装配体有限元分析
patran装配体有限元分析教程
实验：装配的模态有限元分析
一. 问题描述
探究结合面的参数对装配体的模态有限元分析影响因素，做如下实验设计两块简单的平板，用两螺栓连接，模拟机床部件之间结合面的形式。
具体参数如下
1. 建立如下图所示的装配图
尺寸描述如下：
板长360mm 宽84MM 上板厚10mm 下板后 30mm
为了说明分析情况与实际相符，螺栓分布不对称距离中心分别为 140mm 和100mm 装配体分为上下两个板结构
上板为板1 下板为板2
材料铸铁铸铁
弹性模量 145e9 145e9
伯松比0.25 0.25
密度7.3G/CM 7.3G/CM
螺栓螺帽
材料碳钢碳钢
弹性模量 200E9 200E9
伯松比0.3 0.3
密度7.9 7.9
2 ．对装配体划分网格
为了计算准确有考虑计算机性能，选择二次单元，solid 8node 183 单元
划分完效果图如下：
可以看到这是自由网格划分的情况，用的是四面体单元 精度不如二次六面体单元
四面体单元和三角形单元混合的使用
下面进行求解自由模态
选择分析类型和设置约束之后求解得到结果
其中设置的是以板2下面约束所有自由度。
自由状态的模态分析结果。
与下面的约束方法做比较。
workbench大型机械装配体有限元计算(工作经验总结)
大型机械装配体的有限元分析步骤1.模型简化：由于模型较大，建议将模型分成几个模块去简化，简化后的模型试画网格，能完成则初步证明模型合格。
（1）其中对于不重要的小孔，小倒角能去就去，螺纹孔必须去掉，否则严重影响网格划分；（2）复杂的标准件，螺栓可简化为去螺纹的螺柱，或直接去掉；（3）焊缝处理，除非专门校核焊缝强度，一般将焊缝等同于母体材料；（4）焊缝坡口，间隙必须填满，这才符合实际。
2.模型的检查：简化模型后需要检查干涉，检查模型有无间隙，有无干涉，有无多余的线、面。
（1）干涉处理：重新修改模型，如果通过布尔求和，干涉部位消失可不处理；（2）间隙处理：通过三维软件进行剖视图检查，或者通过布尔求和，有间隙部件则不能求和。
3.模型的快速网格划分：在此推荐先采用默认网格进行划分。
采用默认网格划分的优点是速度特别快，这样非常有利于发现问题，便于进一步修改模型。
但是也有特例：如果模型比较大，且有很多小特征，比如倒角、倒圆，则不容易划分成功，需要设置小的sizing进行处理。
4.网格划分失败针对策略：网格划分失败的千差万别，必须仔细分析，这也是有限元分析的乐趣之一。
原因主要如下；（1）模型不准确。
模型存在干涉、间隙、多余的线、面等。
（2）划分网格方法不当，重新设置sizing，设置新的网格划分方法等。
5.网格数量与内存匹配网格比较耗内存，一般100万网格，需要10G内存。
普通的笔记本4G-8G，能计算的网格也就在40万-80万左右，超过此数值则计算非常耗时，有时甚至不能计算。
对此可采用如下策略：（1）对称模型：进行二分之一，或者四分之一的计算；（2）不对称模型：建议粗化网格，或者采用局部模型分析；6.网格质量分析：（1）skewness越小越好，一般＜0.7可以接受；（2）element quality 越大越好，最好为1；（3）雅克比比率：Jacobian Ratio，越小越好，最好为1；（4） aspect ratio。
CATIA装配部件有限元分析
CATIA装配部件有限元分析CATIA（计算机辅助三维交互应用）是一种广泛应用于机械设计和制造领域的软件。
它提供了一套完整的工具和功能，用于实现产品创新、设计优化和数字化制造。
CATIA的装配部件有限元分析是其中一个功能强大的工具，可以帮助工程师评估设计的结构强度和性能。
装配部件有限元分析（FEA）是一项工程分析技术，用于通过将大型复杂结构分解为小的离散单元，然后通过求解线性和非线性方程组来模拟和预测结构的行为和响应。
在CATIA中，装配部件有限元分析可以通过定义装配体与零部件之间的约束关系和关联关系来分析和评估整个装配体的性能。
在进行装配部件有限元分析之前，首先需要定义整个装配体的几何模型。
CATIA可以通过多种方式创建几何模型，包括绘制、拉伸、旋转、剪切等操作，以及导入其他CAD软件中的模型。
