UG有限元教学–系列专题1
ug有限元分析教程
ug有限元分析教程有限元分析是一种数值计算方法，用于求解工程结构或物理问题的数学模型。
它将连续的解析问题离散化成有限数量的子域，并在每个子域上进行数值计算，最终得到整个问题的解。
本教程将介绍有限元分析的基本原理和应用方法。
1. 有限元网格的生成有限元分析的第一步是生成适合问题的有限元网格。
网格是由许多小的单元组成，如三角形、四边形或六边形。
生成网格的方法有很多种，如三角剖分、矩形划分和自适应网格等。
2. 定义有限元模型在定义有限元模型时，需要确定问题的几何形状、边界条件和材料性质。
几何形状可以通过几何构造方法来描述，边界条件包括固支、力和热边界条件等。
材料性质可以通过弹性模量、热传导系数和热膨胀系数等参数来描述。
3. 选择合适的有限元类型根据具体的问题，选择合适的有限元类型。
常见的有限元类型包括一维线性元、二维三角形单元和二维四边形单元等。
使用不同的有限元类型可以更好地逼近实际问题的解。
4. 构造有限元方程有限元分析的核心是构造线性方程组。
根据平衡方程和边界条件，将整个问题离散化为有限个子问题，每个子问题对应于一个单元。
然后，根据单元间的连续性，将所有子问题组合成一个总的方程组。
5. 解算有限元方程通过求解线性方程组，可以得到问题的解。
求解线性方程组可以使用直接方法或迭代方法。
常见的直接方法包括高斯消元法和LU分解法，迭代方法包括雅可比迭代法和共轭梯度法等。
6. 后处理结果在求解得到问题的解后，可以进行后处理结果。
后处理包括计算力、应变和位移等物理量，以及绘制图表和动画。
有限元分析是一种强大的数值方法，广泛应用于结构力学、流体力学、热传导和电磁场等领域。
它在解决复杂问题和优化结构设计方面发挥着重要作用。
通过学习有限元分析，您可以更好地理解结构的行为，并提高工程设计的准确性和效率。
UGNX有限元分析入门-专题典型实例
（3）划分有限元模型网格
单击工具栏中的【3D四面体网格】图标，弹出【3D四面体网格意图
单击确定
1）分析单元质量
o 单击工具栏中的【单元质量】图标，弹出【单元质量】对话框：
设置 相关 参数
（4）创建仿真模型
o 在【仿真导航器】窗口分级树中，右键单击【Diaolan_fem1.fem】节点， 找到【显示仿真】单击选择【Diaolan_sim1.sim】节点，进入仿真模型操 作环境。
创建轴类零件整模型的仿真模型中，划分网格和约束条件定义时宜采用 【圆柱坐标系】，对应在后处理查看结果时必须切换为【圆柱坐标系】， 这也适用于其他轴类、盘套类等对称零件分析结果的查看。
为了说明轴对称分析类型在减少计算规模上具有的优势，本实例还对整 个3D实体模型进行网格划分的方法进行操作和比较，计算后的位移云图 和应力云图分别如下图所示，结果说明：在约束条件和加载条件一致的 前提下，两者最终结果非常接近。
1)自定义材料
单击工具栏中的【材料属性】图标，弹出【指派材料】对话框。
输入名称 及参数
复制材料
单击【确定】
2)创建物理属性
单击工具栏中的【物理属性】图标，弹出【物理属性表管理器】对话框
选择材料
单击【创建】
单击【确定】
3)网格属性定义
单击工具栏中的【网格捕集器】图标，弹出【网格捕集器】对话框。
在轴类零件中，因功能需要或者工艺要求而设置的凹槽、凸台、过渡圆角及倒 角等，如果在承载过程中对结构整体受力分析结果的影响很小，那么，在有限 元分析过程中一般可以忽略，本实例需要对模型的一些小特征进行清理。
2.1.4 操作步骤
创建有限元模型的解算方案 设置有限元模型基本参数 划分有限元模型网格 创建仿真模型 求解及后处理
UG有限元分析教程
UG有限元分析教程有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种计算方法，用于求解连续介质力学问题。
