UG有限元分析第3章.
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。
ug有限元分析
UG有限元分析什么是有限元分析有限元分析（FEA）是一种计算机辅助工程（CAE）方法，用于解决复杂工程问题。
它通过将结构或物体离散化为有限数量的子区域（有限元），并在每个子区域内确定适当的物理模型，从而近似求解连续结构中的应力、位移和其他物理特性。
有限元分析广泛应用于工程设计、结构分析、强度校核等领域。
UG(Unigraphics)是一款由西门子公司开发的集成化CAD/CAM/CAE软件。
它具有强大的建模和模拟功能，提供了一套完整的有限元分析工具，用于分析产品设计在各种载荷下的行为和性能。
UG有限元分析模块以其高度精确的计算结果和先进的求解算法而受到广泛的认可和应用。
UG有限元分析的优势1. 稳定性和准确性UG有限元分析采用了现代化的数值计算方法和稳定的数学模型，确保结果的准确性和可靠性。
它能够捕捉复杂结构的精细细节，并提供准确的应力和位移预测，帮助工程师做出准确的决策和优化设计。
2. 模拟功能的丰富性UG提供了丰富的分析类型和功能选项，使工程师能够模拟各种不同条件下的结构行为。
它支持静态分析、动态分析、热分析、疲劳分析等多种分析类型，以及多种材料模型和加载条件的设置，可满足不同工程需求的模拟分析。
3. 建模和后处理的高效性UG具有强大的建模工具和用户友好的界面，使建模过程变得高效和便捷。
用户可以通过简单的操作创建复杂的几何模型，并将其转化为有限元模型。
后处理工具提供了丰富的结果显示和分析功能，可对分析结果进行可视化处理，便于工程师对结果的理解和评估。
4. 与其他模块的集成性作为一款集成化的软件，UG有限元分析模块与UG其他模块（如CAD和CAM）的紧密集成，提供了全面的产品设计和工程分析解决方案。
它可以自动获取CAD模型的几何和材料信息，并将分析结果应用于后续的产品开发和制造过程中。
UG有限元分析的应用UG有限元分析在各个行业和领域都有广泛的应用，以下是一些典型的应用场景：1. 结构分析UG可以帮助工程师进行结构强度和刚度分析，对结构的载荷和约束条件进行预测和评估。
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-大致步骤
UG 有限元分析-大致步骤打开一实体零件:点击开始，选择“设计仿真”3丈件曰编辑旦观图IZ 幡人⑸格弍®丄且川裝创曲倍电D 分祈IL 肖迪更B 茵口◎"丄旦粕莘助凹 〔曹叱|D 口 I*耳越 外妣豊型殳i+dj. 匚:tkRiT” 【心 制一囹回 ctri+shifr-D i fcO SM^C£' s'忑劝仍HQi 辛 JUZ IT CT11+AI14M -JI E 坤BLI .c c 呻 swifts dt •见：；越施& 官C ・心覘•求聲滲舍。
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基于UG的焊缝建模和有限元分析技术
在 ＵＧ ＮＸ４ 的 建 模 环 境 下 建 立 焊 缝 及 平 板 的 实 体模型。首先是装配两个平板，使平板之间的间隙为
３ｍｍ，即焊缝 根 部 间 隙。 对 焊 缝 实 体 建 模， 在 焊 接 助理中选择对接焊缝，坡口类型选择 Ｖ 型焊缝，焊 缝上表面为平齐的轮廓，选取焊缝与平板上表面的两 个重合边为起始边和终结边，焊缝边界离起点和终点 的位置都为０，采用连续焊接方式， 焊 接 过 程 不 设 置 衬垫和定位片，最后生成的６０°坡口夹角带钝边 Ｖ 型 焊缝实体模型 见 ［１］ 图２。
出 版 社 ，２００７． ［２］ 王云程．筒体缺陷区 的 应 力 分 析 ［Ｊ］．河 北 科 技 大 学 学 报，
焊缝内部
焊缝与平板１下表面接 触面的交线上
焊缝内部
焊缝与平板侧面接触面上， 距平板下表面６ｍｍ 左右
焊缝与平板１下表面 接触面的交线上
焊缝与平板１侧面接触 面的钝边拐角位置
１９９９（３）：１０３－１０６． ［３］ 罗金华．基于 ＡＮＳＹＳ的中厚板焊接有限元三维 数 值 模 拟
图4刚性杆单元平板与焊缝之间生成刚性杆单元是把焊缝接触面的网格节点作为父数据集把平板接触面的网格节点作为子数据集在焊缝与平板之间会生成一一对应的节点连接节点生成刚性杆单元然后更新网格模型在接触面上的网格会按节点对位置重新划分平板与焊缝的网格这时平板与焊缝接触面上的节点已经连接在一起即生成了焊接单元
第６期 （总第１６９期） ２０１１ 年 １２ 月
体建模问题，同时验证了刚性杆单元可以比较真实地
图 ９ ６０°坡 口 夹 角 焊 缝 （无 钝 边 ）的 应 力 云 图
表 ２ 工 况 １ 下 应 力 的 最 大 值 和 位 置
焊缝类型
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。
UG有限元分析第3章解析
