ProE MECHANICA超经典入门实例Word格式文档下载.docx
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(5)定义载荷。
(6)定义分析任务。
(7)运行分析。
(8)显示、评价计算结果。
●第二类可以称之为模型的设计优化,这是Pro/MECHANICA区别与其他有限元软件最显著的特征。
在Pro/MECHANICA中进行模型的设计优化需要完成以下工作:
(9)创建几何模型。
(10)简化模型。
(11)设定单位和材料属性。
(12)定义约束。
(13)定义载荷。
(14)定义设计参数。
(15)运行灵敏度分析。
(16)运行优化分析。
(17)根据优化结果改变模型。
本章将通过两个简单的实例来介绍上述过程。
2.2入门实例
2.2.1有限元模型的建立
步骤一:
打开模型零件
(1)设置工作目录为\ch2。
(2)打开零件模型example1,如图2.1所示。
图2.1
步骤二:
设置模型单位
(1)打开Pro/ENGINEER主界面的Edit菜单,然后选择Setup…选项。
(2)系统弹出PartSetup菜单管理器,如图2.2所示。
图2.32
(3)在PartSetup菜单中单击Units选项,系统弹出UnitsManager对话框,如图2.3所示。
图2.3
(4)我们要将模型的单位设置为毫米牛顿秒的形式,所以在SystemsofUnits中选择millimeterNewtonSecond(mmNs),如图2.4所示。
(5)单击UnitsManager对话框右侧的Set按钮进行单位设定。
(6)系统弹出警告对话框要求选择模型单位转化方式,选择ConvertExistingNumbers(SameSize)——不改变模型大小方式,如图2.4所示。
图2.4
(7)单击OK按钮完成单位转化。
(8)单击Close按钮完成单位系统设置。
步骤三:
进入Pro/MECHANICA模式
(1)打开Pro/ENGINEER主界面的Applications菜单,选择Mechanica,系统弹出模型单位系统信息对话框,如图2.5所示。
图2.5
(2)单击Continue按钮继续,系统进入Pro/MECHANICA模式,如图2.6所示。
图2.6
(3)为进入Pro/MECHANICAStructure模块,选择MECHANICA菜单管理器中的Structure选项,系统进入结构分析主界面。
步骤四:
设置模型材料
(1)选择MECSTRUCT菜单→Model→Materials,系统弹出材料定义对话框。
(2)在Materials对话框左侧的MaterialsinLibrary:
列表框中选择SS,然后单击
按钮,将SS添加至右侧的MaterialsinModel:
列表框中,如图2.7所示。
图2.7
(3)在图2.7对话框中单击Edit…按钮,系统弹出材料属性修改对话框,如图2.8所示。
从该对话框中可以看出SS这种材料的基本属性,单击OK按钮关闭该对话框。
图2.8
(4)在图2.7对话框中单击Assign|Part按钮,系统提示选择一个Part模型。
(5)选择example1模型,然后单击OK按钮关闭选择对话框。
(6)系统返回Materials对话框,单击Materials对话框中的Close按钮。
(7)完成模型材料的定义。
步骤五:
定义约束
我们要将example1的左端面固定,所以需要在左端面定义面约束。
(1)在MECSTRUCT菜单中选择Constraints→New→Surface(也可以直接单击右侧工具栏上的
命令图标),系统弹出Constraints定义对话框,如图2.9所示。
图2.9
(2)保留默认的约束名称Constraints1和默认的约束组名称ConstraintSet1。
(3)单击Reference|Surface(s)下侧的
按钮,系统提示SelectSurfaces:
(选择面)。
(4)选择图2.10所示的左端面,单击OK关闭选择对话框。
图2.10
(5)系统回到Constraints对话框。
(6)保留默认坐标系设置。
(7)图2.9对话框的底部为3个移动自由度和3个转动自由度的约束形式定义区域,由于要将左端面固定,所以需要将6个自由度完全固定,因此保留如图2.9所示默认的约束形式。
(8)单击OK按钮完成约束的定义。
(9)约束定义完成后的模型如图2.11所示。
图2.11
步骤六:
定义载荷
要求在本模型的右侧圆孔表面施加4448.22N的向下的均布力。
(1)在MECSTRUCT菜单中选择Loads→New→Surface(也可以直接单击右侧工具栏的
命令图标),系统弹出Force/Moment定义对话框,如图2.12所示。
(2)保留默认的载荷名称Load1和默认的载荷组名称LoadSet1。