UG作为一款常用的三维CAD软件，也提供了相应的有限元分析功能，下面将介绍UG有限元分析的基本流程和步骤。
首先，建立几何模型是有限元分析的第一步。
在UG中，可以通过绘制线与曲线、创建体与表面等操作，构建出所需的几何形状。
在建模过程中，需要注意几何模型的准确性和合理性，以保证模拟结果的可靠性。
然后，进行网格划分。
有限元分析将几何模型离散化为多个小单元，每个小单元称为网格，通过将整个模型划分为有限个网格单元，可以更容易地对模型进行数值计算。
在UG中，可以选择不同的网格划分算法和参数设置，以求得较为合适的网格划分结果。
接下来，定义边界条件和加载条件。
在有限元分析中，需要对模型的边界进行约束和加载，以模拟真实的工程环境。
在UG中，可以通过选择特定面或边进行边界条件设置，例如固定边界条件、约束边界条件等。
同时，还可以对特定面或边进行加载条件设置，如施加力、施加压力等。
完成边界条件和加载条件的定义后，即可进行求解。
在UG中，可以通过调用有限元分析求解器进行计算。
求解过程中，UG会对模型进行离散化计算，并得到相应的应力、应变等结果。
求解的时间长短与模型的复杂性、计算机性能等因素有关。
最后，进行后处理。
在有限元分析中，后处理是对求解结果的分析和可视化。
UG提供了丰富的后处理工具，可以对应力、应变等结果进行图形显示和数据分析，并以形式化报告的形式输出结果。
总结而言，UG有限元分析是一项强大的工程分析工具，可以帮助工程师解决各种复杂的力学问题。
通过建立几何模型、网格划分、定义边界条件和加载条件、求解和后处理，可以得到模型的应力、应变等结果，以指导后续的工程设计和优化工作。
UG有限元分析教程
UG有限元分析教程有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种工程设计和数值计算的方法，通过将复杂结构分割为许多简单的有限元单元，然后通过建立有限元模型，进行数值计算，最终得到结构的力学响应。
本文将向大家介绍UG有限元分析教程。
UG是一种集成的CAD/CAM/CAE软件，具有功能强大且广泛应用的特点。
UG有限元分析是UG软件中的一个功能模块，它可用于进行各种结构的有限元分析，例如静态分析、动态分析、热传导分析等。
2.有限元网格划分：将结构几何模型划分为许多有限元单元，每个单元由节点和单元单元构成。
UG提供了自动网格划分工具，用户可以选择合适的网格密度和单元类型。
3.材料属性定义：为结构的各个部分定义材料属性，包括杨氏模量、泊松比、密度等。
用户可以根据实际情况选择合适的材料模型。
4.边界条件和加载：为结构的边界和加载部分定义边界条件和加载，包括支撑约束、力、压力等。
用户可以根据实际情况选择合适的加载方式。
5.求解：通过对有限元模型进行离散化和求解，得到结构的力学响应。
UG提供了高效的求解器和迭代算法，可以快速求解大规模的有限元模型。
6.结果后处理：对求解结果进行后处理，包括位移、应力、应变等的分析和可视化。
UG提供了丰富的后处理工具，用户可以生成各种工程报表和图形。
UG有限元分析教程提供了详细的步骤和示例，帮助用户快速学习和掌握UG有限元分析的基本方法和技巧。
课程内容包括UG软件的基本操作、几何建模、有限元网格划分、材料属性定义、边界条件和加载的设定、求解器和后处理工具的使用等。
学习UG有限元分析需要一定的工程基础和计算机技巧，但是通过系统的学习和实践，任何人都可以掌握这一方法，并在工程设计和研究中应用它。
总之，UG有限元分析教程提供了全面的学习资料和实例，帮助用户了解和掌握UG有限元分析的基本理论和应用方法，为工程设计和研究提供了有力的工具和支持。
第2章UG NX有限元分析入门-专题实例
