CATIA有限元分析計算實例完整版

1、CATIA有限元分析計算實例CATIA有限元分析計算實例11.1例題1 受扭矩作用的圓筒11.11劃分四面體網格的計算（1）進入【零部件設計】工作臺啟動CATIA軟件。單擊【開始】【機械設計】【零部件設計】選項，如圖111所示，進入【零部件設計】工作臺。圖111    單擊【開始】【機械設計】【零部件設計】選項單擊后彈出【新建零部件】對話框，如圖11-2所示。在對話框內輸入新的零件名稱，在本例題中，使用默認的零件名稱【Part1】。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，進入【零部件設計】工作臺。（2）進入【草圖繪制器】工作臺在左邊的模型樹中單擊選中【xy平面】,

2、 如圖11-3所示。單擊【草圖編輯器】工具欄內的【草圖】按鈕，如圖11-4所示。這時進入【草圖繪制器】工作臺。          圖112    【新建零部件】對話框圖113    單擊選中【xy平面】 （3）繪制兩個同心圓草圖點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕，如圖11-5所示。在原點點擊一點，作為圓草圖的圓心位置，然后移動鼠標，繪制一個圓。用同樣分方法再繪制一個同心圓，如圖11-6所示。    

3、      圖114    【草圖編輯器】工具欄圖115    【輪廓】工具欄下面標注圓的尺寸。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕，如圖11-7所示。點擊選擇圓，就標注出圓的直徑尺寸。用同樣分方法標注另外一個圓的直徑，如圖11-8所示。           圖116    兩個同心圓草圖圖117    【約束】工具欄雙擊一個尺寸

4、線，彈出【約束定義】對話框，如圖119所示。在【直徑】數值欄內輸入100mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，同時圓的直徑尺寸被修改為100mm。用同樣的方法修改第二個圓的直徑尺寸為50mm。修改尺寸后的圓如圖11-10所示。            圖118    標注直徑尺寸的圓草圖圖119    【約束定義】對話框（4）離開【草圖繪制器】工作臺點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕，如圖11-11所示。退出【草

5、圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。         圖1110              修改直徑尺寸后的圓圖1111              【工作臺】工具欄（5）拉伸創(chuàng)建圓筒點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕，如圖11-12所示。彈出

6、【凸臺定義】對話框，如圖11-13所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數值欄內輸入50mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，生成一個圓筒體，如圖11-14所示。在左邊的模型樹上出現【填充器.1】元素。        圖1112              【基于草圖的特征】工具欄圖1113         

7、60;    【凸臺定義】對話框（6）對零件賦予材料屬性在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【Part1】，如圖11-15所示。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕，如圖11-16所示。先彈出一個【打開】警告消息框，如圖11-16所示，這是因為使用簡化漢字界面，但沒有相應的簡化漢字材料庫造成的，點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框，如圖11-18所示。點擊【Metal】（金屬）選項卡，在列表中選擇【Steel】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。     &#

8、160;      圖1114              拉伸創(chuàng)建的一個圓筒體圖1115              選中的零件名稱【Part1】            圖1116&

9、#160;             【應用材料】工具欄   圖1117              【打開】警告消息框圖1118              【庫（只讀）】對話框如果對軟件內鋼鐵材料的屬性

10、不了解，可以查看定義的材料屬性，也可以修改材料屬性參數。在左邊的模型樹上雙擊材料名稱【Steel】，如圖11-19所示。彈出【屬性】對話框，如圖11-20所示。          圖1119              材料名稱【Steel】      圖1120     

11、0;        【屬性】對話框  （7）進入【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）選項，如圖11-21所示。點擊后進入了【高級網格劃分工具】工作臺。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且彈出一個【新分析算題】對話框，如圖1122所示。點擊后，在對話框內選擇【Static Analysis】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。圖1121   

12、           【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）選項點擊【Meshing Method】(網格劃分方法)工具欄內的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分）按鈕，如圖1123所示。需要在【Meshing Method】(網格劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分）按鈕。  