一旦几何模型定义完毕，就可以将其转换为有限元网格模型。
在有限元网格模型中，装配体被分解为小的离散单元，每个单元称为有限元。
这些有限元具有一些特定的属性，如几何形状、材料特性和边界条件。
材料特性定义了材料的力学性能，如弹性模量、屈服强度和断裂韧性。
边界条件定义了固定和加载条件，如约束、力、压力等。
一旦有限元网格模型定义完毕，就可以进行装配部件的有限元分析。
CATIA提供了多种分析类型，包括静态分析、动态分析、热分析、疲劳分析和优化分析。
静态分析用于评估结构的强度和稳定性，动态分析用于分析结构的振动特性，热分析用于评估结构的热响应，疲劳分析用于评估结构在不同加载条件下的寿命，优化分析用于改进结构设计。
装配部件有限元分析的结果通常以图形和数值形式呈现。
CATIA可以生成各种图表和图形，以显示应力、应变、位移、刚度等参数的分布情况。
此外，CATIA还可以生成报告和动画，以帮助工程师更好地理解和解释分析结果。
总之，CATIA的装配部件有限元分析是一种强大的工具，可以帮助工程师评估装配体的强度、稳定性和性能。
通过使用CATIA的装配部件有限元分析，工程师可以优化设计、降低制造成本并提高产品质量。
IDESA有限元分析_第6篇第33章 装配体有限元模型
第33章MasterFEM 教程:装配体的有限元分析本章介绍怎样定义装配体的有限元模型进行分析，用户将学会:∙定义一个装配体的有限元模型。
∙施加约束和载荷。
∙定义并产生网格。
∙线性静态分析。
∙评估分析结果。
设置设置工作单位为mm (milli newton).导入Archive文件，把Frame assembly拿上工作台。
FileImport注意事项：Archive文件为压缩文件，放在教学光盘中。
路径：光盘根目录下/frame.arc文件内容为已做好的装配体模型文件。
·1·创建有限元模型转变到Boundary Conditions任务中创建此装配体的有限元模型文件：选择Create FE Model图标在FE Model Create 菜单里选择get图标·2··3·在Select Parent Part 菜单里选择Frame (assembly) 选择OK命名有限元模型文件:FEM打开Geometry Based Analysis Only 选项 选择OK命名新的几何模型文件：Part 选择OK设置放入装配体到抽屉中： 选择Manage Bins 图标在Manage Bins 菜单里选择Frame (assembly) 选择Put Away 命令·4·选择Dismiss 命令更改零件显示过滤器： 选择Display Filter 图标在Display Filter 菜单里选择Parts 关闭Coordinate Systems 开关 打开Local Origin 开关 每次都选择OK施加边界条件全约束leg 底边在Top piece 顶部创建轴对称约束: X translation free Y translation free Z translation constant X rotation constant Y rotation constantZ rotation free·5·在Side piece 顶部创建轴对称约束:X translation constant Y translation free Z translation free X rotation feeY rotation constant Z rotation constant在表面上定义均布载荷1000 mN/mm^2在同样的载荷集中，创建10G 的加速度。
femap 02-装配体的有限元分析流程
进行设置，点击ok，view select对话框点击ok，显示应力云图。
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Siemens PLM Software
Step 6：结果后处理
surface,单击ok
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Step 5：分析计算：contact连接类型
