catia静强度有限元分析2
catia静强度有限元分析1
CATIA静强度有限元分析
（5）定义属性 通过3D Property按钮给转向管柱赋予3D实体属性。在Supports一栏
里选择实体并点击OK确认。
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CATIA静强度有限元分析
（6）定义约束 通过Clamp按钮在转向管柱下端选择如图所示曲面来施加全约束。
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CATIA静强度有限元分析
（7）施加载荷 通过Moment按钮，选择转向管柱的花键连接部分的曲面，如下图所
CATIA软件在机械设计方面功能强大，但机械设计只是软件功能的一部 分。对于机械设计工程师来说，在设计完成产品中，对于产品能否满足强 度要求，能否满足各种行业标准和规范的要求，就需要对设计的产品进行 强度分析。
CATIA软件此方面的功能特别有助于新产品的开发。对于新的设计模型， 设计者可以方便地了解结构的应力分布情况，随时修改结构。
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一、实体零件分析方法
CATIA静强度有限元分析
[开始-分析与模拟-Generative Structural Analysis（通用求解器）]，弹出的模 块选择静力分析，并确定。
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CATIA静强度有限元分析
（1）装配体模型加载：
打开悬置支架Product产品模型，由于可以用接触关系模拟螺栓连接，选择所有 的螺栓及螺母，然后隐藏。
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CATIA静强度有限元分析
（2）定义属性和材料
选择 命令，弹出下图所示对话框，选择Metal下的Steel材料，单击OK。
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CATIA静强度有限元分析
（2）定义属性和材料
单击 （3D Property） 命令，弹出下图所示对话框，在绘图窗口选择悬置支
架实体，在Supports中显示在1 Body(on Publication),表示悬置支架已选中；激
CATIA-有限元分析教程
3. 高级约束
该功能提供了对任意节点的 （平移）自由度的约束控制。施加
此约束的过程是：（1）单击该图 标，弹出图8-5所示高级约束对话 框。（2）选择约束对象（曲面或 棱边）。（3）选择坐标系类型， 其中Implicit：隐含（局部）坐标 系、Global：全局坐标系、User： 用户定义坐标系。（4）选择要约 束的自由度（旋转自由度只对壳 体单元或虚拟实体起作用），
的质量，单击OK按钮，
结果见图8-24。
图8-23 分布质量对话框
图8-24施加分布质量后的零件
（3）附加面质量密度 以单位面积的方式为形体附加质量。单击 图标，弹出
与图8-25所示对话框类似的面线质量密度对话框。选择形体 的表面，输入面质量密度数值即可。 上述约束施加方法和静态分析施加约束方法. 8.5.2计算 1. 确定存放计算数据和计算结果文件的的路径（同静态分析）。 2. 确定计算模态的最高阶数 双击图8-26(a)所示特征树上频率分析工况节点 ，弹出图8-26(b)所示频率参数对话框，在对话框中指定计算模 态的最高阶数，例如10。
图8-13选择了夹紧约束和施加了轴承载荷的零件
8.4.1计算
1. 确定存放计算数据和计算结果文件的的路径.
可以通过下面两种方法指定计算数据和结果存储路径：
（1）选择图标
，通过随后弹出的图8-14所示的确定存储路
径对话框输入计算数据和计算结果文件的的路径。
图8-14确定存储路径对话框
（2）通过图8-15特征树Links Manager节点的目录， 双击该目录的分支，即可更改存储路径。
移值，参照图8-12。
图8-11位移载荷对话框
图8-12在夹紧约束上施加位移载荷
CATIA有限元分析计算实例 完整版教案资料
C A T I A有限元分析计算实例完整版CATIA有限元分析计算实例CATIA有限元分析计算实例11.1例题1 受扭矩作用的圆筒11.1－1划分四面体网格的计算（1）进入【零部件设计】工作台启动CATIA软件。
单击【开始】→【机械设计】→【零部件设计】选项，如图11－1所示，进入【零部件设计】工作台。
图11－1单击【开始】→【机械设计】→【零部件设计】选项单击后弹出【新建零部件】对话框，如图11-2所示。
在对话框内输入新的零件名称，在本例题中，使用默认的零件名称【Part1】。
点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，进入【零部件设计】工作台。
（2）进入【草图绘制器】工作台在左边的模型树中单击选中【xy平面】, 如图11-3所示。
