有限元(清华大学演示文稿).ppt

8.1 进入工程分析模块 8.2? 施加约束 8.3 施加载荷 8.4 静态有限元计算过程和后处理 8.5? 动态分析的前处理和显示计算结果 8.6 有限元分析实例 习题 工程分析指的是有限元分析，包括静态分析（Static Analyses）和动态分析。动态分析又分为限制状态固有频率分析（Frequency Analyses）和自由状态固有频率分析（Free Frequency Analyses），前者在物体上施加一定约束，后者的物体没有任何约束，即完全自由。8.1 进入工程分析模块1. 进入工程分析模块前的准备工作（1）在三维实体建模模块建立形体的三维模型，为三维形体添加材质，见4.7。（2）将显示模式设置为Shading（着色）和Materials（材料），这样才能看到形体的应力和变形图，详见2.11.6。 2. 进入工程分析模块 选择菜单【Start】?【Analysis Simulation】?【Generative Structural Analysis】弹出图8-1所示新的分析实例对话框。 在对话框中选择静态分析（Static Analyses）、限制状态固有频率分析（Frequency Analyses）还是自由状态固有频率分析（Free Frequency Analyses），单击OK按钮，将开始一个新的分析实例。 图8-1新的分析实例对话框 有限元分析的过程 有限元分析的一般流程为： （1）从三维实体建模模块进入有限元分析模块。 （2）在形体上施加约束。 （3）在形体上施加载荷。 （4）计算（包括网格自动划分），解方程和生成应力应变结果。 （5）分析计算结果，单元网格、应力或变形显示。 （6）对关心的区域细化网格、重新计算。 上述（1）~（3）过程是有限元分析预（前）处理，（4）是计算过程，（5）、（6）是有限元后处理。有限元文件的类型为 CATAnalysis。 8.2?? 施加约束 1. 夹紧约束 该约束施加于形体表面或边界，使其上的所有节点的位置固定不变（三个平移自由度全部约束）。施加夹紧约束的过程是：（1）单击该图标，弹出图8-2所示夹紧约束对话框。（2）选择约束对象（曲面或边界），例如选择形体的一个表面，单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了夹紧约束标记，见图8-3。 图8-2夹紧约束对话框 图8-3选择夹紧约束表面 2． 表面滑动约束 该约束施加于形体表面，使得表面上的节点只能沿着与此表面滑动，而不能沿此表面有法线方向的运动。施加此约束的过程是：（1）单击该图标，弹出与图8-2类似的表面滑动约束对话框。（2）选择约束对象（形体表面），单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了滑动约束的标记，见图8-4。 图8-4选择滑动约束表面 3. 高级约束 该功能提供了对任意节点的 （平移）自由度的约束控制。施加 此约束的过程是：（1）单击该图 标，弹出图8-5所示高级约束对话 框。（2）选择约束对象（曲面或 棱边）。（3）选择坐标系类型， 其中Implicit：隐含（局部）坐标 系、Global：全局坐标系、User： 用户定义坐标系。（4）选择要约 束的自由度（旋转自由度只对壳 体单元或虚拟实体起作用）， 图8-5高级约束对话框 例如约束图8-6所示形体外棱边的2（Y方向）和3（Z方 向）的平移自由度，第一自由度（X方向）未被约束， 因此X轴上无箭头。 图8-6 选择棱边为高级约束 4．静态约束 该功能使形体不能产生刚体运动，成为静定状态（约束平移和旋转自由度）。操作步骤是：（1）单击图标 ，弹出对话框。（2）选择约束对象，同时在形体附近显示静态约束标记 。 8.3 施加载荷 1. 均匀压力载荷 该载荷施加于曲面或平面，均匀分布，方向为表面的法向方向。操作步骤为：（1）单击该图标 ，弹出图8-7所示施加压力载荷对话框。（2）选择施加对象（表面）。（3）输入压力数值（压强），参照图8-8。 图8-7施加压力载荷对话框 图8-8 选择施加均匀压力载荷的表面 2. 分布力 、扭矩 和轴承载荷 该类载荷作用于点、表面或虚 拟单元，等价于节点上的力和力矩。 施加方法是：（1）单击图标 （或 、 ），弹出图8-9所示 施加载荷