13、         圖1122              【新分析算題】對話框    圖1123              【Meshing Method】(網格劃分方法)工具欄在圖形區(qū)左鍵點擊選擇圓筒三維實體模型，如圖1124所示

14、。選擇實體后彈出【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分器）對話框，如圖11-25所示。點擊【Global】（全局）選項卡，在【Size】（尺寸）欄內輸入5mm作為網格的尺寸；點擊選中【Absolute sag】（絕對垂度）選項，在該數值欄內輸入0.5mm；在【Element type】（單元類型）選項區(qū)內選中【Paraboic】二次單元。點擊對話框內的【確定】按鈕，完成設置，關閉對話框。           圖1124  

15、0;           選擇圓筒三維實體模型圖1125              【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分器）對話框在左邊的模型樹上右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如圖11-26所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Update Mesh】（更新網格）選項，如圖11-27所示

16、。程序開始劃分網格，劃分后的四面體網格如圖11-28所示。          圖1126              右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素圖1127              選擇【Update Mesh】

17、（更新網格）選項（8）進入【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺點擊主菜單中的【開始（S）】 【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）選項，如圖11-29所示，進入【創(chuàng)成式結構分析】工作臺。 圖1128              劃分后的四面體網格圖1129        

18、      點擊【開始（S）】 【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）選項（9）指定3D屬性點擊【Model Manager】（模型管理器）工具欄內的【3D Property】（三維屬性）按鈕，如圖1130所示。點擊后彈出【3D Property】（三維屬性）對話框，如圖11-31所示。在左邊的模型樹上點擊選擇【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。    

19、         圖1130              【Model Manager】（模型管理器）工具欄圖1131              【3D Property】（三維屬性）對話框（10）設置固支邊界條件點擊【Restraints】（約束）工具欄內的【

20、Clamp】（固支）按鈕，如圖1132所示。在圖形區(qū)選擇圓筒體的一個底面，如圖1133所示。彈出【Clamp】（固支）對話框，如圖11-34所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，對圓筒體的一個底面增加了固支約束。        圖1132              【Restraints】（約束）工具欄圖1133       

21、60;       圖1134              【Clamp】（固支）對話框（11）對圓筒施加扭矩點擊【Loads】（載荷）工具欄內的【Moment】（扭矩）按鈕，如圖1135所示。彈出【Moment】（扭矩）對話框，如圖1136所示。在【Moment Vector】（扭矩分量）選項區(qū)內的【Z】數值欄內輸入100Nxm，即設置扭矩z方向的分量為100Nxm。在圖形區(qū)點擊選擇圓筒的內表面，如圖113

22、7所示，即設置內表面上的扭矩為100Nxm。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。         圖1135              【Loads】（載荷）工具欄圖1136              【Moment】（扭矩）對話框同理，用同樣的方法設置圓

23、筒的外表面，對外部施加相反方向的扭矩，即要把z方向的扭矩設置為100Nxm。設置完成后，顯示的模型如圖1138所示。         圖1137               圖1138              添加兩個扭矩和固支約束后的模型 （12

24、）計算模型點擊【Compute】（計算）工具欄內的【Compute】（計算）按鈕，如圖1139所示。彈出【Compute】（計算）對話框，如圖11-40。點擊勾選【Preview】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【Computing】（正在計算）進程顯示框，如圖1141所示，顯示計算進程；另外一個是【Computation】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間，如圖1142所示。           圖1139 

25、60;            【Compute】（計算）工具欄圖1140              【Compute】（計算）對話框   圖1141              【Computing】（正在計算）

26、進程顯示框圖1142              【Computation】（計算）框當計算進程把網格劃分完畢，并計算完成剛度矩陣后，會彈出一個【Computation Resource Estimation】（計算資源估計）對話框，如圖1143所示，顯示需要的CPU時間、需要的內存、需要的硬盤儲存量，并且詢問用戶是否繼續(xù)計算，如果點擊【No】（否）按鈕，則退出計算，如果點擊【Yes】（是）按鈕，則計算繼續(xù)。如果用戶在圖1140【Compute】（計算）對話框內未選中