设置相关参数
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【网格收集器（俗称为：网格属性定义）】图标，弹出【网格捕集器】 对话框
单击【确定】
（3)划分有限Βιβλιοθήκη 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】对话框； 划分网格后示意图 设置 相关 参数
3.4 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 建立螺栓连接单元 创建仿真模型 创建载荷 创建分析子工况
求解
后处理：分析四种载荷对连杆组产生的变形和应力影响
（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】，在【仿真导航器】窗口分级树中，
3.3 问题分析
本实例中主要研究连杆组的静强度与静刚度问题，由于连杆组是在一个平面内运动工作 的，约束住连杆体的中间部位即可，其承受的极限载荷主要作用在连杆组的大头孔、小 头孔的内壁。 螺栓连接使用螺栓单元，建立在连杆体与大端的连接孔内，对其施加轴向预紧力。 为简化分析，在小头孔，大头孔中使用局部圆柱坐标系，施加径向的载荷近似于余弦载 荷。 在本例中，给定内孔面压力载荷，来替代装配过盈量所仿真生成的过盈接触压力。 选择相应子工况载荷的组合，利用组合功能快速查看组合工况下的求解结果。
1）建立接触关系
在工具栏中单击【仿真对象类型】图标，单击弹出的【面对面粘合】图标，弹出【面 对面粘合】对话框； 单击命令
设置 相关 参数
创建面对
单击确定
基于UG的车刀强度有限元分析
基于UG的车刀强度有限元分析作者：芦啸天王秀芝包宁来源：《科技创新与应用》2016年第15期摘要：金属切削过程中刀具各部分受到的载荷强度是不一样的，掌握各部分的应力分布状态，对于挑选零件，延长刀具使用寿命，提高车削工作安全系数都拥有很大的价值。
文章中利用UG软件强大的参数化建模以及高级仿真功能，对高速钢车刀进行了有限元分析，确定了高速钢车刀工作时各点的应力分布情况。
关键词：高速钢；参数化建模；高级仿真；有限元分析引言在车刀进行切削运动的过程中，能够对刀具的使用寿命、工作效率以及加工的质量产生影响的原因较多，包括有刀具整体的构造情况、构成刀具的材料的性质功能，甚至刀具的外观形状也会产生一定的影响。
因此，只有做好各个方面的设计，才能实现刀具在工作过程中强度、韧度、寿命以及工艺性的优质表现。
所以何种情况下该使用何种刀具就变得尤为重要。
文章主要利用UG的参数化建模以及高级仿真功能，研究车刀内部的应力应变状态，以便于更好的选择切削工作中的所需的刀具。
1 UG高级仿真的优势UG高级仿真的优势非常明显，第一可以进行有限元建模；第二则是能够将结果可视化；第三还能够实现对多种产品性能的评估解算。
UG高级仿真模块的使用，为业界许多解算和材料的构建提供了帮助。
首先是对解算器的支持。
通常情况下，许多行业都会期望支持解算器的系统能够做到无缝、透明，对于这一要求，UG高级仿真模块能够很好的满足这一点。
在对一些解算器如NX Nastran、MSC Nas-tran和ABAQUS等提供支持时，能够提升工作的效率，不用先导出解算器文件，直接通过解算模型来进行解算，在UG高级仿真中就能够查看结果。
同时，UG高级仿真模块中的设计功能非常完善，这是因为在UG高级仿真模块中含有一个较为完善的材料库，在设计时能够根据设计者的需求来完成任务，创建的材料能够拥有各向同性、各向异性、正交各向异性，并且如果设计者有需求，还能够设计流体和超弹性材料。
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3.3 问题分析
本实例中主要研究连杆组的静强度与静刚度问题，由于连杆组是在一个平面内运动工作 的，约束住连杆体的中间部位即可，其承受的极限载荷主要作用在连杆组的大头孔、小 头孔的内壁。 螺栓连接使用螺栓单元，建立在连杆体与大端的连接孔内，对其施加轴向预紧力。 为简化分析，在小头孔，大头孔中使用局部圆柱坐标系，施加径向的载荷近似于余弦载 荷。 在本例中，给定内孔面压力载荷，来替代装配过盈量所仿真生成的过盈接触压力。 选择相应子工况载荷的组合，利用组合功能快速查看组合工况下的求解结果。
单击【Connecting Rod.prt】节点，新建FEM和仿真，进入创建有限元
模型的环境。注意在【仿真导航器】窗口出现了相关数据节点，可以查看 各个节点的含义。
（2）设置有限元模型基本参数
自定义材料 创建物理属性 网格属性定义
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（指定材料）】对话框；
（6）创建载荷
1）单击工具栏中的【载荷类型】图标右侧的小三角形符号，单击其中的【螺 栓预紧力】图标；
