式。可以均匀加载，可以用函数加载，也可以通过外部.fnf格式的文件加载Value为加载的值3）轴承载荷Name基本载荷工况名称NumberofSet载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。BearingHoleHole/Pin为孔或销钉（注：圆孔不能够定义力矩）4）

7、D1加载重力载荷，点击D1,出现下图对话框,Name重力载荷名称NumberofSet载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。CoordinateSystem选择坐标系，默认为全局坐标系Acceleration定义重力加速度方向及大小5）离心载荷Name离心载荷名称NumberofSet载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。RotationOriginandCoordinateSystem旋转原点和坐标系的选择，默认为全局坐标系AngularVelocity角速度大小及方向AngularAcceleration角加速度方向及大小6）热载荷Name离心载荷名称NumberofSet载荷

8、集名称，点击New可以新建约束集的名称ReferenceTemperature参照温度是模型未受力或自由状态时的环境温度。5、定义idealizations1）0:壳单元点击，弹出下图所示窗口,Name壳单元名称TypeSimple（简单）和Advanced高级两种类型，高级中可以定义材料方向Reference定义壳单元时的参照Surfaces（面）Properties属性Thickness为理想化的厚度Material材料定义同材料分配一样。2）回：梁点击0,弹出下图所示窗口Name梁单元名称Type默认为梁单元Reference定义壳单元时的参照PointPoint点到点PointSurf

9、ace点到面Point-Edge点到边Chain(Feature./patternofPoint)特征链Edge/Curve边/曲线Point-Pointpairs点到点对Materials梁单元的材料Properties定义梁单元的Y轴方向Section截面Orientation方向Release自由度限制Section右侧的More可以对截面进行编辑，使用截面定义对话框的Type下已有的形状并输入参数即可满足大多数的需要，特殊情况可以用草绘直接定义，Orientation使用此功能可以定义截面的OrientationAngle（旋转角度）及Beam与参照之间的Offsets（偏距） # #

10、ShapeOrigin图形原点 # #sys修剪中心与活动的坐标系有关ShearCenterWithrespectRelease自由度限制tothebeamactioncoordinator # # # #Translation位移Rotation旋转 # #3）弹簧 # Name弹簧名称Reference参照，可以是Point-Point（点到点）Point-surfaces（点到面）、pointsedges（点到边）Point-Pointpair点对等Type类型有simple（简单）和advance（高级）及Toground（大地）Properties为弹簧的属性Extensionals

11、tiffness弹力系数。TorsionalStiffness扭力系数4）质点：在只考虑重力而可以忽略形状时，就使用Mass对模型进行简化assDefinition.1X11N：=uneMassiJLhtererLCHEFoint(s)k|NotSelectedTypeSimple0.riupHI1.1lassjr|OK|Cancel在类型为Simple时可以直接输入质量大小。类型为Advance时，可以选取已定义的Mass属性或点击More按钮创建新的质量属性，可以定义惯性矩MomentofInertiaComponent为元件/组件6、定义连接形式1）口:连接形式点击，出现下图所示窗口Na

12、me连接形式名称Type连接类型有固结、自由、接触Reference定义连接时的参照，可以是Surface-Surface（面和面）之间连接，也可以是PartPart（零件和零件）之间连接2）1C：刚性区域点击01弹出下图所示窗口Reference定义连接时的参照，可以是Points（点）Edges/Curves（边和曲面）Surface（面）刚性区域可以模拟铰轴连接，代替ALGOR、ANSYS中杆梁组合模拟铰轴的形式。3）焊接连接类型有EndWelds端面焊接（通过选取两面创建）SurfaceSurface面到面PerimeWelds周边焊接（选取两曲面及边线创建）SpotWelds点焊缝（