27、【Preview】（預覽）選項，則不會彈出【Computation Resource Estimation】（計算資源估計）對話框，直接運行計算。對于比較復雜的結構，計算時間比較長時，建議用戶選中該選項，這樣可以大致了解算題所需要的時間和計算機資源，用戶自己也估算，計算機配置是否能夠滿足要求。點擊對話框內【Yes】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【Computing】（正在計算）進程對話框，此時，如果用戶想終止計算，仍然可以點擊該對話框內的【取消】按鈕，取消計算過程。圖1143         

28、0;    【Computation Resource Estimation】（計算資源估計）對話框（10）顯示模型計算結果在左邊的模型樹中鼠標右擊【Static Case Solution.1】，如圖1144所示。在出現的菜單中選擇【Generate Image】（生成圖像）選項，如圖11-45。選擇后彈出【Image Generation】（圖像生成）對話框，如圖1146所示。在對話框內選擇【Stress full tensor component】（應力張量的分量）選項，選擇后，出現應力張量圖像，如圖1147所示。   

29、0;    圖1144              右擊【Static Case Solution.1】圖1145              選擇【Generate Image】（生成圖像）選項    圖1146      

30、;        【Generate Image】（生成圖像）選項圖1147              應力張量圖應力張量圖中，含有網格、邊界條件，同時未顯示為彩色，下面對圖像進行修改。在圖像區(qū)或者模型樹上點擊選中固支約束和扭矩載荷名稱或者符號，然后在【視圖（v）】工具欄內點擊【隱藏/顯示】按扭，如圖1148所示。將固支邊界條件、扭矩載荷條件隱藏起來。將圖例移動到圖形旁邊。在圖例上點擊左鍵，然后在

31、圖例上按下中間鍵不松開，即可移動圖例。移動到合適位置后，再點擊左鍵。圖形區(qū)重新處于激活狀態(tài)。在【視圖（v）】工具欄內點擊【帶材料著色】按扭，如圖1149所示，顯示材料。最終修改后顯示的應力張量圖如圖1150所示。  圖1148              【視圖（v）】工具欄內圖1149              【視圖（v）】工

32、具欄內點擊【帶材料著色】按扭圖1150              修改后顯示的應力張量圖下面將圓筒剖開，查看其內部應力分布情況。點擊【Analysis Tools】（分析工具）工具欄內的【Cut Plane Analysis】（剖切平面分析）按鈕，如圖1151所示。彈出【Cut Plane Analysis】（剖切平面分析）對話框，如圖1152所示，不選中對話框內的【Show cutting plane】（顯示剖切面）選項，在圖形區(qū)不顯示出剖切面。同時在圖形區(qū)顯示羅

33、盤，用戶可以操作羅盤，對應力分布圖進行不同方向的剖切，如圖1153所示。            圖1151              【Analysis Tools】（分析工具）工具欄圖1152              【Cut

34、 Plane Analysis】（剖切平面分析）對話框圖1153              剖切的應力分布圖（13）修改網格的參數從圖中可以看出，圓筒內部的應力較高。為了使計算結果更加準確，對圓筒內壁的有限元網格進行細化處理。在左邊的模型樹上雙擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如圖11-54所示。雙擊后彈出【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框，如圖1155所示。點擊【Local】（局部）選項卡，在【Availabl

35、e specs】（可用的特定參數）區(qū)內，點擊選擇【Local size】（局部尺寸）選項，然后點擊【Add】（添加）按鈕，彈出【Local Mesh Size】（局部網格尺寸）對話框，如圖1156所示。在【Value】（數值）欄內輸入2mm，在圖形區(qū)選擇圓筒的內表面，然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。圖1154              雙擊的【OCTREE Tetrahedron Meshe

36、r.1】元素        圖1155              【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框圖1156              【Local Mesh Size】（局部網格尺寸）對話框在【OCTREE Tetrahedron Mesh】對

