CAE分析教程實例精華

1、CATIA有限元分析計算實例（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(yīng)用材料】工具欄內(nèi)的【應(yīng)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(yīng)的簡化漢字材料庫造成的，點擊警告消息框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)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(nèi)的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。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 【應(yīng)用材料】工

2、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(nèi)鋼鐵材料的屬性不了解，可以查看定義的材料屬性，也可以修改材料屬性參數(shù)。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 【屬性】對話框（7）進(jìn)入【Advanced Meshing Tools】（高級網(wǎng)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(wǎng)格劃分工具）選項，如圖11-21所示。點擊后進(jìn)入了【高級網(wǎng)格劃分工具】工作臺。進(jìn)入工作臺后，生成一個新的分析文

3、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(nèi)選擇【Static Analysis】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。圖1121 【開始】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】（高級網(wǎng)格劃分工具）選項點擊【Meshing Method】(網(wǎng)格劃分方法)工具欄內(nèi)的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網(wǎng)格劃分）按鈕，如圖1123所示。需要在【Meshing Method】(網(wǎng)格劃分方法)工具欄內(nèi)點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面

4、體網(wǎng)格劃分）按鈕。圖1122 【新分析算題】對話框 圖1123 【Meshing Method】(網(wǎng)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。選擇實體后彈出【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網(wǎng)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(nèi)輸入5mm作為網(wǎng)格的尺寸；點擊選中【Absolute sag】（絕對垂度）選項，在該數(shù)值欄內(nèi)輸入0.5mm；在【Element type】（單元類型）選項區(qū)內(nèi)選中【Paraboic】二次單元。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，完成設(shè)置，關(guān)閉

5、對話框。圖1124 選擇圓筒三維實體模型圖1125 【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網(wǎng)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(wǎng)格）選項，如圖11-27所示。程序開始劃分網(wǎng)格，劃分后的四面體網(wǎng)格如圖11-28所示。圖1126 右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素圖1127 選擇【Update Mesh】（更新網(wǎng)格）選項（8）進(jìn)入【Generative Structural Analys

6、is】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分析）選項，如圖11-29所示，進(jìn)入【創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析】工作臺。圖1128 劃分后的四面體網(wǎng)格圖1129 點擊【開始（S）】 【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析）選項（9）指定3D屬性點擊【Model Manager】（模型管理器）工具欄內(nèi)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

7、樹上點擊選擇【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。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(shè)置固支邊界條件點擊【Restraints】（約束）工具欄內(nèi)的【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(nèi)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113

8、3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(nèi)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(nèi)的【Z】數(shù)值欄內(nèi)輸入100Nxm，即設(shè)置扭矩z方向的分量為100Nxm。在圖形區(qū)點擊選擇圓筒的內(nèi)表面，如圖1137所示，即設(shè)置內(nèi)表面上的扭矩為100Nxm。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)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(shè)置圓筒的外表面，對外部施加相反方向的扭矩，即要把

9、z方向的扭矩設(shè)置為100Nxm。設(shè)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）計算模型點擊【Compute】（計算）工具欄內(nèi)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(yù)覽）選項，點擊對話框內(nèi)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(jìn)程顯示框，如圖1141所示，顯示計算進(jìn)程；另外一個是【Computation】（計算）框，顯示當(dāng)前的計算步驟和已經(jīng)使用的計算時間，如圖1142所示。圖1139 【Com

10、pute】（計算）工具欄圖1140 【Compute】（計算）對話框圖1141 【Computing】（正在計算）進(jìn)程顯示框圖1142 【Computation】（計算）框當(dāng)計算進(jìn)程把網(wǎng)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(nèi)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(nèi)未選中【Preview】（預(yù)覽）選項，則不會彈出

11、【Computation Resource Estimation】（計算資源估計）對話框，直接運(yùn)行計算。對于比較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，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(jī)資源，用戶自己也估算，計算機(jī)配置是否能夠滿足要求。點擊對話框內(nèi)【Yes】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【Computing】（正在計算）進(jìn)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(nèi)的【取消】按鈕，取消計算過程。圖1143 【Computation Resource Estimation】（計算資源估計）對話框（10）顯示模型計算結(jié)果在左邊的模型樹中鼠標(biāo)右擊【Static Ca

