UG 结构分析模块简介.doc

第1章 结构分析模块简介 【目标】 本章介绍UG NX结构分析模块（Scenario for Structure）的一些基本概念。在以后的章节中，将逐步强化和扩展读者对这些概念的理解。 完成本章的学习后，读者将能够做到： 了解结构分析模块的基本概念。 了解结构分析工具条。 使用结构分析导航器。 了解结构分析模块的环境。 1.1 结构分析概述 UG NX结构分析模块是与Unigraphics集成的一种简便而强大的有限元建模与分析工具。它提供了设计工程师和分析人员在进行几何模型设计与分析时所需要的一种分析环境。 UG NX结构分析模块对于设计工程师和分析人员来说，有如下优点： 可以很方便地对Unigraphics的设计模型进行分析。 结构分析体系使设计问题更易于求解。 有限元模型的可量测性。 更为直观。 节省时间。因为它仅需较少的步骤，就可完成分析工作。 无须离开当前进行结构分析的零件，就可启动UG NX其他的模块。 如果几何模型修改，相关的有限元分析数据可自动更新，将重复工作减到最少。 1.1.1 什么是结构分析模块 结构分析模块是CAE应用软件，可以很方便地用于零件设计的分析与评估。一个结构分析方案可以定义为其主模型的一个变种。结构分析模块由以下建模模块（Modeling Application）中的功能所支撑：主模型（Master Model）、体提升（Body Promotions）及部件间相关表达式（Interpart Expressions）。 UG NX的结构分析模块具有强大仿真管理能力，可以对同一零件或装配件建立、管理不同的分析方案。每个分析方案均由主模型导出并与主模型相关，一旦建立分析方案，即可对其进行独立的理想化处理和分析，并最终可依据最好或最理想的分析方案更新主 模型。 分析方案中的几何体都是和主模型相关联的，但它又可以有自己独有的信息。例如，主模型可以有许多倒圆，而在分析模型中，这些倒圆可以是被抑制的。每个分析方案都可以拥有不同的有限元网格和分析结果。 虽然分析方案与主模型相关联，但它又可以独立修改，而不影响主模型。 1.1.2 一些相关的概念 1．主模型概念（Master Model Concept） 主模型概念有助于区别分析方案模型及部件文件。分析方案模型从本质上讲是一个装配文件。主模型几何体是组成“分析方案”的一个组件，而有限元模型、分析数据及几何控制数据都存储在分析方案中。 2．体提升（Body Promotions） 体提升的功能在于提供一个独立的、可更改的主模型几何体的复制品（Copy），以便在其上保持分析方案所特有的特征（例如：板的中面特征）。对主模型几何体的任何修改，都会影响到分析方案中的提升体。 3．形状的简化（Shape Simplification） 主模型几何体形状的简化（例如：抑制某些特征）是通过部件间相关表达式实现的。因此，分析方案可以有与主模型不同的表达式。 1.1.3 结构分析方案体系架构的内部工作方式 分析方案内部工作方式如图1-1所示。 图1-1 分析方案内部工作方式 结构分析的体系架构是建立在目录结构、部件间相关表达式、装配和体提升的基础 上的。 在任何时候，只要有必要，结构分析都可以自动完成提升操作。例如，在建立中面时，系统会自动地先完成体提升操作，以便建立相应的中面。因此，很容易理解为什么默认文件中的“INTERPART MODELING”和“PROMOTIONS”必须被激活。 1.1.4 分析方案的目录结构 启动结构分析应用时，会发现什么也没有发生，直到建立了第1个分析方案。一旦建立了分析方案，系统就会： 建立一个与部件文件名称相同的文件夹。 建立一个名为scenario_1的新文件。 将主模型作为一个组件，加到scenario_1上。 所有分析方案的结构形式均如图1-2所示。 图1-2 分析方案的结构形式 1.1.5 分析过程 结构分析的使用界面与Unigraphics的其他应用相似，可以很容易地将几何模型转换成具有相关性的有限元模型。转换过程从抑制非主要特征和抽取中面几何体开始，也可以编辑和控制模型的特征参数。 1．前处理（Preprocessing） 网格的划分是完全自动的，并且对几何模型进行操作。所支持的单元类型包括线性和二次三角形单元（壳单元）、四边形单元（壳单元）、四面体单元（体单元），也包括各种一维单元和点单元。可以指定几何模型全局和局部的网格密度。网格与几何模型相关。几何模型改进后，可以随时通过命令更新网格，并可在求解前对有限元模型进行检查、编辑、修改等。 载荷和边界条件的设定十分方便，并通过图形显示出来。它们都和几何模型相关，几何体发生更改，载荷和边界条件也会自动更新。通过图形界面可以快速建立多重载荷和约束条件。 2．分析