37、話框內，在【Available specs】（可用的特定參數）區(qū)內，點擊選擇【Local sag】（局部垂度）選項，如圖1157所示。然后點擊【Add】（添加）按鈕，彈出【Local Mesh Sag】（局部網格垂度）對話框，如圖1158所示。在【Value】（數值）欄內輸入2mm，在圖形區(qū)選擇圓筒的內表面，然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。        圖1157       &

38、#160;      選擇【Local sag】（局部垂度）選項圖1158              【Local Mesh Sag】（局部網格垂度）對話框在左邊的模型樹上右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Update Mesh】（更新網格）選項。程序開始劃分網格，重新劃分后的四面體網格如圖11-59所示，可以看到，圓筒內壁的網格明顯比其它部分細化。圖11

39、59              重新劃分后的四面體網格點擊【Compute】（計算）工具欄內的【Compute】（計算）按鈕。彈出【Compute】（計算）對話框，開始進行計算。重新計算的應力張量結果如圖1160所示。應力值有所提高。圖1160              重新計算的應力張量結果 11.12 劃分結構化六面體網格計

40、算分析（1）進入【線框和曲面設計】工作臺啟動CATIA軟件。單擊【開始】【機械設計】【線框和曲面設計】選項，如圖1161所示，進入【線框和曲面設計】工作臺。圖1161              【開始】【機械設計】【線框和曲面設計】選項單擊后彈出【新建零部件】對話框，如圖11-62所示。在對話框內輸入新的零件名稱，在本例題中，使用零件名稱為【Part12】。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，進入【線框和曲面設計】工作臺。（2）定義點點擊【線框】工具欄內的【點】

41、按鈕，如圖1163所示。點擊后彈出【點定義】對話框，如圖1164所示。在【Y】數值欄內輸入50mm，即在（0，50，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。        圖1162              【新建零部件】對話框圖1163           

42、0;  【線框】工具欄用同樣的方法創(chuàng)建第二個點（0，100，0），第三個點（0，0，0）。（3）創(chuàng)建線段點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框，如圖1165所示。在圖形區(qū)選擇【點1】和【點2】，如圖1166所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。         圖1164              【點定義】對話框圖1165  

43、            【直線定義】對話框繼續(xù)創(chuàng)建第二條線段，但方法與第一條線段出創(chuàng)建方法不同。點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框，在圖形區(qū)選擇第三個點，然后再選擇【xy plane】參考平面，如圖1167所示。此時，【直線定義】對話框內【線型】下拉列表框自動更改為【點方向】，如圖1168所示。在【結束】數值欄內輸入20mm，即線段的長度為20mm。         

44、60;  圖1166              選擇【點1】和【點2】圖1167              選擇第三個點【xy plane】參考平面（4）旋轉創(chuàng)建面點擊【曲面】工具欄內的【旋轉】按鈕，如圖1169所示。彈出【旋轉曲面定義對話框】，如圖1170所示。在圖形區(qū)選擇【直線.1】作為輪廓，選擇【直線.2】作為旋轉軸，如圖

45、1171所示。            圖1168              【線型】下拉列表框自動更改為【點方向】圖1169              【曲面】工具欄     &#

46、160;   圖1170              【旋轉曲面定義對話框】圖1171              選擇【直線.1】作為輪廓，選擇【直線.2】作為旋轉軸（5）拉伸創(chuàng)建曲面點擊【曲面】工具欄內的【拉伸】按鈕，如圖1172所示。彈出【拉伸曲面定義】對話框，如圖1173所示。選擇上一步旋轉創(chuàng)建的曲面內圓作為輪廓，

47、選擇第二條線段【直線.2】作為方向，在【拉伸限制】區(qū)內的【限制1】【尺寸】數值欄內輸入50mm，即拉伸的高度為50mm。預覽生成的拉伸曲面如圖1174所示。             圖1172              【曲面】工具欄內的【拉伸】按鈕圖1173       

48、60;      【拉伸曲面定義】對話框用同樣的方法拉伸外側的圓弧，最終形成的圖形如圖1175所示。（6）賦予鋼鐵材料在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【Part1】。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕。先彈出一個【打開】警告消息框點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框。點擊【Metal】（金屬）選項卡，在列表中選擇【Steel】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。          &#