12、se Solution.1】，如圖1144所示。在出現(xiàn)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(nèi)選擇【Stress full tensor component】（應(yīng)力張量的分量）選項，選擇后，出現(xiàn)應(yīng)力張量圖像，如圖1147所示。圖1144 右擊【Static Case Solution.1】圖1145 選擇【Generate Image】（生成圖像）選項圖1146 【Generate Image】（生成圖像）選項圖1147 應(yīng)力張量圖應(yīng)力張量圖中，含有網(wǎng)格、邊界條件

13、，同時未顯示為彩色，下面對圖像進(jìn)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(nèi)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(nèi)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(yīng)力張量圖如圖1150所示。圖1148 【視圖（v）】工具欄內(nèi)圖1149 【視圖（v）】工具欄內(nèi)點擊【帶材料著色】按扭圖1150 修改后顯示的應(yīng)力張量圖下面將圓筒

14、剖開，查看其內(nèi)部應(yīng)力分布情況。點擊【Analysis Tools】（分析工具）工具欄內(nèi)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(nèi)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)顯示羅盤，用戶可以操作羅盤，對應(yīng)力分布圖進(jìn)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 Plane Analysis】（剖切平面分析）對話框圖1153 剖切的應(yīng)

15、力分布圖（13）修改網(wǎng)格的參數(shù)從圖中可以看出，圓筒內(nèi)部的應(yīng)力較高。為了使計算結(jié)果更加準(zhǔn)確，對圓筒內(nèi)壁的有限元網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)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【Available specs】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內(nèi)，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(wǎng)格尺寸）對話框，如圖1156所示。在【Value】（數(shù)值）欄內(nèi)

16、輸入2mm，在圖形區(qū)選擇圓筒的內(nèi)表面，然后點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。圖1154 雙擊的【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素圖1155 【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框圖1156 【Local Mesh Size】（局部網(wǎng)格尺寸）對話框在【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框內(nèi)，在【Available specs】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內(nèi)，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

17、Mesh Sag】（局部網(wǎng)格垂度）對話框，如圖1158所示。在【Value】（數(shù)值）欄內(nèi)輸入2mm，在圖形區(qū)選擇圓筒的內(nèi)表面，然后點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。圖1157 選擇【Local sag】（局部垂度）選項圖1158 【Local Mesh Sag】（局部網(wǎng)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(wǎng)格）選項。程序開始劃分網(wǎng)格，重新劃分后的四面體網(wǎng)格如圖11-59所示，可以看到，圓筒內(nèi)壁的網(wǎng)格明顯比其

18、它部分細(xì)化。圖1159 重新劃分后的四面體網(wǎng)格點擊【Compute】（計算）工具欄內(nèi)的【Compute】（計算）按鈕。彈出【Compute】（計算）對話框，開始進(jìn)行計算。重新計算的應(yīng)力張量結(jié)果如圖1160所示。應(yīng)力值有所提高。圖1160 重新計算的應(yīng)力張量結(jié)果11.12 劃分結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格計算分析（1）進(jìn)入【線框和曲面設(shè)計】工作臺啟動CATIA軟件。單擊【開始】【機(jī)械設(shè)計】【線框和曲面設(shè)計】選項，如圖1161所示，進(jìn)入【線框和曲面設(shè)計】工作臺。圖1161 【開始】【機(jī)械設(shè)計】【線框和曲面設(shè)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(nèi)輸入新的零件名稱，在本例題中，使用

19、零件名稱為【Part12】。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，進(jìn)入【線框和曲面設(shè)計】工作臺。（2）定義點點擊【線框】工具欄內(nèi)的【點】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(shù)值欄內(nèi)輸入50mm，即在（0，50，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。圖1162 【新建零部件】對話框圖1163 【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(nèi)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(nèi)的【確

20、定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。圖1164 【點定義】對話框圖1165 【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(nèi)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(nèi)【線型】下拉列表框自動更改為【點方向】，如圖1168所示。在【結(jié)束】數(shù)值欄內(nèi)輸入20mm，即線段的長度為20mm。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(zhuǎn)創(chuàng)建面點擊【曲面】工具欄內(nèi)的【旋轉(zhuǎn)】按鈕，如圖1169所示。彈出【旋轉(zhuǎn)曲面定義對話框】，