Байду номын сангаас 1）拆分体操作
双击【仿真导航器】窗口分级树中的【Diaolan_fem1.fem】节点，进 入FEM环境，再双击【Diaolan_fem1_i.prt】理想化模型节点，即可进 入理想化模型环境，对模型进行相关操作。
拆分体相关参 数设置 拆分体结果示 意图
2）分割面操作
单击【理想化几何体】图标右侧的小三角符号，单击出现的【分割面】图 标，弹出【分割面】对话框：
设置相关参数
3个最小值及 3个最大值
4）编辑后处理视图
选择【编辑后处理视图】命令，可以对后处理中的【显示】、【图例】、 【文本】等内容进行相关参数设置；单击【编辑后处理视图】命令，弹出相 应的对话框；
选取不同 的项目编 辑相应的 结果
勾选显示未变形 的模型示意图
5）显示3D轴对称结构
单击【编辑后处理视图】对话框中的【显示于】后面的下拉小三角形符号， 选择【3D轴对称结构】，单击后面的【选项】按钮，弹出【3D轴对称】设 置对话框
2.2.3 操作步骤
创建有限元模型的解算方案 设置有限元模型基本参数 划分有限元模型网格 创建仿真模型 求解 后处理，分析吊篮模型的变形和应力情况
（1）创建有限元模型的解算方案
依次左键单击【开始】和【高级仿真】，右键单击弹出的【新建FEM和仿真】选项， 弹出【新建FEM和仿真】对话框，设置相关参数，即可进入了创建有限元模型的环 境，注意在【仿真导航器】窗口的分级树中出现了相关节点。
位移幅值 云图
Von Mises 云图
2）查看云图最大值及最小值
查看截面变形和应力的最大值与最小值可以通过【后处理导航器】中的【云图绘图】 中的【Post View1】来实现；
UG有限元分析步骤精选整理
UG有限元分析-大致步骤一、打开一实体零件：
二、点击开始，选择“设计仿真”
三、点设计仿真后会自动跳出“新建FEM和仿真”窗口，点击“确定”
四、确定新建FEM和仿真后，会自动跳出“新建解决方案”窗口，点击“确定”
五、指派材料，点击零件，选择所需要指派的材料，点击“确定”，本例为steel
六、生成网格，以3D四面网格为例：选择网格-输入网格参数，单元大小
七、固定约束，选择所需要约束的面，本例的两个孔为固定约束
八、作用载荷，选择作用力的面，输入压力的大小，本例按单位面积的承压
九、求解，选择求解命令，点击确定
十、求解运算，系统会自动运算，显示作业已完成时，可以关闭监视器窗口
十一、导入求解结果，选择文件所在的路径，结果文件为 .op2, 点击确定
十二、查看有限元分析结果：
十三、编辑注释，可以显示相关参数：
十四、动画播放，点击动画播放按键，可以设置动态播放速度的快慢。
UG有限元分析教程
第1章高级仿真入门在本章中，将学习：∙高级仿真的功能。
∙由高级仿真使用的文件。
∙使用高级仿真的基本工作流程。
∙创建FEM和仿真文件。
∙用在仿真导航器中的文件。
∙在高级仿真中有限元分析工作的流程。
1.1综述UG NX4高级仿真是一个综合性的有限元建模和结果可视化的产品，旨在满足设计工程师与分析师的需要。
高级仿真包括一整套前处理和后处理工具，并支持广泛的产品性能评估解法。
图1-1所示为一连杆分析实例。
图1-1连杆分析实例高级仿真提供对许多业界标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器包括NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS和ABAQUS。
例如，如果结构仿真中创建网格或解法，则指定将要用于解算模型的解算器和要执行的分析类型。
本软件使用该解算器的术语或“语言”及分析类型来展示所有网格划分、边界条件和解法选项。
另外，还可以求解模型并直接在高级仿真中查看结果，不必首先导出解算器文件或导入结果。