49、160; 圖1174              預覽生成的拉伸曲面圖1175              最終形成的圖形（7）進入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網格劃分工具）工作臺單擊【開始】【分析與模擬】【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網格劃分工具）選項，如圖1176所示，進入【ADCANCE

50、D MESHING TOOLS】（高級網格劃分工具）工作臺。圖1176              【開始】【分析與模擬】【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網格劃分工具）選項（8）劃分底面網格點擊【Meshing Method】（網格劃分方法）工具欄內的【Advanced Surface Mesher】（高級曲面劃分器）按鈕，如圖1177所示。點擊后在圖形區(qū)選中底面，如圖1178所示。     &#

51、160;   圖1177              【Advanced Surface Mesher】（高級曲面劃分器）按鈕圖1178              選中的底面注意！只選擇底面。選中底面后，彈出【Global Parameter】（全局參數）對話框，如圖1179所示。點擊【Mesh】（網格）選項卡，在【Me

52、sh Type】（網格類型）欄內點擊四邊形網格按鈕，在【Element type】（單元類型）欄內勾選【Parabolic】（二次網格）選項，在【Mesh Size】（網格尺寸）數值欄內輸入5mm，勾選【Minimize triangle】（最小化三角形）選項。全部設置完成后，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成平面網格劃分設置。平面輪廓的邊緣顯示為綠色，如圖1180所示。     圖1179             

53、 【Global Parameter】（全局參數）對話框圖1180              平面輪廓的邊緣顯示為綠色點擊【Execution】（執(zhí)行）工具欄內的【Mesh The Part】（對零件劃分網格）按鈕，如圖1181所示。程序開始對底面劃分四邊形網格，劃分完成后，彈出【Mesh The Part】（對零件劃分網格）對話框，如圖1182所示。對話框顯示網格的尺寸，節(jié)點數量，單元數量，以及劃分網格的結果。在本例題中，劃分的四邊形網格，網格尺寸為5mm，創(chuàng)建了

54、3437個節(jié)點，創(chuàng)建了1083個單元，劃分網格結果是正常完成。對底面劃分的四邊形網格如圖1183所示。          圖1181              【Execution】（執(zhí)行）工具欄圖1182              【Mesh Th

55、e Part】（對零件劃分網格）對話框點擊【Exit】（退出）工具欄內的【Exit】（退出）按鈕，如圖1184所示。退出【Surface MESHING TOOLS】（曲面網格劃分）工作臺，進入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網格劃分工具）工作臺。               圖1183            

56、60; 對底面劃分的四邊形網格圖1184              【Exit】（退出）工具欄（8）拉伸生成六面體網格點擊【Mesh Transformation】（網格變換）工具欄內的【Extrude Mesher with Translation】（平動拉伸網格）按鈕，如圖1185所示。點擊后彈出【Extrude Mesher with Translation】（平動拉伸網格）對話框，如圖所示。1186在圖形區(qū)選擇上一步劃分的四邊形網格，點擊選擇第二條線段作為拉

57、伸六面體網格的軸，在【Start】（開始）數值欄內輸入0mm，在【End】（結束）數值欄內輸入50mm，在【Distribution】（分布）選項區(qū)內，在【Type】（類型）下拉列表框內選擇【Uniform】（均勻）選項，在【Layers number】（層數）數值欄內輸入23。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成拉伸六面體網格的設置。在左邊的模型樹上右擊【Extrusion Mesh With Translation.1】元素，如圖1187所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Update Mesh】（更新網格）選項，如圖1188所示。程序開始更新六面體網格，拉伸創(chuàng)建的六面體網格如圖11

58、89所示。            圖1185              【Mesh Transformation】（網格變換）工具欄圖1186              【Extrude Mesher with Translati

59、on】（平動拉伸網格）對話框    圖1187              右擊的【Extrusion Mesh With Translation.1】元素圖1188              選擇【Update Mesh】（更新網格）選項（9）使平面網格處于非激活狀態(tài)在左邊的模型樹上右擊【Advanced S