model>analysis，点击new，选择NX nastran求解器，分析类型选择 static，点击ok，然后点击analyze
进行设置，点击ok，view select对话框点击ok，显示位移云图。
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Step 6：结果后处理
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分析步骤
Step 1：导入装配体几何模型 Step 2：划分网格
Step 3：创建接触
位移云图
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装配件catia有限元分析
装配件的有限元分析1、打开装配件。
2、进入工作台在菜单栏中选择【开始】→【分析与模拟】→【Generative Structural Analysis】命令，进入【结构有限元分析】工作台。
3、进入分析模块进入【结构有限元分析】工作台后，弹出窗口【New Analysis Case】,如图3-1所示，选择【Static Analysis】选项,单击【确定】按钮，生产一新分析算题。
3-1装配件有限元模型4、指定材料 (material)点击工具栏图标来指定零件材料，系统可能弹出图3-2所示对话框，提示没有中文材料库，确定即可；弹出图3-3所示对话框，左键点击【Analysis Manager】模型树内【Rubber】, 再点击材料库对话框内【Other】卡片下的【rubber】，【确定】完成橡胶主簧材料的指定。
3-2无中文材料库报错对话框3-3材料指定对话框同理定义上液室、惯性通道体、下液室均、橡胶底模为铝制材料【aluminium】，外壳为橡胶【rubber】。
5、网格划分（nodes and elements）双击模型树中的来调整rubber的单元划分参数，则弹出图3-4所示四面体网格密度定义对话框，输入图中所示数值，完成网格参数修正。
同理对其他部分划分网格。
3-4网格划分密度定义对话框6、定义约束(Restraints)装配件通过橡胶底模用螺栓固定在车身或车架上，可以用橡胶主簧和外壳的完全固定来模拟分析，单击【Restraints】工具栏中的【Clamp】按钮，弹出图3-5所示【Clamp（夹紧）】定义对话框，选择橡胶主簧上表面和外壳下表面固定，【确定】完成约束定义。
3-5、定义约束7、定义装配件接触约束定义在左边的模型树中将【Links Manager.1】展开，显示出装配件下面的约束，选择【曲面约束.1】，单击【Connection Properties】工具栏中的【Fasten Connection Property】按钮，弹出如图3-6所示对话框，对话框显示已经选择了一个约束，单击【确定】按钮，关闭窗口。
第13章 有限元分析的装配技术
第13章有限元分析的装配技术第1节基本知识一、模型的归档与模型的合并装配在实际问题中，创建的有限元模型最后必须装配起来形成部件或装配体。
将每个有限元模型按一定规则写出，供装配时调用的过程叫模型的归档；将归档的不同有限元模型装配起来，就是模型的合并过程，在模型的合并过程中必须注意合并模型的各种实体对象和属性参数编号的冲突，避免发生重用编号等问题。
ANSYS提供了进行模型合并装配的功能，执行菜单Main Menu>Preprocessor>Archive> Model，有两个选项：一个是Write，用于写出各零件模型；另一个是Read，用于读入各个零件模型。
1．模型的归档—写出执行菜单路径Main Menu>Preprocessor>Archive> Model>Write，弹出如图13-1所示的模型归档—写出模型文件对话框，各项设置如下。
●Data to Archive：选择All Associated FE and IGES（2 file），写出IGES文件和所有有限元模型及其相关文件信息，包括几何信息、材料属性、组件数据。
●Archive file：输入归档模型文件名，文件后缀为cdb。
●IGES file：输入IGES格式文件。