21、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(zhuǎn)軸，如圖1171所示。圖1168 【線型】下拉列表框自動更改為【點方向】圖1169 【曲面】工具欄圖1170 【旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸（5）拉伸創(chuàng)建曲面點擊【曲面】工具欄內(nèi)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(zhuǎn)創(chuàng)建的曲面內(nèi)圓作為輪廓，選擇第二條線段【直線.2】作為方向，在【拉伸限制】區(qū)內(nèi)的【限制1】【尺寸】數(shù)值欄內(nèi)輸入50mm，即拉伸的高度為50mm。預(yù)覽生成的拉伸曲面如圖1174所示。圖1172 【曲

22、面】工具欄內(nèi)的【拉伸】按鈕圖1173 【拉伸曲面定義】對話框用同樣的方法拉伸外側(cè)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(yīng)用材料】工具欄內(nèi)的【應(yīng)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(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)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(nèi)的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。圖1174 預(yù)覽生成的拉伸曲面圖1175 最終形成的圖形（7）進(jìn)入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網(wǎng)格劃分工具）工作臺單擊【開始】【

23、分析與模擬】【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網(wǎng)格劃分工具）選項，如圖1176所示，進(jìn)入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網(wǎng)格劃分工具）工作臺。圖1176 【開始】【分析與模擬】【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網(wǎng)格劃分工具）選項（8）劃分底面網(wǎng)格點擊【Meshing Method】（網(wǎng)格劃分方法）工具欄內(nèi)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。圖1177 【Advanced Surface Mesher】（高級曲面劃分器）按鈕圖1178

24、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(shù)）對話框，如圖1179所示。點擊【Mesh】（網(wǎng)格）選項卡，在【Mesh Type】（網(wǎng)格類型）欄內(nèi)點擊四邊形網(wǎng)格按鈕，在【Element type】（單元類型）欄內(nèi)勾選【Parabolic】（二次網(wǎng)格）選項，在【Mesh Size】（網(wǎng)格尺寸）數(shù)值欄內(nèi)輸入5mm，勾選【Minimize triangle】（最小化三角形）選項。全部設(shè)置完成后，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，完成平面網(wǎng)格劃分設(shè)置。平面輪廓的邊緣顯示為綠色，如圖1180所示。圖1179 【Global Parameter】（全局參數(shù)

25、）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(nèi)的【Mesh The Part】（對零件劃分網(wǎng)格）按鈕，如圖1181所示。程序開始對底面劃分四邊形網(wǎng)格，劃分完成后，彈出【Mesh The Part】（對零件劃分網(wǎng)格）對話框，如圖1182所示。對話框顯示網(wǎng)格的尺寸，節(jié)點數(shù)量，單元數(shù)量，以及劃分網(wǎng)格的結(jié)果。在本例題中，劃分的四邊形網(wǎng)格，網(wǎng)格尺寸為5mm，創(chuàng)建了3437個節(jié)點，創(chuàng)建了1083個單元，劃分網(wǎng)格結(jié)果是正常完成。對底面劃分的四邊形網(wǎng)格如圖1183所示。圖1181 【Execution】（執(zhí)行）工具欄圖1182 【Mesh The Part】（對零件劃分

26、網(wǎng)格）對話框點擊【Exit】（退出）工具欄內(nèi)的【Exit】（退出）按鈕，如圖1184所示。退出【Surface MESHING TOOLS】（曲面網(wǎng)格劃分）工作臺，進(jìn)入【ADCANCED MESHING TOOLS】（高級網(wǎng)格劃分工具）工作臺。圖1183 對底面劃分的四邊形網(wǎng)格圖1184 【Exit】（退出）工具欄（8）拉伸生成六面體網(wǎng)格點擊【Mesh Transformation】（網(wǎng)格變換）工具欄內(nèi)的【Extrude Mesher with Translation】（平動拉伸網(wǎng)格）按鈕，如圖1185所示。點擊后彈出【Extrude Mesher with Translation】（平動拉伸