60、urface Mesh.1】元素，如圖1190所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Active/Deactive】（激活/非激活）選項，如圖1191所示。執(zhí)行本操作后，平面網格處于非激活狀態(tài)。換句話說，就是在有限元計算分析過程中，并不計算平面網格。如果用戶沒有執(zhí)行本步驟的操作，在后面的有限元計算中，會提示，有些單元未賦單元屬性，計算無法進行。          圖1189           

61、60;  拉伸創(chuàng)建的六面體網格圖1190              右擊的【Advanced Surface Mesh.1】元素圖1191              選擇的【Active/Deactive】（激活/非激活）選項（10）進入【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺單擊

62、【開始（S）】【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）選項，如圖1192所示，進入【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺。圖1192              【開始（S）】【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結構分析）選項（11）對六面體網格指定3D屬性點擊【Model Manager】（模型管理器）工具欄內的

63、【3D Property】（3D屬性）按鈕，如圖1193所示。彈出【3D Property】（3D屬性）對話框，如圖1194所示。在圖形區(qū)點擊選擇六面體網格，或者在左邊的模型樹上點擊選擇六面體網格的名稱。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將六面體網格指定3D屬性。          圖1193              【Model Manager】（模型管理器）工具欄圖

64、1194              【3D Property】（3D屬性）對話框（12）創(chuàng)建曲面組對于拉伸或者其它變換創(chuàng)建的六面體網格，由于不象通過對實體直接劃分網格一樣，實體直接劃分四面體網格時，實體的面和四面體的外輪廓等都有一一對應關系，而六面體是通過對平面網格進行操作才完成的，沒有一一對應的幾何形狀，為了方便施加載荷和邊界條件，需要定義面組，使六面體網格與幾何圖形之間保持對應關系。為了方便選擇曲面，可以將六面體網格隱藏起來，并把在【線框和曲面設計】工作臺內創(chuàng)建

65、的曲面都顯示出來，具體操作方法是使用【顯示/隱藏】按鈕，在此處不再進行詳細介紹。隱藏六面體網格之后的幾何圖形顯示如圖1195所示。點擊【Groups】（組）工具欄內的【Surface Group by Neighborhood】（由相鄰部分組成的曲面組）按鈕，如圖1196所示。            圖1195              隱藏六面體網格之后的

66、幾何圖形顯示圖1196              【Groups】（組）工具欄點擊后彈出【Surface Group】（曲面組）對話框，如圖1197所示。在圖形區(qū)選擇幾何圖形的底面，在【Tolerance】（公差）數值欄內輸入0.1mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，完成面組設置。用同樣的方法定義定義圓筒內外兩個圓弧面的面組。（13）創(chuàng)建固支邊界條件點擊【Restraints】（約束）工具欄內的【Clamp】（固支）按鈕，如圖1198所示。彈出【Clamp】（固支）對

67、話框，如圖11-99所示。在左邊的模型樹上選擇第一個面組【Surface Group by Neighborhood.1】，如圖11100所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，對第一個面組施加了固支約束。                圖1197              【Surface Group】（曲面組）對話框圖1

68、198              【Restraints】（約束）工具欄         圖1199              【Clamp】（固支）對話框圖11100       

69、0;   選擇的第一個面組【Surface Group by Neighborhood.1】（14）對內表面的面組施加扭矩點擊【Loads】（載荷）工具欄內的【Moment】（扭矩）按鈕。彈出【Moment】（扭矩）對話框，如圖11101所示。在【Moment Vector】（扭矩分量）選項區(qū)內的【Z】數值欄內輸入100Nxm，即設置扭矩z方向的分量為100Nxm。在左邊的模型樹上點擊選擇第二個面組【Surface Group by Neighborhood.1】，如圖11102所示，即設置內表面的所對應的面組上的扭矩為100Nxm。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。