13、通过选取两曲面及点创建）Point为选取的点，Diameter为点焊的直径大小Material为材质4）WeightedLink连接是一个内插约束元素，该元素将在一个单一来源节点上取得质量和载荷，然后再将它们分配到一个集中的目标节点上。A、受力连接将以平衡的方式来分配质量和载荷，B、受力连接将帮助我们控制通过分配到目标结点全局群组上的自由分配C、受力连接将仅有一个来源点，该来源结点将跟随目标结点群组而运动。0KeightedLin,WeightedLinklC：=LTLcelDependerLtSideF0intSelectedIrLileperLilentSidePoint(s)菜单管理器S

14、IMSELECTSingleFentureF：QtternIndependentside独立的边：参照，可以是surfaces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）dependentside依赖的边（Point点）5、ContactDefinition接触连接即为：SurfaceSurface面与面的接触6）紧固件连接；紧固件（Fastener）连接将以加入两个组件来模仿螺栓或螺丝连接，使用紧固件连接可以在组件以载荷路径来模拟各个螺栓或螺丝所能载荷的量。紧固件连接无法再有限元和Thermal模块中使用。Ed赵卫I热J咽SeiectedProperti已三ji：jJTi

15、t：termmJ:mterial三v|M贏:enerDefinitionFener1RefererLceEBolt41举2ofKoIhe)SimpleReference：bolt（edgesofholes）螺钉（孔的边缘）Bolt（pointofsurface）面上的点Screw（edgesofholes）螺丝钉（孔的边缘）Type:Simple（简单）将使用指定的材料和轴直径来创建紧固件。系统根据有关零件固定分离（即保证零件不互相贯穿）、旋转等不同的假设，以及单一的规格等所有紧固件的特征来开发的。Diameter直径的大小Advanced（高级）如下图：Stiffness刚度条件;A、Usi

16、ngmaterialanddiameter使用材料（material）和轴直径（diameter）FixRotation固定选装carriesshear是否包含剪力FixSeparation固定分离Automatic自动on开Off关Includespreload是否包含预载荷B、UsingspringstiffnessProperty使用弹簧的刚度特性SpringProperty弹簧属性FixSeparation固定分离Automatic自动on开Off关7、曲面区域和体积块区域蠢，surfaceregion采用草绘、曲线投影至曲面上的方法确定曲面区域。Volumesregion则是用实体特

17、征建立8、自动几何1）控制： ReferencesEdge(s)/Cm_ve(s)EHotSeihi：tedTyp?EdgeHistributigFrop卓tieNijniberoHudes底：二:wFirst/LastNudal工nterv：=LlE：ELtio1.0IPreventAdditiorL：dlITodesOK|CancelName名称Type类型EdgesDistribution指定边长度用于多少个网格Minedgeslength指定最小弦长Numberofnodes节点的数目First/lastNodalIntervalratio第一和最后节点的间隔比率PreventAddi

18、tionalNodes阻止附加的节点EdgeLength边长2）设置，用于对自动划分网格进行设置：InsertPoint允许插入点MoveordeleteExistingElements允许或移动删除点ModifyorDeleteExistingElements修改或删除已存在的单元AutomaticInterrupt自动终止CreateLinksWhereNeeded需要时自定创建关联DetailedFilletModeling精细划分倒圆角处DisplayAutoGEMMessages显示自动划分信息DeleteMeshPointsWhenDeletingElements删除单元后删除网格

19、点ElementTypes单元的类型shellsQuad四边形Tri三角形SolidsTetra四面体Wedge五面体Brick六面体Limits选项卡用于设定网格划分的参数，如角度、宽度比等。3）显示控制Settings选项卡：控制图标的显示方式。DisplayNames显示名字DisplayIconsWhileSpinning旋转时显示变形Icon变形LoadValue载荷值Distribution分布ArrowsScaled箭头比例IndividualColors个别的颜色ArrowTailsTouching与箭头尾部有关IconScale变形比率DisplayAutoGEMContro

20、ls显示自动几何控制ShowSimulationEntities显示模拟实体ModelingEntities控制简化及连接图标的可见性 Loads/Constraint控制约束及载荷图标的可见性 SetVisibility控制分组后的约束及载荷的显示 Mesh选项卡：控制网格的显示： 匸SiaulationDisplayXSttingsModelingEntitLoads/ConstrsLin.VisibilitMeshMezhEiitit让三回Be：=utis0Linkm回MeshFuintzp/|Solids0ShellsMeshDizplayShrinkElementsyDisplayS