27、網(wǎng)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(wǎng)格，點擊選擇第二條線段作為拉伸六面體網(wǎng)格的軸，在【Start】（開始）數(shù)值欄內(nèi)輸入0mm，在【End】（結(jié)束）數(shù)值欄內(nèi)輸入50mm，在【Distribution】（分布）選項區(qū)內(nèi)，在【Type】（類型）下拉列表框內(nèi)選擇【Uniform】（均勻）選項，在【Layers number】（層數(shù)）數(shù)值欄內(nèi)輸入23。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，完成拉伸六面體網(wǎng)格的設(shè)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 Mes

28、h】（更新網(wǎng)格）選項，如圖1188所示。程序開始更新六面體網(wǎng)格，拉伸創(chuàng)建的六面體網(wǎng)格如圖1189所示。圖1185 【Mesh Transformation】（網(wǎng)格變換）工具欄圖1186 【Extrude Mesher with Translation】（平動拉伸網(wǎng)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(wǎng)格）選項（9）使平面網(wǎng)格處于非激活狀態(tài)在左邊的模型樹上右擊【Advanced Surface Mesh.1】元素，如圖1190所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Active/Deact

29、ive】（激活/非激活）選項，如圖1191所示。執(zhí)行本操作后，平面網(wǎng)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(wǎng)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(jìn)行。圖1189 拉伸創(chuàng)建的六面體網(wǎng)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(jìn)入【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析）工作臺單擊【開始（S）】【分析與模擬】【Generative Structural Anal

30、ysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析）選項，如圖1192所示，進(jìn)入【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析）工作臺。圖1192 【開始（S）】【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析）選項（11）對六面體網(wǎng)格指定3D屬性點擊【Model Manager】（模型管理器）工具欄內(nèi)的【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(wǎng)格，或者在左邊的模型樹上點擊選擇六面體網(wǎng)格的名稱。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對

31、話框，將六面體網(wǎng)格指定3D屬性。圖1193 【Model Manager】（模型管理器）工具欄圖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(wǎng)格，由于不象通過對實體直接劃分網(wǎng)格一樣，實體直接劃分四面體網(wǎng)格時，實體的面和四面體的外輪廓等都有一一對應(yīng)關(guān)系，而六面體是通過對平面網(wǎng)格進(jìn)行操作才完成的，沒有一一對應(yīng)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(wǎng)格與幾何圖形之間保持對應(yīng)關(guān)系。為了方便選擇曲面，可以將六面體網(wǎng)格隱藏起來，并把在【線框和曲面設(shè)計】工作臺內(nèi)創(chuàng)建的曲面都顯示出來，具體操作方法是使用【顯示/隱藏】按鈕，在此

32、處不再進(jìn)行詳細(xì)介紹。隱藏六面體網(wǎng)格之后的幾何圖形顯示如圖1195所示。點擊【Groups】（組）工具欄內(nèi)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(wǎng)格之后的幾何圖形顯示圖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(shù)值欄內(nèi)輸入0.1mm，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，完成面組設(shè)置。用同樣的方法定義定義圓筒內(nèi)外兩個圓弧面的面組。（13）創(chuàng)建固支邊界條件點擊【Restraints

33、】（約束）工具欄內(nèi)的【Clamp】（固支）按鈕，如圖1198所示。彈出【Clamp】（固支）對話框，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(nèi)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1198 【Restraints】（約束）工具欄圖1199 【Clamp】（固支）對話框圖11100 選擇的第一個面組【Surface Group by Neighborhood.1】（14）對內(nèi)表面的面組施加扭矩點擊【Loads】（載荷）工具欄

34、內(nèi)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(nèi)的【Z】數(shù)值欄內(nèi)輸入100Nxm，即設(shè)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(shè)置內(nèi)表面的所對應(yīng)的面組上的扭矩為100Nxm。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。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(yīng)的第三個