70、              圖11101           【Moment】（扭矩）對話框圖11102           選擇的第二個面組【Surface Group by Neighborhood.1】同樣的方法定義外表面所對應的第三個面組上的扭矩，注意第三個面組

71、上扭矩值為負。（15）計算模型點擊【Compute】（計算）工具欄內的【Compute】（計算）按鈕。彈出【Compute】（計算）對話框。點擊勾選【Preview】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【Computing】（正在計算）進程顯示框，顯示計算進程；另外一個是【Computation】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間。（16）顯示模型計算結果在左邊的模型樹中鼠標右擊【Static Case Solution.1】，如圖11103所示。在出現的菜單中選擇【Generate Image】（生成圖像）選項，如圖11-10

72、4所示。選擇后彈出【Image Generation】（圖像生成）對話框，如圖11105所示。在對話框內選擇【Stress full tensor component】（應力張量的分量）選項，選擇后，出現應力張量圖像，如圖11106所示。        圖11103           右擊【Static Case Solution.1】圖11104      

73、60;    【Generate Image】（生成圖像）選項圖11105           【Image Generation】（圖像生成）對話框圖11106           應力張量圖像讀者朋友可以自己對內孔表面進行網格細化處理。11.2 例題2 承受內壓的法蘭11.2-1 劃分四面體網格的計算（1）進入【零部件設計】工作臺啟動CATIA軟件。單擊【開始】【

74、機械設計】【零部件設計】選項，進入【零部件設計】工作臺。（2）繪制圓草圖點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕，如圖11-107所示。在原點點擊一點，作為圓草圖的圓心位置，然后移動鼠標，繪制一個圓。下面標注圓的尺寸。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕。點擊選擇圓，就標注出圓的直徑尺寸。雙擊一個尺寸線，彈出【約束定義】對話框。在【直徑】數值欄內輸入160mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，同時圓的直徑尺寸被修改為160mm。修改尺寸后的圓如圖11-108所示。        圖11107   

75、        【輪廓】工具欄圖11108           圓的直徑尺寸修改為160mm（3）離開【草圖繪制器】工作臺點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。（4）拉伸創(chuàng)建圓柱體點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕。彈出【凸臺定義】對話框，如圖11-109所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數值欄內輸入20mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，生成一個圓筒體。在

76、左邊的模型樹上出現【填充器.1】元素。（5）創(chuàng)建第二個圓草圖在圖形區(qū)點擊選中圓筒體的上底面，如圖11110所示。單擊【草圖編輯器】工具欄內的【草圖】按鈕，進入【草圖繪制器】工作臺。           圖11109           【凸臺定義】對話框圖11110           選中圓筒體的

77、上底面點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕。在原點點擊一點，作為圓草圖的圓心位置，然后移動鼠標，繪制一個圓。用和第二步同樣的方法，標注并調整圓草圖的直徑為80mm，如圖11111所示。點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。（6）拉伸創(chuàng)建第二個圓柱體點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕。彈出【凸臺定義】對話框，如圖11-112所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數值欄內輸入150mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，生成第二個圓柱體。在左邊的模型樹上出現【填充器.2】元素。     &#

78、160;      圖11111           繪制的第二個圓草圖圖11112           【凸臺定義】對話框（7）對實體開通孔在圖形區(qū)點擊選中第二個圓柱體的上表面，點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【孔】按鈕，彈出【孔定義】對話框，如圖11113所示。在類型下拉列表框內選擇【直到下一個】選項，在【直徑】數值欄內輸入50mm，點擊對話框

79、內的【確定】按鈕，對圓柱體開通孔，如圖11114所示。              圖11113           【孔定義】對話框圖11114           對圓柱體開的通孔（8）對第一個圓柱體開螺栓孔在圖形區(qū)點擊選中第一個圓柱體的上表面，如圖11115所示。點

80、擊【基于草圖的特征】工具欄內的【孔】按鈕，彈出【孔定義】對話框，如圖11116所示。在類型下拉列表框內選擇【直到下一個】選項，在【直徑】數值欄內輸入12mm，點擊對話框內的【確定】按鈕，對圓柱體開通孔。           圖11115           選中第一個圓柱體的上表面圖11116         