单击【草图编辑器】工具栏内的【草图】按钮，如图11-4所示。
这时进入【草图绘制器】工作台。
图11－2【新建零部件】对话框图11－3单击选中【xy平面】（3）绘制两个同心圆草图点击【轮廓】工具栏内的【圆】按钮，如图11-5所示。
在原点点击一点，作为圆草图的圆心位置，然后移动鼠标，绘制一个圆。
用同样分方法再绘制一个同心圆，如图11-6所示。
图11－4【草图编辑器】工具栏图11－5【轮廓】工具栏下面标注圆的尺寸。
点击【约束】工具栏内的【约束】按钮，如图11-7所示。
点击选择圆，就标注出圆的直径尺寸。
用同样分方法标注另外一个圆的直径，如图11-8所示。
图11－6两个同心圆草图图11－7【约束】工具栏双击一个尺寸线，弹出【约束定义】对话框，如图11－9所示。
在【直径】数值栏内输入100mm，点击对话框内的【确定】按钮，关闭对话框，同时圆的直径尺寸被修改为100mm。
用同样的方法修改第二个圆的直径尺寸为50mm。
修改尺寸后的圆如图11-10所示。
图11－8标注直径尺寸的圆草图图11－9【约束定义】对话框（4）离开【草图绘制器】工作台点击【工作台】工具栏内的【退出工作台】按钮，如图11-11所示。
catia有限元分析简述
前言运用固体力学理论（包括结构力学、弹性力学、塑性力学等）对结构进行强度和刚度分析，是工程设计的重要内容之一。
随着科学技术的进步和生产的发展，工程结构的几何形状和载荷情况日益复杂，新的材料不断出现，使得寻找结构分析的解析解十分困难，甚至不可能，因而人们转而寻求近似解。
1908年，W.Ritz提出一种近似解法，具有重要意义。
它利用带未知量的试探函数将势能泛函近似，对每一个未知量求势能泛函的极小值，得到求解未知量的方程组。
Ritz法大大促进了弹性力学在工程中的应用。
Ritz法的限制是试探函数必须满足边界条件。
对于几何形状比较复杂的结构来说，寻找满足整个边界条件的试探函数也非易事。
1943年，R.Couran对Ritz法做了极其重要的推广。
他在求解扭转问题时，将整个截面划分为若干个三角形区域，假设翘曲函数在各个三角形区域内做近似线性分布，从而克服了以前Ritz法要求整体近似函数满足全部边界条件的困难。
Couran这样应用Ritz法与有限元法的初期思想是一致的。
但是这种近似解法要进行大量数值计算，在当时还是个难题。
因此，未能得到发展。
有限单元法是采用计算机求解数学物理问题的一种数值计算近似方法。
它发源于固体力学，后迅速扩展到流体力学、传热学、电磁学、声学等其它物理领域。
固体力学有限元法的理论依据，从发展历史看，主要有三种途径，即结构矩阵法、变分法和加权余量法。
整个计算过程是泰国编制好的程序在电子计算机上自动进行。
它具有极大的通用性，在程序功能范围内，只要改变输入的数据，就可以求解不同的工程实际问题。
这种解法完全改变了解析法中针对一种实际问题寻找一种解法的局限性。
在1946年电子计算机诞生以后，首先采用它进行数值计算的是杆系结构力学。
它的理论依据是由结构力学位移法和力学演变成的矩阵位移法和矩阵力学，统称为结构矩阵法。
它采用矩阵代数运算，不仅能使算式书写简明，而且编制计算机程序非常方便。
结构矩阵法的力学概念清楚，全部理论公式按结构力学观点讲都是准确的，仅在数值计算过程中，由于计算机存储位数的限制，造成舍入误差。
Catia静态有限元分析-设计优化后杠支架
Catia静态有限元分析-设计优化后杠支架
一．后杠受力分析；
后杠重量：m1=20Kg，假设后杠坐4人，则重量m2=4*75KG=300Kg，m=m1+m2=320Kg
后杠本体重心位置如图，后杠本体重心处受垂直方向的力为G=320*10=3200N；
重心
二．现有后杠支架受力情况；
后杠支架材质Q235，板厚5mm：
由图得出：
a. 受力最大位置加强板处，最大应力度为256 MPa>235 MPa,超出材料本身的屈服强度，所以该支架结构不满足使用要求；
三．优化后杠支架结构；
1）后杠支架方案1：增加一块3mm 的加强板；
支架t=5
加强板t=3 支架t=5
由图得出：
a. 受力最大位置加强板处，最大应力度为202 MPa<235 MPa,所以该支架结构满足使用要求；
2）后杠支架方案2：
由图得出：
a.受力最大位置加强板处，最大应力度为195MPa<235 MPa,所以该支架结构满足使用要求；
3）后杠支架案3：
由图得出：
a.受力最大位置加强板处，最大应力度为202 MPa<235 MPa,所以该支架结构满足使用要求；
所以优化后最佳方案为方案3，即可满足构件强度要求，重量较之其他的轻，成本较低。
catia 有限元分析命令详解
8.1 进入工程分析模块
1. 进入工程分析模块前的准备工作 （1）在三维实体建模模块建立形体的三维模型，为三维形体添
加材质，见4.7。
（2）将显示模式设置为Shading（着色）和Materials（材料）， 这样才能看到形体的应力和变形图，详见2.11.6。
2. 进入工程分析模块