35、面組上的扭矩，注意第三個面組上扭矩值為負(fù)。（15）計算模型點擊【Compute】（計算）工具欄內(nèi)的【Compute】（計算）按鈕。彈出【Compute】（計算）對話框。點擊勾選【Preview】（預(yù)覽）選項，點擊對話框內(nèi)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(jìn)程顯示框，顯示計算進(jìn)程；另外一個是【Computation】（計算）框，顯示當(dāng)前的計算步驟和已經(jīng)使用的計算時間。（16）顯示模型計算結(jié)果在左邊的模型樹中鼠標(biāo)右擊【Static Case Solution.1】，如圖11103所示。在出現(xiàn)的菜單中選擇【Generate Image】（生

36、成圖像）選項，如圖11-104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(nèi)選擇【Stress full tensor component】（應(yīng)力張量的分量）選項，選擇后，出現(xiàn)應(yīng)力張量圖像，如圖11106所示。圖11103 右擊【Static Case Solution.1】圖11104 【Generate Image】（生成圖像）選項圖11105 【Image Generation】（圖像生成）對話框圖11106 應(yīng)力張量圖像讀者朋友可以自己對內(nèi)孔表面進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化處理。11.2 例題2 承受內(nèi)壓的法蘭11.2-1 劃分四面體網(wǎng)格的計算（

37、1）進(jìn)入【零部件設(shè)計】工作臺啟動CATIA軟件。單擊【開始】【機(jī)械設(shè)計】【零部件設(shè)計】選項，進(jìn)入【零部件設(shè)計】工作臺。（2）繪制圓草圖點擊【輪廓】工具欄內(nèi)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(biāo)，繪制一個圓。下面標(biāo)注圓的尺寸。點擊【約束】工具欄內(nèi)的【約束】按鈕。點擊選擇圓，就標(biāo)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(shù)值欄內(nèi)輸入160mm，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)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 【輪廓】工具欄圖11108 圓的直徑尺寸修改為160mm（

38、3）離開【草圖繪制器】工作臺點擊【工作臺】工具欄內(nèi)的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進(jìn)入【零部件設(shè)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(nèi)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(nèi)的【長度】數(shù)值欄內(nèi)輸入20mm，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，生成一個圓筒體。在左邊的模型樹上出現(xiàn)【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(nèi)的【草圖】按鈕，進(jìn)入【草圖繪制器】工作臺。圖11109 【凸臺定義】對話框圖11110 選中圓筒體的上底面點擊【輪廓】工具欄內(nèi)

39、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(biāo)，繪制一個圓。用和第二步同樣的方法，標(biāo)注并調(diào)整圓草圖的直徑為80mm，如圖11111所示。點擊【工作臺】工具欄內(nèi)的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進(jìn)入【零部件設(shè)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(nèi)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(nèi)的【長度】數(shù)值欄內(nèi)輸入150mm，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，生成第二個圓柱體。在左邊的模型樹上出現(xiàn)【填充器.2】元素。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)

40、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(nèi)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(nèi)選擇【直到下一個】選項，在【直徑】數(shù)值欄內(nèi)輸入50mm，點擊對話框內(nèi)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。點擊【基于草圖的特征】工具欄內(nèi)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(nèi)選擇【直到下一個】選項，在【直徑】數(shù)值欄內(nèi)輸入12mm，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，對圓柱體開通

41、孔。圖11115 選中第一個圓柱體的上表面圖11116 【孔定義】對話框（9）調(diào)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(jìn)入【草圖編輯器】工作臺。點擊【約束】工具欄內(nèi)的【約束】按鈕，標(biāo)注并調(diào)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(nèi)的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進(jìn)入【零部件設(shè)計】工作臺。圖11117 雙擊的【草圖.4】圖11118 標(biāo)注并調(diào)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

42、【變換特征】工具欄內(nèi)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(shù)】下拉列表框內(nèi)選擇【完整徑向】選項，在【實例】數(shù)值欄內(nèi)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(shè)置完成后，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。在第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(nèi)的【倒圓角】按鈕，點擊后彈出【倒圓角定義】對話框，如圖11121所示。在【半徑】數(shù)值欄內(nèi)輸入5mm，在【拓展】下拉列表框內(nèi)選擇【相切】。在圖形區(qū)點擊選擇兩