图13-1 模型归档—写出设置2．模型的归档读入执行菜单路径Main Menu>Preprocessor>Archive> Model>Read，弹出如图13-2所示的模型归档—读入模型文件对话框，各项设置如下。
●Data to Archive：选择All Associated FE and IGES（2 file），读入IGES文件和所有有限元模型及其相关文件信息，包括几何信息、材料属性、组件数据。
●Archive file：输入归档模型文件名，文件后缀为cdb。
●IGES file：输入IGES格式文件。
CATIA装配件的有限元分析-小技巧
CA TIA装配件的有限元分析
一．前处理：
1.在装配模块中定义相应约束，以面面贴合，中心贴合最为稳定，所以尽量选取这些约束；
2.在Generative Assembly Structural Analysis GAS模块中将相关约
束定义为“扣紧连接-Fastened connection property”;
3.定义夹紧约束，施加载荷；
二．运算
先创建实体特性，后点运算；
三．后处理:可设置显示单个部件的应力及位移情况；
单个零件应力值显示：在左边模型树中右击【V on Mises Sress.1】,选择【V on Mises Sress（nodal values）.1】 【定义】命令。
选择【Selections】选项，在【Available Groups】列表中选择【OCTREE Tetrahedron
Mesh.1:rubber.1】，单击向下移动按钮，移动到【Activated Groups】列表框，单击下面的【确定】按钮，即单独显示某个零件的应力值；。
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基于ANSYS WORKBENCH得装配体有限元分析模拟装配体得本质就就是设置零件与零件之间得接触问题。
装配体得仿真所面临得问题包括:(1)模型得简化。
这一步包含得问题最多。
实际得装配体少得有十几个零件,多得有上百个零件。
这些零件有得很大,如车门板;有得体积很小,如圆柱销;有得很细长,如密封条;有得很薄且形状极不规则,如车身;有得上面钻满了孔,如连接板;有得上面有很多小突起,如玩具得外壳。
在对一个装配体进行分析时,所有得零件都应该包含进来吗？或者我们只分析某几个零件？对于每个零件,我们可以简化吗？如果可以简化,该如何简化？可以删除一些小倒角吗？如果删除了,就是否会出现应力集中？就是否可以删除小孔,如果删除,就是否会刚好使得应力最大得地方被忽略？我们可以用中面来表达板件吗？如果可以,那么,各个中面之间如何连接？在一个杆件板件混合得装配体中,我们可以对杆件进行抽象吗？或者只就是用实体模型？如果我们做了简化,那么这种简化对于结果造成了多大得影响,我们可以得到一个大致得误差范围吗？所有这些问题,都需要我们仔细考虑。
(2)零件之间得联接。
装配体得一个主要特征,就就是零件多,而在零件之间发生了关系。
我们知道,如果零件之间不能发生相对运动,则直接可以使用绑定得方式来设置接触。
如果零件之间可以发生相对运动,则至少可以有两种选择,或者我们用运动副来建模,或者,使用接触来建模。
如果使用了运动副,那么这种建模方式对于零件得强度分析会造成多大得影响？在运动副得附近,我们所计算得应力其精确度大概有多少？什么时候需要使用接触呢？又应该使用哪一种接触形式呢？(3)材料属性得考虑。
在一个复杂得装配体中所有得零件,其材料属性多种多样。
我们在初次分析得时候,可以只考虑其线弹性属性。
但就是对于高温,重载,高速情况下,材料得属性不再局限于线弹性属性。
此时我们恐怕需要了解其中得每一种材料,它就是超弹性得吗？就是哪一种超弹性得？它发生了塑性变形吗？该使用哪一种塑性模型？它就是粘性得吗？它就是脆性得吗？它得属性随着温度而改变吗？它发生了蠕变吗？就是否存在应力钢化问题？如此众多得零件,对于每一个零件,我们都需要考察其各种各样得力学属性,这真就是一个丰富多彩得问题。
(4)有限元网格得划分。
我们知道,通过WORKBENCH,我们只需要按一个按钮,就可以得到一个粗糙得网格模型。