(4)选择图2.13所示圆孔的圆柱面,单击OK按钮关闭选择对话框。
(5)保留默认坐标系设置。
(6)在Distribution下方的列表框中分别选择TotalLoad和Uniform,即载荷为以合力形式给出的均布载荷。
(7)在Force下方的列表框中选择Components,即给出各个分立的大小。
(8)由于圆柱面的载荷垂直向下,所以在Z右侧的文本框中填入数字-4448.22,如图2.14所示。
图2.12图2.13
(9)单击Preview按钮可以预览载荷的位置及状态。
(10)单击OK按钮关闭Loads对话框。
(11)完成载荷定义。
载荷定义完毕后的模型效果如图2.15所示。
图2.14
图2.15
2.2.2进行基本应力分析
上面我们已经建立起了有限元计算所需要的几何模型、材料、约束以及载荷边界条件,这一节里我们将对上面建立的模型进行基本的应力计算。
建立分析任务
(1)在MECSTRUCT菜单中选择Analyses/Studies,系统弹出AnalysesandDesignStudies对话框。
(2)在AnalysesandDesignStudies对话框中选择File|NewStatic…,系统弹出StaticAnalysisDefination对话框。
(3)在Name中输入分析任务名称Struct。
(4)接受默认Constraints中的项目ConstraintSet1和Loads中的项目LoadSet1,意即所建立的静态分析包含约束组ConstraintSet1和载荷组LoadSet1。
(5)在Method中选择Single-PassAdaptive。
(6)切换到Output,在Plot中将PlotGrid设置为6,如图2.16所示。
图2.16
(7)单击OK完成静态分析任务的定义。
(8)系统回到AnalysesandDesignStudies对话框,此时AnalysesandStudies中出现了前面建立的分析任务,名称为struct,类型为Standart\Static,如图2.17所示。
图2.17
至此,基本应力分析任务建立完毕。
设置和运行分析
(1)进行分析运行时的各项设置,包括文件的存放路径以及分配的内存数量等,选择图2.17所示对话框的Run菜单下的Settings…命令(或者直接单击
命令图标),进行上述的设置,如图2.18所示。
图2.18
(2)选择AnalysesandDesignStudies对话框的Run|Start(或者单击
图标),开始分析计算。
(3)系统首先问询是否进行错误检查,单击Yes进行错误检查。
(4)分析任务开始执行,屏幕会闪动几次,最终会在信息栏中出现“Thedesignstudyhasstarted.”消息。
(5)接下来Pro/MECHANIC进行自动网格划分、建立方程、求解方程等一系列工作,这些工作是在后台进行的,对用户不可见;
不过用户可以通过选择Info|Status…(或者单击
图标),查看运算过程信息。
当信息中显示计算完毕(RunCompleted)后单击Close按钮关闭对话框。
(6)单击AnalysesandDesignStudies对话框中的Close按钮关闭对话框。
计算结果显示
(1)在MECSTRUCT菜单中选择Resulsts,系统弹出结果后处理主界面,如图2.19所示。
图2.19
(2)从图2.19中选择主菜单Insert|ResultWindow(或者直接单击上方工具栏中的
图标),系统弹出ResultWindowDefinition对话框。
在Name中填入init_stress,在Title中填入VonMisesStressofBracket,如图2.20所示。
图2.20
(3)在StudySelection中的DesignStudy下方单击
按钮,选择上面完成的分析Struct,单击Open按钮。
(4)系统回到ResultWindowDefinition对话框,如图2.21所示。
(5)在Displaytype中选择Fringe,在Quantity中选择Stress,在Component中选择VonMises,意即以云图的形式显示VonMises应力。
图2.21
(6)在图2.21对话框下部区域切换至DisplayOption,勾选ContinuousTone,如图2.22所示。
图2.22
(7)单击OK关闭对话框,完成结果窗口init_stess的定义。
(8)从图2.19中选择主菜单Insert|ResultWindow(或者直接单击上方工具栏中的
图标),系统弹出ResultWindowDefinition对话框,在Name中填入Init_disp,在Title中填入DisplacementofBracket,如图2.23所示。