21、hellswithZeroThicRtlheeDisplayQu：=lLi+yOOneUJTl叼ShowSifrnilstionErLtiti已三MeshDisplay显示网格ShrinkElement压缩比例displayshellsWithZeroThickness用零厚度显示壳DisplayQuality显示的质量Fine精巧的，Medium中间的Coarse一粗糙的9、定义分析帛前处理部分完成后，点击，弹出下图所示窗口， # #可以定义静力、模态、翘曲、疲劳、预紧力、动态分析、标准分析、敏感度分析、优化分析研究。1、Static（静态分析）根据约束载荷等条件计算模型的应力、应变、位移等

22、内容，可以有选择性的创建对话框如下：对于载荷和约束，如果建立了多个组（set），则可有选择性地使用，Single-pass-Adaptive首先使用费低阶多项式完成一次计算。估计出计算结果的精度，然后针对有问题的单元提高阶数再计算一次，Multi-pass-Adaptive多次计算，每次都提高有问题的单元的阶数，达到设置的收敛性精度或最高阶数时为止，QuickCheck，粗略计算，检查模型中可能存在的错误 相对应的汉语意思如下图： 说明: # #约束组答约束集名称元件截荷累计我離名称元件 #ConstraintsetlMTANALYSISLoa.dSetlMTANALYSIS # #非线性惯性

23、止裂槽收數性输出黔方法 2、）Modal去局部位移、局部应变能和全局RMS应力O局部位移和局部应变能测量 Constraints是约束的名称Constrained受约束Unconstrained无约束Withrigidmodesearch使用刚性模式搜索Modes模式NumberofModes模式数AllModesinFrequencyRange频率范围内的所有模式NumberofModes模式数MinimumFrequency最小频率MaximumFrequency最大频率Output输出和Convergence收敛性的都和上面的静态分析的一样，具体看上面的图3、）Bucking翘曲分析分析

24、模型在受力时所产生的翘曲形变的位移及应力，它需要使用之前所建立的Static（静态分析）PreviousAnalysis前一分析UseStaticanalysisresultsfrompreviousdesignstudy使用来自前一设计研究的统计分析结果StaticAnalysis静态分析Loadsset载荷集Output输出和Convergence收敛性的都和上面的静态分析的一样4、）DesignStudy设计研究，组合之前所建立的分析，DesignStudy能够找到模型参数和设计目标之间的关系，以确定最佳的设计参数，DesignStudy分为三种，Standard基本Sensitivit

25、y敏感度Optimization优化Standard指定参数数值进行分析，能够指定参数的数值进行分析选取尺寸作为参数直接使用参数Sensitive用以判断参数同设计目标间的关系，敏感度分析分为全局敏感度(GlobalSensitive)和局部敏感度(LocalSensitive)全局敏感度分析，点击Options按钮后，运算设置中的RepeatP-LoopConvergence方法，是使用增加单元内插值多项式的阶数来达到精度要求的方法。如果该选项被勾选，那么将获取更精确的结果，但同时也将消耗更多的计算时间。 Optimization在设计目标和限制条件下，寻找出最佳的设计参数 # #Optim

26、ization最佳的优化Feasibility可能性设计参数Options # OptimizationAlgorith最佳的运算法则OptimizationConvergence最佳收敛性定义完分析类型后，点击*即可进行分析，在分析之前也可以点击圏，预先生成网格，通过“自动几何”一“控制”菜单，对生成的单元类型及大小进行调整。10、运行设置点击按钮对运行进行设置，如下图DirectoryforOutputFiles输出文件路径DirectoryforTemporaryFiles临时文件路径Element有限元格式UseElementFromExistingMeshFile使用单独创建的网格CreateElementduringRun运行过程中创建网格Us