但就是如果从HYPERMESH得角度来瞧,ANSYS自动划分得网格,很多都就是不合理得,质量较差而不能使用。
那么对于装配体中得每个零件,我们该如何划分网格？对于每一个零件,我们就是否要对之进行切割形成规则得几何体后,然后尽量使用六面体网格？如果我们这样做得话,那么单单划分网格这一项,就要消耗我们大量得时间。
而且,当这种网格划分完以后,我们还需要反复加密网格,反复计算,直到结果得收敛。
就如同减速器这样得一个装配体,稍微粗略得划分网格,都就是10万多个节点,如果我们网格划分得细密一些,很容易上百万个节点。
这么大量得节点,一般得笔记本与台式机计算起来都很困难。
这给我们得仿真工作带来了极大得困扰。
这些问题都就是前处理中出现得。
如何解决这些问题,恐怕要我们广大得CAE工程师与CAE研究人员共同努力,从各个侧面进行研究,得到一些个别得成果,然后在某些时候,再集成起来,得到具有普遍指导意义得方法与结论。
ANSYS WORKBENCH提供得六种接触类型不少朋友提到了关于接触类型得问题,对于如何使用接触类型弄不清楚。
为了帮助刚入门得朋友们了解这些接触类型,笔者首先翻译了ANSYS 关于接触类型得帮助,然后对之进行点评。
翻译得部分帮助如下:ANSYS WORKBENCH提供了6种接触类型,这些接触类型大多只对面接触使适用。
(1)bonded、使用绑定以后,在接触面或者接触边之间不存在切向得相对滑动或者法向得相对分离。
这就是缺省得接触类型,适用于所有得接触区域(实体接触,面接触,线接触)。
(2)no separation、这与绑定类似。
在接触面或者接触线之间不允许发生法向得相对分离,但就是允许发生少量得切向无摩擦滑动。
(3)frictionless:用于模拟无摩擦得单边接触。
所谓单边接触,就就是说,一旦两个物体之间出现了分离,则法向力就为零。
因此当外力发生改变时,接触面之间可能会分开,也可能会闭合。
这种情况下假设摩擦系数为零,即当发生切向相对滑动时,没有摩擦力。
(4)rough:与无摩擦接触类型相似。
它模拟非常粗糙得接触,保证两个物体之间只就是发生静摩擦,而不会发生切向得滑移,从而不会产生滑动摩擦。
它相当于在两个物体之间施加了无限大得摩擦系数。
(5)frictional:有摩擦得接触。
这就是最实际得情况,两个接触面之间既可以法向分离,也可以切向滑动。
当切向外力大于最大静摩擦力后,发生切向滑动。
一旦发生切向滑动后,会在接粗面之间出现滑动摩擦力,该滑动摩擦力要根据正压力与摩擦系数来计算。
此时需要用户输入摩擦系数。
(6)forced frictional sliding:该选项只对刚体动力学适用。
它与frictional类型类似,只就是没有静摩擦阶段。
此时,系统会在每个接触点上施加一个切向得阻力。
该切向阻力正比于法向接触力。
到底使用哪种接触类型,取决于您需要解决得问题。
如果(1)需要模拟两个物体之间轻微得分离(2)要获得接接触面附近得应力,那么可以考虑下列三种接触类型:frictionless,rough与frictional、它们可以模拟间隙,并能更精确得建模真实得接触区域。
不过使用这三种接触会导致更长得求解时间,也可能会导致收敛问题。
如果出现了收敛问题,那么可以对接触区域使用更细得网格。
笔者得点评如下:装配体得分析中,如何对两个物体之间得连接关系进行建模就是一个关键技术问题。
对于连接关系,总体考虑如下:(1)如果两个相邻物体在分析中始终不会有相对运动,最好直接在DM中用多体部件来表达,这最省事。
(2)如果两个相邻物体在分析中存在相对运动,而我们并不关注其连接点附近得应力情况,那么用运动副来表述更简单。
(3)如果相邻两物体在分析中有相对运动,而且我们对这种相对运动得接触面及其附近点得应力情况感兴趣,那么使用接触。
关于接触类型得分类问题。
实际上,接触就就是依据两个物体之间就是否有切向与法向得相对分离来进行划分得。
在两个相互接触得物体之间,也只能发生这两种运动。
要么,在法线方向上可以分开;要么在切线方向上可以发生相对移动。
如果(1)法线方向不可分开,切线方向也不可发生相对滑动,则使用boneded。