43、個圓柱體的交線，如圖11122所示。選擇后，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框。圖11121 【倒圓角定義】對話框圖11122 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(yīng)用材料】工具欄內(nèi)的【應(yīng)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(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)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(nèi)的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。保存零件。（13）進(jìn)入【Advanced Meshing Tools】（高級網(wǎng)格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始

44、】【分析與模擬】【Advanced Meshing Tools】（高級網(wǎng)格劃分工具）選項，如圖11-123所示。點擊后進(jìn)入了【高級網(wǎng)格劃分工具】工作臺。進(jìn)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(nèi)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(wǎng)格劃分工具）選項點擊【Meshing Method】(網(wǎng)格劃分方法)工具欄內(nèi)的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網(wǎng)格劃分）按鈕，如圖11124所示。

45、需要在【Meshing Method】(網(wǎng)格劃分方法)工具欄內(nèi)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(wǎng)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(wǎng)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(nèi)輸入10mm作為網(wǎng)格的尺寸；點擊選中【Absolute sag】（絕對垂度）選項，在該數(shù)值欄內(nèi)輸入1mm；在【Element type】（單元類型）選項區(qū)內(nèi)選中【Paraboic】二次

46、單元。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，完成設(shè)置，關(guān)閉對話框。圖11124 【Meshing Method】(網(wǎng)格劃分方法)工具欄圖11125 【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面體網(wǎng)格劃分器）對話框點擊【Local】（局部）選項卡，在【Available specs】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內(nèi)，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(wǎng)格尺寸）對話框，如圖111276所示。在【Value】（數(shù)值）欄內(nèi)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(nèi)的【

47、確定】按鈕，關(guān)閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。圖11126 選擇【Local size】（局部尺寸）選項圖11127 【Local Mesh Size】（局部網(wǎng)格尺寸）對話框在【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框內(nèi)，在【Available specs】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內(nèi)，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(wǎng)格垂度）對話框，如圖11129所示。在【Value】（數(shù)值）欄內(nèi)輸入0.1mm，在圖形區(qū)選擇實體的倒圓角面，如圖111

48、30所示。然后點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，返回到【OCTREE Tetrahedron Mesh】對話框。圖11128 選擇【Local sag】（局部垂度）選項圖11129 【Local Mesh Sag】（局部網(wǎng)格垂度）對話框在左邊的模型樹上右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如圖11-131所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【Update Mesh】（更新網(wǎng)格）選項，如圖11-132所示。程序開始劃分網(wǎng)格。圖11130 選擇實體的倒圓角面圖11131 右擊【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素（14）隱藏零件實體在左邊的模

49、型樹上點擊選中【Links Manager.1】元素，如圖11133所示。點擊【視圖（v）】工具欄內(nèi)的【隱藏/顯示】按鈕，如圖11134所示。將零件實體隱藏起來。圖11132 選擇【Update Mesh】（更新網(wǎng)格）選項圖11133 選中【Links Manager.1】元素圖11134 【視圖（v）】工具欄（15）進(jìn)入【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)分析）選項，如圖11-135所示，進(jìn)入【創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析】工作臺。圖1

50、1135 【開始（S）】 【分析與模擬】【Generative Structural Analysis】（創(chuàng)成式結(jié)構(gòu)分析）選項（16）指定3D屬性點擊【Model Manager】（模型管理器）工具欄內(nèi)的【3D Property】（三維屬性）按鈕，如圖11136所示。點擊后彈出【3D Property】（三維屬性）對話框，如圖11-137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(nèi)的【確定】按鈕，關(guān)閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。圖11136 【Model Manager】（模型管理器）工具欄圖11137 【3D Proper

51、ty】（三維屬性）對話框（17）設(shè)置固支邊界條件點擊【Restraints】（約束）工具欄內(nèi)的【Clamp】（固支）按鈕。在圖形區(qū)選擇零件實體的一個底面，如圖11138所示。彈出【Clamp】（固支）對話框，如圖11-139所示。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，對零件實體的底面增加固支約束。圖11138 選擇零件實體的一個底面圖11139 【Clamp】（固支）對話框（18）施加內(nèi)壓載荷點擊【Loads】（載荷）工具欄內(nèi)的【Pressure】（壓強(qiáng)）按鈕，如圖11140所示。在圖形區(qū)選擇零件實體的內(nèi)表面，如圖11141所示。彈出【Pressure】（壓強(qiáng)）對話框，如圖11-142所示。在【Pres

