8.3Pro E有限元分析（课件）-高二《汽车机械基础》同步教学（人邮版·第三版）

Pro/E有限元分析 1 8.3 Pro/E有限元分析 8.3.1 Pro/Mechanica模块功能 Pro/E的有限元分析功能是通过其Mechanica模块实现的。 在Pro/Mechanica中，将每一项能够完成的工作称为设计研究。 所谓设计研究是指针对特定模型用户定义的一个或一系列需要解决的问题，每一个分析任务都可以看做一项设计研究。 Pro/Mechanica的设计研究种类可以分为以下3种类型。 （1）标准分析（Standard）：最基本、最简单的设计研究类型，至少包含一个分析任务。在此种设计研究中，用户需要指定几何模型、划分有限元网格、定义材料、定义载荷和约束、定义分析类型和计算收敛方法、计算并显示结果。 （2）灵敏度分析（Sensitivity）：可以根据不同的目标设计参数或者特性参数的改变计算出一系列的结果。除了进行标准分析的各种定义外，用户需要定义设计参数、指定参数的变化范围。用户可以用灵敏度分析来研究哪些设计参数对模型的应力或质量影响较大。 （3）优化设计分析（Optimization）：在基本标准分析的基础上，用户指定研究目标、约束条件（包括几何约束和物性约束）、设计参数，然后在参数的给定范围内求解出满足研究目标和约束条件的最佳方案。 因此，概括地说，Pro/Mechanica能够完成的任务可以分为两大类。 第一类可以称为设计验证，或者称为设计校核，例如进行设计模型的应力应变检验，这也是大部分有限元分析软件能完成的工作。 在Pro/Mechanica中，完成这种工作需要依次进行以下步骤： （1）创建几何模型。 （2）简化模型（对于较为复杂的模型适用）。 （3）设定材料属性。 （4）定义约束。 （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。 第二类可以称为模型的设计优化，这是Pro/Mechanica区别于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： （1）创建几何模型。 （2）简化模型。 （3）设定单位和材料属性。 （4）定义约束。 （5）定义载荷。 （6）定义设计参数。 （7）运行灵敏度分析。 （8）运行优化分析。 （9）根据优化结果改变模型。 8.3.2 零件的有限元静力分析 1．调入零件模型 调入待分析的零件模型huakuai.prt，如图8-16所示。 假设曲柄滑块机构处于平衡状态，且将滑块作为本次有限元静力分析的对象。 图8-16 有限元分析零件的调入 2．进入有限元分析模块 单击菜单栏中的【应用程序】→ 【Mechanica】命令，接受对话框默认 值，按【确定】按钮，进入有限元分析 模块，右侧将变为有限元分析工具栏图标，如图8-17所示。 图8-17 有限元分析环境 3．设定材料属性 选择材料“STEEL”，按【确定】按钮后可在模型中看到材料标记，如图8-18所示。 图8-18 零件材料的确定 4．定义约束 定义约束就是限制自由度，其算法与力学中的计算方法一样，一般常取未知约束反力处的约束限制，这里取滑块与轨道之间的约束最为合适，故采取限制与轨道接触的两条槽边进行。 定义约束结果如图8-19所示。 图8-19 定义约束结果 5．施加载荷 由受力分析可知，滑块在工作中受三个力的作用，分别来自连杆、被冲压件及轨道。 轨道的反力已经在约束里受到限制，因此，只需添加两个力即可。 单击【力/力矩载荷】工具，进入载荷设置对话框，载荷施加过程及结果如图8-20所示。 图8-20 载荷施加过程及结果 6．分析计算 单击菜单栏中的【分析】→【Mechanica分析/研究】命令，在弹出的【分析和设计研究】对话框中，选择【文件】→【新建静态分析】命令，即可进行零件的静力分析，如图8-21所示。 图8-21 静力分析窗口 在【静态分析定义】对话框中，可以设置分析目标类型，选择默认即完成了求解滑块应力及变形分布的设置，如图8-22所示。 图8-22 分析目标的设置 单击【确定】按钮后即可开始运行，直至完成，如图8-23所示。 图8-23 运行分析过程 7．结果的提取与分析 单击【分析设计与研究】对话框的最右侧工具图标，即可打开【运行结果提取】对话框，如图8-24所示。 图8-24 分析结果的提取 默认是应力提取，可以选择变形（位移）、应变等不同的提取目标，单击【确定】按钮即可得到应力云图，如图8-25所示为滑块的工作应力及变形云图。 图8-25 应力及变形云图 THANK YOU 33 $