(2)法线方向不可分开,切线方向可以发生轻微得无摩擦滑动,则使用no separation、(3) 法线方向可以分开,切线方向不可以发生相对滑动,则用rough、(4) 法线方向可以分开,切线方向可以发生相对滑动,且没有摩擦力。
则就是frictionless。
(5) 法线方向可以分开,切线方向可以发生相对滑动,存在摩擦力。
则就是frictional。
基于Ansys Workbench得接触分析例子1前面一篇基于Ansys经典界面得接触分析例子做完以后,不少朋友希望了解该例子在Workbench中就是如何完成得。
我做了一下,与大家共享,不一定正确。
毕竟这种东西,教科书上也没有,我只就是按照自己得理解在做,有错误得地方,恳请指正。
1.问题描述一个钢销插在一个钢块中得光滑销孔中。
已知钢销得半径就是0、5 units, 长就是2、5 units,而钢块得宽就是4 Units, 长4 Units,高为1 Units,方块中得销孔半径为0、49 units,就是一个通孔。
钢块与钢销得弹性模量均为36e6,泊松比为0、3、由于钢销得直径比销孔得直径要大,所以它们之间就是过盈配合。
现在要对该问题进行两个载荷步得仿真。
(1)要得到过盈配合得应力。
(2)要求当把钢销从方块中拔出时,应力,接触压力及约束力。
2.问题分析由于该问题关于两个坐标面对称,因此只需要取出四分之一进行分析即可。
进行该分析,需要两个载荷步:第一个载荷步,过盈配合。
求解没有附加位移约束得问题,钢销由于它得几何尺寸被销孔所约束,由于有过盈配合,因而产生了应力。
第二个载荷步,拔出分析。
往外拉动钢销1、7 units,对于耦合节点上使用位移条件。
打开自动时间步长以保证求解收敛。
在后处理中每10个载荷子步读一个结果。
本篇只谈第一个载荷步得计算。
3.生成几何体上述问题就是ANSYS自带得一个例子。
对于几何体,它已经编制了生成几何体得命令流文件。
所以,我们首先用经典界面打开该命令流文件,运行之以生成四分之一几何体;然后导出为一个IGS文件,再退出经典界面,接着再到WORKBENCH中,打开该IGS文件进行操作。
(3、1)首先打开ANSYS APDL14、5、(3、2)然后读入已经做好得几何体。
从【工具菜单】-->【File】-->【Read Input From】打开导入文件对话框找到ANSYS自带得文件\Program Files\Ansys Inc\V145\ANSYS\data\models\block、inp【OK】后四分之一几何模型被导入,结果如下图(3、3)导出几何模型从【工具菜单】】-->【File】-->【Export】打开导出文件对话框,在该对话框中设置如下即把数据库中得几何体导出为一个block、igs文件。
【OK】以后该文件被导出。
(3、4)退出ANSYS APDL14、5、选择【OK】退出经典界面。
4.打开Ansys WorkBench,并新建一个静力学分析系统。
结果如下图导入几何体模型。
在Geometry单元格中,选择Import Geometry -->Browse,如下图找到上一步所生成得block、igs文件。
则该静力学系统示意图更新如下。
可见,几何单元格后面已经打勾,说明文件已经关联。
5.浏览几何模型双击Geometry单元格,打开几何体。
在弹出得长度单位对话框内,选择米(Meter)得单位。
然后按下工具栏中得Generate按钮如下图则主窗口中模型如下图可见,长方形得变长就是2m,这与题目中给定得大小就是一致得。
然后退出DesignModeler,则又重新回到WorkBench界面中。
6.定义材料属性双击Engineering Data,则默认材料就是钢材。
这里直接修改该钢材得属性即可。
只有线弹性材料属性:弹性模量36E6与泊松比0、3然后在工具栏中选择“Return To Project”以返回到WorkBench界面中。
7.创建接触在主窗口中分别选择目标面,接触面如下然后对该接触得细节面板设置如下其中,(1)说明接触类型就是带摩擦得接触,摩擦系数就是0、2,就是非对称接触(2)指明法向接触面得刚度因子就是0、1、8.划分网格双击Model单元格进入到Mechanical中。