81、;  【孔定義】對話框（9）調整螺栓孔中心線的位置在左邊的模型樹上展開第二個開孔的草圖【草圖.4】，雙擊【草圖.4】，如圖11117所示。雙擊后進入【草圖編輯器】工作臺。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕，標注并調整螺栓孔中心位置與H軸和V軸的距離，與V軸的距離為60mm，與H軸的距離為0，如圖11118所示。點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。            圖11117   

82、        雙擊的【草圖.4】圖11118           標注并調整螺栓孔中心位置與H軸和V軸的距離（10）圓周排列螺栓孔在圖形區(qū)點擊選中螺栓孔，然后點擊【變換特征】工具欄內的【圓弧陣列】按鈕，彈出【圓周圖樣定義】對話框，如圖11119所示。在【參數】下拉列表框內選擇【完整徑向】選項，在【實例】數值欄內輸入6，在圖形區(qū)點擊選擇一個圓弧面作為圓弧排列的參考面。全部設置完成后，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。在第

83、一個圓柱上圓周排列6個螺栓孔，如圖11120所示。             圖11119           【圓周圖樣定義】對話框圖11120           在第一個圓柱上圓周排列6個螺栓孔（11）對零件實體倒圓角點擊【修飾特征】工具欄內的【倒圓角】按鈕，點擊后彈出【倒圓

84、角定義】對話框，如圖11121所示。在【半徑】數值欄內輸入5mm，在【拓展】下拉列表框內選擇【相切】。在圖形區(qū)點擊選擇兩個圓柱體的交線，如圖11122所示。選擇后，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。          圖11121           【倒圓角定義】對話框圖11122          

85、 選擇兩個圓柱體的交線（12）對零件賦予材料屬性在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【Part1】。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕。先彈出一個【打開】警告消息框點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框。點擊【Metal】（金屬）選項卡，在列表中選擇【Steel】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。保存零件。（13）進入【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）選項，如圖11-123所示。點擊后進入了【高級

86、網格劃分工具】工作臺。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且彈出一個【新分析算題】對話框。點擊后，在對話框內選擇【Static Analysis】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。圖11123           【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】（高級網格劃分工具）選項點擊【Meshing Method】(網格劃分方法)工具欄內的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分）按鈕，如圖11124所示。需要在【M

87、eshing Method】(網格劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分）按鈕。在圖形區(qū)左鍵點擊選擇三維實體模型。選擇實體后彈出【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分器）對話框，如圖11-125所示。點擊【Global】（全局）選項卡，在【Size】（尺寸）欄內輸入10mm作為網格的尺寸；點擊選中【Absolute sag】（絕對垂度）選項，在該數值欄內輸入1mm；在【Element type】（單元類型）選項區(qū)內選中【Paraboic】二次單元。點擊

88、對話框內的【確定】按鈕，完成設置，關閉對話框。          圖11124           【Meshing Method】(網格劃分方法)工具欄圖11125           【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網格劃分器）對話框點擊【Local】（局部）選

89、項卡，在【Available specs】（可用的特定參數）區(qū)內，點擊選擇【Local size】（局部尺寸）選項，如圖11126所示。然后點擊【Add】（添加）按鈕，彈出【Local Mesh Size】（局部網格尺寸）對話框，如圖111276所示。在【Value】（數值）欄內輸入2mm，在圖形區(qū)選擇實體的倒圓角面，然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。            圖11126  &

90、#160;        選擇【Local size】（局部尺寸）選項圖11127           【Local Mesh Size】（局部網格尺寸）對話框在【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框內，在【Available specs】（可用的特定參數）區(qū)內，點擊選擇【Local sag】（局部垂度）選項，如圖11128所示。然后點擊【Add】（添加）按鈕，彈出【Local Mesh Sag】（局部網格垂度）對話框，如圖11129所示。在【Value】（數值）欄內輸入0.1mm，在圖形區(qū)選擇實體的倒圓角面，如圖11130所示。然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【OCT