高级仿真提供基本设计仿真中需要的所有功能，并支持高级分析流程的众多其他功能。
∙高级仿真的数据结构很有特色，例如具有独立的仿真文件和FEM文件，这有利于在分布式工作环境中开发有限元（FE）模型。
这些数据结构还允许分析师轻松地共享FE数据去执行多种类型分析。
UG NX4高级仿真培训教程2∙高级仿真提供世界级的网格划分功能。
本软件旨在使用经济的单元计数来产生高质量网格。
结构仿真支持完整的单元类型（1D、2D和3D）。
另外，结构级仿真使分析师能够控制特定网格公差。
例如，这些公差控制着软件如何对复杂几何体（例如圆角）划分网格。
∙高级仿真包括许多几何体简化工具，使分析师能够根据其分析需要来量身定制CAD几何体。
例如，分析师可以使用这些工具提高其网格的整体质量，方法是消除有问题的几何体（例如微小的边）。
∙高级仿真中专门包含有新的NX传热解算器和NX流体解算器。
NX传热解算器是一种完全集成的有限差分解算器。
它允许热工程师预测承受热载荷系统中的热流和温度。
UG有限元分析教程
第1章高级仿真入门在本章中，将学习：∙高级仿真的功能。
∙由高级仿真使用的文件。
∙使用高级仿真的基本工作流程。
∙创建FEM和仿真文件。
∙用在仿真导航器中的文件。
∙在高级仿真中有限元分析工作的流程。
1.1综述UG NX4高级仿真是一个综合性的有限元建模和结果可视化的产品，旨在满足设计工程师与分析师的需要。
高级仿真包括一整套前处理和后处理工具，并支持广泛的产品性能评估解法。
图1-1所示为一连杆分析实例。
图1-1连杆分析实例高级仿真提供对许多业界标准解算器的无缝、透明支持，这样的解算器包括NX Nastran、MSC Nastran、ANSYS和ABAQUS。
例如，如果结构仿真中创建网格或解法，则指定将要用于解算模型的解算器和要执行的分析类型。
本软件使用该解算器的术语或“语言”及分析类型来展示所有网格划分、边界条件和解法选项。
另外，还可以求解模型并直接在高级仿真中查看结果，不必首先导出解算器文件或导入结果。
高级仿真提供基本设计仿真中需要的所有功能，并支持高级分析流程的众多其他功能。
∙高级仿真的数据结构很有特色，例如具有独立的仿真文件和FEM文件，这有利于在分布式工作环境中开发有限元（FE）模型。
这些数据结构还允许分析师轻松地共享FE数据去执行多种类型分析。
UG NX4高级仿真培训教程2∙高级仿真提供世界级的网格划分功能。
本软件旨在使用经济的单元计数来产生高质量网格。
结构仿真支持完整的单元类型（1D、2D和3D）。
另外，结构级仿真使分析师能够控制特定网格公差。
例如，这些公差控制着软件如何对复杂几何体（例如圆角）划分网格。
∙高级仿真包括许多几何体简化工具，使分析师能够根据其分析需要来量身定制CAD几何体。
例如，分析师可以使用这些工具提高其网格的整体质量，方法是消除有问题的几何体（例如微小的边）。
∙高级仿真中专门包含有新的NX传热解算器和NX流体解算器。
NX传热解算器是一种完全集成的有限差分解算器。
它允许热工程师预测承受热载荷系统中的热流和温度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.6 网格配对条件 – 配合拆分体使用
该操作在理想化环境下进行的； 为在FEM环境中网格配对操作
提供了条件； 注意仿真导航器窗口操作节点名
称发生的变化；
3.1、 1D连接 – 使用场合
可以用来连接一个装配 FEM 中的组件 FEM；
可以用来连接一个 FEM 中 的多个片体和实体；
如果这两个面在几何结构上不尽相同，将在这两 个面上压印两者共用的区域，并将把该共用区域作 为相同的几何对使用，进一步加以处理。
2.4 网格配对- 粘结非重合及作用