图2.23
(9)在StudySelection中的DesignStudy下方单击
(10)系统回到ResultWindowDefinition对话框。
(11)在Displaytype栏中选择Fringe,在Quantity中选择Displacement,在Component中选择Magnitude。
(12)将对话框下部区域切换至DisplayOption,如图2.24所示,勾选ContinuousTone和Deformed。
图2.24
(13)单击OK按钮关闭对话框,完成结果窗口Init_disp的定义。
(14)显示已经定义的窗口,单击结果窗口上的
命令图标,在弹出的结果窗口选择对话框中选择init_stess和Init_disp,如图2.25所示。
图2.25
(15)单击OK按钮,显示出如图2.26所示结果。
图2.26
从图2.26可以看出,最大应力为132.6Mpa,最大变形为0.11354mm。
提示:
Pro/MECHANICAWildfire比Pro/MECHANICA2001在结果显示上较大的改进是在结果窗口中可以直接显示有限元网格。
下面就来练习这一功能:
(16)在图2.22和图2.24所示对话框中分别勾选ShowElementEdges。
(17)单击结果窗口上的
命令图标,在弹出的结果窗口选择对话框中选择init_stess和Init_disp。
(18)单击OK按钮,显示出如图2.27所示结果。
图2.27
2.2.3进行模型的灵敏度分析
灵敏度分析研究的主要内容是研究特定参数对模型特性的影响情况,即研究模型特定变化对于参数变化的灵敏程度。
在本例中,设置3个参数,如图2.28所示。
图2.28
这3个参数分别为Round、Thinckness和Hole_Dia,分别指代圆角半径大小、悬臂厚度、圆孔的直径大小。
本小节中所要进行的灵敏度分析就是研究这3个参数对模型应力的影响情况,即研究一下模型应力随着这三个参数变化而变化的程度。
建立参数Round
(1)在MECSTRUCT菜单中选择Model。
(2)在STRCMODEL菜单中选择DsgnControl→DesignParams,系统弹出DesignParameters对话框,如图2.29所示。
图2.29
(3)单击Create按钮新建一个设计参数,系统弹出设计参数定义对话框,如图2.30所示。
图2.30
(4)在设计参数定义对话框中的Type设置为Dimension,然后单击右侧的Select…按钮,系统提示选择一个尺寸。
(5)选择圆角半径尺寸,如图2.31所示。
图2.31
(6)系统返回设计参数定义对话框,在Name中填入Round,同时设置该参数的变化范围,在Minimum(最小值)中填入2.54,在Maximum(最大值)中填入12.7。
(7)单击Accept完成参数Round的定义,系统返回DesignParameters对话框,如图2.32所示。
图2.32
建立参数Hole_Dia
(1)单击DesignParameters对话框中的Create按钮新建另一个设计参数,系统弹出设计参数定义对话框,如图2.33所示。
图2.33
(2)在设计参数定义对话框中将Type设置为Dimension,然后单击右侧的Select…按钮,系统提示选择一个尺寸。
(3)选择圆孔直径尺寸,如图2.34所示。
选择此圆孔尺寸
图2.34
(4)系统返回设计参数定义对话框,在Name中填入Hole_Dia,现在设置该参数的变化范围,在Minimum(最小值)中填入3.175,在Maximum(最大值)中填入46.99。
(5)单击Accept按钮完成参数Hole_Dia的定义,系统返回DesignParameters对话框。
建立参数Thinckness
(1)单击DesignParameters对话框中的Create按钮新建另一个设计参数,系统弹出设计参数定义对话框。
(3)选择悬臂厚度尺寸,如图2.35所示。
图2.35
(4)系统返回设计参数定义对话框,在Name中填入Thinckness,同时设置该参数的变化范围,在Minimum(最小值)中填入5.08,在Maximum(最大值)中填入19.05。
(5)单击Accept按钮完成参数Thinckness的定义。
(6)系统返回DesignParameters对话框,此时已经完成3个设计参数的定义。
(7)选中其中一个设计参数,然后单击右侧的Review按钮,可以进行设计参数的修改工作。
(8)单击Done按钮完成设计参数的定义。
进行形状改变动画演示
上面建立了3个设计参数,这3个参数指代三个不同的尺寸参数。
为了防止设计参数在变化过程中引起几何干涉,通常在参数建立后进行几何形状改变动画演示,意即动画演示根据参数改变引起模型几何的改变情况。