设置 相关 参数
螺栓预紧力 施加示意图
2018/12/6
单击确定
2）施加过盈接触压力
单击工具栏中的【载荷类型】图标右侧的小三角形符号，单击其中的【压力】 图标，弹出对话框；
定义大 端的压 力
单击应用
1）分析单元质量
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）建立螺栓连接单元
单击【螺栓连接】命令，弹出【螺栓连接】定义窗口，依次操作如下；
设置 相关 参数
单击应用
1）设置螺栓单元的物理属性及网格属性
在【杆单元】的【单元属性】中的【类型】中选择【CBAR】，新建【网格收集器】、 【物理属性】等操作，依次设置各个参数；
3.4 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 建立螺栓连接单元 创建仿真模型 创建载荷 创建分析子工况
求解
后处理：分析四种载荷对连杆组产生的变形和应力影响
（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】，在【仿真导航器】窗口分级树中，
定义小 端的压 力
设置 相关 参数
单击应用
2018/12/6
单击确定
3）施加最大压缩载荷
3.2 问题描述
如图所示为汽车发动机连杆部件及连杆曲轴系统的工作示意图。本例使 用的连杆部件主要由连杆主体、连杆盖以及起连接作用的连接螺栓装配 而成。
汽车发动机连 杆部件 连杆曲轴 系统的工 作示意图
工况条件
本例中采用线弹性静力计算连杆的极限刚度与强度，并考察不同工作状态（不同 工况）及装配工艺对连杆强度与刚度的影响，从而为连杆组设计和优化提供必要 的依据。
本章节主要内容: 基础知识
问题描述
问题分析 操作步骤 本节小结
3.1基础知识
结构线性静力学分析是产品/零件结构分析最为基础的部分，主要用于解算线性和 某些非线性（例如缝隙和接触单元）结构的问题，用于计算结构或者零部件中由于 静态或者稳态载荷而引起的位移、应变、应力和各种作用力，这些载荷可以是外部 作用力和压力、稳态惯性力（重力和离心力）、强制（非零）位移、温度（热应 变）。 UG NX高级仿真支持的线性静力学分析的解算器主要有： （1）NX Nastran-SOL 101 Linear Statics – Global Constraints，全局 约束：该解算类型可以创建具有唯一载荷的子工况，但是每个子工况均使用相同的 约束条件（包括接触条件）。 （2）NX Nastran- SOL 101 Linear Statics – Subcase Constraints，多 个约束：该解算类型可以创建多个子工况，每个子工况既包含唯一的载荷又包含唯 一的约束，设置不同子工况参数并提交解算作业时，解算器将在一次运行中求解每 个子工况。 （3）NX Nastran- SOL 101 Super Elements，主要用来求解超单元的线 性静态分析。
设置相关参数
单击确定
2)创建物理属性
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【网格收集器（俗称为：网格属性定义）】图标，弹出【网格捕集器】 对话框
单击【确定】
（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】对话框； 划分网格后示意图 设置 相关 参数
第3章 多载荷条件静力学实例精讲—发动机连杆分析
本章内容简介 本实例以汽车发动机连杆部件为研究对象，在建立有限元模型和定义边界约 束条件的基础上，依次创建了最大拉伸状态、最大压缩状态及施加螺栓预紧力、
过盈装配共4个子工况的仿真模型，利用NX Nastran提供的线弹性静力学解算器，
通过解算后既可以对每个子工况条件的解算结果进行分析，还可以对子工况进行 任意组合，可以快速解算出各个组合载荷工况条件下的结果，为比较和分析各个 子工况及其组合工况对发动机连杆力学性能影响规律的研究提供了便利。
1）建立接触关系
在工具栏中单击【仿真对象类型】图标，单击弹出的【面对面粘合】图标，弹出【面 对面粘合】对话框； 单击命令
设置 相关 参数
创建面对
单击确定
单击确定
2）施加边界约束
单击工具栏中【约束类型】中的【固定约束】命令，弹出【固定约束 （Fixed）】对话框；
选取对象
设置相关参数
固定约束施加 示意图
设置相关参数 设置相关参数
网格属性
物理属性
2）设置螺栓单元截面属性
单击【前截面】右侧的【显示截面管理器】图标，弹出【梁截面管理器】对话框；
创建新 截面
设置相 关参数
单击确定
（5）创建仿真模型
在【仿真导航器】窗口分级树中右键单击【ch03_Connecting Rod_fem1.fem】节点， 找到【显示仿真】选择【ch03_Connecting Rod_sim1.sim】模型，进入仿真模型操作 环境。