对源面和目标面进行网格划分时，软件自动生成 1D 单元，一般在源面和目标面之间生成 RBE3连接 单元；
源面上的节点变为 RBE3 定义中的独立节点，而目 标面上的节点则变为依附节点；
粘连重合：在源面和目标面之 间进行几何体和网格匹配；
粘连非重合：在源面和目标面 上的网格之间创建连接；
自由重合：将使源面和目标面 上的网格相互对齐，并在网格 之间不创建任何连接。
2.3 网格配对- 粘结重合及作用
如果源面和目标面在几何结构上是相同的，则将 合并这两个面，创建一个由两个体共享的单个面；
UG有限元教学 – 系列专题1
UG NX 有限元 难理解术语及其应用-NO1
江苏大学 沈春根 2011年元月 第1版 2015年元月 第3版
目录
仿真坐标系 网格配对条件 1D连接用法 接触和粘结条件
本知识点为第1部分， 第2部分还在不断 地补充和完善中 ---
1.1 仿真坐标系的类型
绝对坐标系（ACS，全局坐标系）：永久不能动；
和面对面接触一样，应用于仿真文件为活动状态 的情况；
连接两个曲面，以防止在所有方向产生相对运动； 除了SOL 701 和轴对称解算方案不支持该类型之
外，适用于所有结构 NX Nastran 解算方案； 边到面胶合，该命令作用和用法同上。
5、参考文献
UG NX CAE帮助文件； UG NX7.0有限元分析入门与实例精讲，机械工
业出版社，2010； UG NX8.5有限元分析入门与实例精讲，机械工
业出版社，2016；
此如果修改几何体或网格，它们可能不能正确更 新。
4.1 接触和粘结条件 - 面对面接触
定义两个曲面之间的接触； 应用在两个曲面有滑动趋势
的两个曲面之间； 应用于仿真文件为活动状态
的情况（网格配对条件和曲 面接触网格，均在FEM中定 义）；
支持的解算 方案类型
4.2 接触和粘结条件- 面对面胶合
3.3、1D连接操作 – 在未划分网格几何体上
软件将创建一个连 接方法，显示在仿 真导航器中的连接 收集器节点下；
该连接使用一般连 接符号显示在图形 窗口中。
3.4、1D 网格！
3.5、1D连接操作 – 基于FEM网格模型
包括节点到节点和单元边到单元面； 使用基于 FE 的连接可更精确地控制节点位置； 或在基础几何体不可用时，使用它； 由于基于 FE 的连接没有绑定到基础几何体，因
球坐标系
2.1 网格配对- 用途
可在指定的接触区域，将单个 2D 或 3D 网格连 接在一起，确保在接触区域是连通的、可以传递 边界条件；
连接一个装配FEM模型中各个近似几何体（片 体或者几何体）上的网格；
在一个模型的两个面上，可以创建相同的网格， 可以轻松进行接触定义。
2.2 网格配对- 类型
工作坐标系 (WCS)：可以移动，创建节点坐标系以之 作为参考；
局部坐标系：用户自定义，有助于构建FEM模型；
节点位移坐标系：定义节点位移限制时，要使用它；
节点参考坐标系：提供节点参考坐标值，创建附加网 格有用。
1.2 仿真坐标系-局部坐标系常见类型
笛卡尔坐标系
圆柱坐标系， 常用轴类零件。
还可以来定义蛛网单元， 以对销或螺栓建模、分布 质量、分布载荷或约束， 或定义用于柔性体分析的 连接点；
1D连接替代 销轴连接
3.2、 1D连接 – 操作类型
同时支持基于几何体的连接和基于 FEM 的连接，基于几何体的连接类 型包括： 点到点（几何体） 节点到节点（FEM） 点到边 点到面 边到边 边到面
右键单击该1D单元网格，编辑网格相关数据，以编 辑网格中 RBE3 节点的自由度；
可以在任意两个面之间创建此类网格配对条件，而 不必关心它们的相对位置。
2.5 网格配对- 自由重合及作用
源面和目标面上的网格具有相同的单元几何类型； 在源面和目标面之间的接触处有重复节点； 自由重合条件对于调整有滑动趋势的面对面接触