(2)在STRCMODEL菜单中选择DsgnControl→ShapeAnimation。
(3)系统弹出ShapeAnimation对话框,勾选参数Round、Thinckness、Hole_Dia,接受默认的参数范围,在NumberofIntervals中填入10,意即动画演示步骤为10步,如图2.36所示。
图2.36
(4)单击Animate按钮进行动画演示。
(5)模型形状根据3个参数的变化进行改变,每改变一步,Pro/MECHANIC会在信息窗口内提示“ContinuetoStep5”类似的信息,单击Yes继续。
(6)动画演示到最后一步,系统弹出如图2.37所示的对话框,询问是否使模型恢复到最初的状态。
图2.37
(7)单击Yes按钮使模型恢复到最初的状态。
建立灵敏度分析任务
我们要研究模型的应力分别随着三个参数的改变而发生的改变情况,必须针对每个设计参数建立一个灵敏度分析任务。
(2)在AnalysesandDesignStudies对话框中选择File|NewDesignStudy…,系统弹出设计分析定义对话框。
(3)在StudyName中填入分析名称sens_round。
(4)在Type中选择GlobalSensitivity。
(5)在Analyses中选择前面所建立的基本应力分析任务Struct。
(6)在Parameters中勾选Round(由于我们要单独研究Round参数对模型应力的影响程度,所以每次都只选择一个参数),在Start和End中接受默认的Minimum和Maximum。
(7)在NumberofIntervals中输入10。
(8)不要选择RepeatP-LoopConvergence。
(9)设置的参数如图2.38所示。
图2.38
(10)单击Accept按钮完成sens_round任务的定义。
(11)按照同样的方法建立另外两个灵敏度分析任务sens_holedia和sens_thinckness,如图2.39和图2.40所示。
(12)3个分析任务建立后的AnalysisandDesignStudies对话框如图2.41所示。
图2.39
图2.40
图2.41
进行灵敏度分析计算
上面建立了3个灵敏度分析任务,接着要分别进行这3个任务的计算。
(1)在图2.41的对话框中选择sens_round。
(2)选择Run|Start(或者单击
(3)计算大约进行10分钟才能完成。
(4)同样的方法进行sens_holedia和sens_thinckness的计算。
步骤七:
显示灵敏度分析计算结果
显示灵敏度分析计算结果就是显示模型的应力随着3个设计参数的变化情况。
(1)在MECSTRUCT菜单中选择Resulsts,系统弹出结果后处理主界面,如图2.27所示。
在Name中填入sens_round,在Title中填入roundvsstress。
按钮,选择上面完成的分析sens_round,单击Open按钮。
(4)系统回到ResultWindowDefinition对话框。
(5)在Displaytype中选择Graph,在Quality中选择Measure,如图2.42所示。
图2.42
(6)单击下方的
命令图标,选择要显示的结果,选择max_stresss_vm,如图2.43所示。
图2.43
(7)单击Accept按钮完成选择,系统返回到sens_round结果窗口定义对话框,如图2.44所示。
图2.44
(8)确认GraphLocation的选项为DesignVar,单击下方的
按钮,选择设计变量,如图2.45所示。
图2.45
(9)单击Accept接受选择,系统返回sens_round结果窗口定义对话框。
(10)单击OK按钮完成结果窗口sens_round的定义
(11)开始定义新的结果窗口sens_holedia。
从图2.19中选择主菜单Insert|ResultWindow(或者直接单击上方工具栏中的
在Name中填入sens_holedia,在Title中填入holediavsstress。
(12)在StudySelection中的DesignStudy下方单击
按钮,选择上面完成的分析sens_holedia,单击Open按钮。
(13)系统回到ResultWindowDefinition对话框。
(14)在Displaytype中选择Graph,在Quality中选择Measure,如图2.46所示。
图2.46
(15)单击下方的
命令图标,选择要显示的结果,选择max_stresss_vm。
(16)单击Accept按钮完成选择,系统返回到sens_holedia结果窗口定义对话框,如图2.47所示。
图2.
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