52、sure】（壓強(qiáng)）數(shù)值欄內(nèi)輸入載荷值5e6N_m2，即施加的壓強(qiáng)值為5MPa。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，對零件的內(nèi)表面施加壓強(qiáng)載荷。圖11140 【Loads】（載荷）工具欄圖11141 選擇零件實體的內(nèi)表面（19）計算模型點擊【Compute】（計算）工具欄內(nèi)的【Compute】（計算）按鈕，如圖11143所示。彈出【Compute】（計算）對話框，如圖11-144。點擊勾選【Preview】（預(yù)覽）選項，點擊對話框內(nèi)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(jìn)程顯示框，顯示計算進(jìn)程；另外一個是【Computation】（計算）框，顯示當(dāng)

53、前的計算步驟和已經(jīng)使用的計算時間圖11142 【Pressure】（壓強(qiáng)）對話框圖11143 【Compute】（計算）工具欄圖11144 【Compute】（計算）對話框當(dāng)計算進(jìn)程把網(wǎng)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11145所示，顯示需要的CPU時間、需要的內(nèi)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)。點擊對話框內(nèi)【Yes】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【Computing】（正在計算）進(jìn)程對話框

54、。（20）顯示模型計算結(jié)果在【Image】（圖像）工具欄內(nèi)點擊【Von Mises Stress】（范米賽斯應(yīng)力）按鈕，如圖11146所示。點擊后，出現(xiàn)范米賽斯應(yīng)力圖像，如圖11147所示，最大應(yīng)力值為14.9MPa。圖11145 【Computation Resource Estimation】（計算資源估計）對話框圖11146 【Image】（圖像）工具欄圖1114711.2-2劃分結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格計算分析（1）進(jìn)入【創(chuàng)成式外形設(shè)計】工作臺啟動CATIA軟件。單擊【開始】【形狀】【創(chuàng)成式外形設(shè)計】選項，如圖11145所示，進(jìn)入【創(chuàng)成式外形設(shè)計】工作臺。圖11148 【開始】【形狀】【創(chuàng)成式

55、外形設(shè)計】選項（2）定義點點擊【線框】工具欄內(nèi)的【點】按鈕，如圖11149所示。點擊后彈出【點定義】對話框，如圖11150所示。在【X】數(shù)值欄內(nèi)輸入25mm，即在（25，0，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。圖11149 【線框】工具欄圖11150 點定義】對話框（3）創(chuàng)建線段點擊【線框】工具欄內(nèi)的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框，如圖1151所示。在圖形區(qū)選擇【點1】和【yz平面】，如圖11151所示。在對話框的【結(jié)束】數(shù)值欄內(nèi)輸入29mm，點擊對話框內(nèi)的【確定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。圖11151 【直線定義】對話框圖11152 選擇【點1】和【yz平面】用同樣的

56、方法創(chuàng)建第二條線段，起點仍然是【點1】，平面是【xy平面】，線段長度為70，如圖11153所示。用同樣的方法創(chuàng)建第三條線段，起點是第一條線段的末端，平面是【xy平面】，線段長度為20，如圖11154所示。圖11153 起點是【點1】，平面是【xy平面】圖11154 起點是第一條線段的末端，平面是【xy平面】用同樣的方法創(chuàng)建第四條線段，起點是第三條線段的末端，平面是【yz平面】，線段長度為9，如圖11155所示。用同樣的方法創(chuàng)建第五條線段，起點是第二條線段的末端，平面是【yz平面】，線段長度為15，如圖11156所示。圖11155 起點是第三條線段的末端，平面是【yz平面】圖11156 起點是第二條線段的末端，平面是【yz平面】用同樣的方法創(chuàng)建第六條線段，起點是第五條線段的末端，平面是【xy平面】，線段長度為45，如圖11157所示。（4）創(chuàng)建圓角點擊【線框】工具欄內(nèi)的【圓角】按鈕，如圖11158所示。點擊后彈出【Corn