选择菜单【 Start 】 【 Analysis & Simulation 】 【Generative Structural Analysis】弹出图8-1所示新的分析实 例对话框。 在对话框中选择静态分析（Static Analyses）、限制状态 固有频率分析（Frequency Analyses）还是自由状态固有频率 分析（Free Frequency Analyses），单击OK按钮，将开始一 个新的分析实例。
单击图标
，弹出对话框。（2）选择约束对象，同
时在形体附近显示静态约束标记 。
8.3 施加载荷 1. 均匀压力载荷 该载荷施加于曲面或平面，均匀分布，方向为表面的法向方 向。操作步骤为：（1）单击该图标 ，弹出图8-7所示施加 压力载荷对话框。（ 2）选择施加对象（表面）。（ 3 ）输入 压力数值（压强），参照图8-8。
体单元或虚拟实体起作用），
图8-5高级约束对话框
例如约束图8-6所示形体外棱边的2（Y方向）和3（Z方 向）的平移自由度，第一自由度（X方向）未被约束， 因此X轴上无箭头。
图8-6 选择棱边为高级约束
4．静态约束 该功能使形体不能产生刚体运动，成为静定状 态（约束平移和旋转自由度）。操作步骤是：（1）
图8-13选择了夹紧约束和施加了轴承载荷的零件
8.4.1计算 1. 确定存放计算数据和计算结果文件的的路径. 可以通过下面两种方法指定计算数据和结果存储路径： （1）选择图标 ，通过随后弹出的图8-14所示的确定存储路 径对话框输入计算数据和计算结果文件的的路径。
CATIA有限元分析计算实例完整版
CATIA有限元分析计算实例完整版CATIA是一种强大的三维建模和设计软件，广泛应用于制造和工程领域。
它具有一系列功能强大的工具，可以进行有限元分析（FEA）计算。
有限元分析是一种工程分析方法，用于模拟和评估物体在各种载荷和边界条件下的性能和行为。
下面是一个使用CATIA进行有限元分析的示例：1.首先，打开CATIA软件并创建一个新的零件文件。
选择适当的模板和单位。
2.在零件文件中创建几何形状。
可以使用CATIA的建模工具来创建复杂的几何形状，或者导入现有的几何数据。
3.完成几何形状后，选择有限元分析工作台并打开分析模块。
这将打开有限元分析的工具和界面。
4.网格划分：在分析模块中，选择网格划分工具。
这将自动将几何形状划分为小的有限元单元，以便进行计算。
可以选择不同的划分方法和网格密度，以满足特定的计算需求。
5.材料属性定义：选择材料定义工具，为每个划分单元指定适当的材料属性。
可以从材料库中选择现有材料，也可以手动输入自定义材料属性。
6.边界条件设定：选择边界条件工具，为模型的不同部分设置适当的边界条件。
这可能包括约束、载荷和外部条件等。
可以通过使用图形界面或数值输入来定义这些条件。
7.求解器选择和设置：选择合适的求解器，并根据需要进行设置。
CATIA提供了多种求解器选项，包括静态、动态、热力学和疲劳分析等。
8.运行计算：在完成所有前期设置和准备工作后，开始运行有限元分析计算。
CATIA将自动执行计算，并生成相应的结果。
9.结果评估：一旦计算完成，可以使用CATIA的结果评估工具来查看和分析计算结果。
这包括位移、应力、变形和应变等。
10.优化和改进：根据需要，可以根据计算结果进行优化和改进。
CATIA提供了自动优化和参数化建模工具，可以帮助用户更好地改进设计。
通过以上步骤，可以使用CATIA进行完整的有限元分析计算。
CATIA的有限元分析模块提供了一整套功能和工具，使用户能够轻松地模拟、分析和评估复杂的工程问题。
catia有限元分析模块
目 录
• catia有限元分析模块简介 • catia有限元分析模块的基本操作 • catia有限元分析模块的高级功能 • catia有限元分析模块的案例分析 • catia有限元分析模块的未来发展
01 catia有限元分析模块简 介
什么是有限元分析
有限元分析（FEA）是一种数值分析方法，用于模拟和分析复 杂结构的力学行为。它通过将连续的结构离散化为有限个小的 单元（或称为元素），然后利用数学方法来求解这些单元的响 应，从而得到整个结构的性能。
1. 建立汽车整体和局部结构的有限元模型。
03
2. 定义材料属性，包括各材料的弹性模量、泊松比、 密度和抗撞性能参数等。
案例二：汽车碰撞安全性分析
01
02
03
04
3. 设定碰撞条件，如碰 撞速度、碰撞角度等。
4. 进行碰撞模拟，记录 碰撞过程中各节点的应 力、应变和位移等数据。
5. 分析碰撞结果，评估 汽车结构的安全性能。
03 catia有限元分析模块的 高级功能
非线性分析
非线性分析
能够模拟复杂的非线性行为，如塑性变形、弹性变形、超弹性等。
材料非线性
支持多种非线性材料模型，如弹塑性、粘塑性、损伤和断裂模型等。
边界条件和载荷非线性
能够处理复杂的边界条件和载荷，如随时间变化的载荷和位移约束。
动力学分析
模态分析
计算系统的固有频率和模态形状，用于评估系统 的振动特性。
CATIA有限元分析模块提供了强大的前后处理工具，可以 方便地创建和编辑模型、划分网格、定义边界条件和载荷 等，提高了分析的效率和精度。
多种求解器支持
CATIA有限元分析模块支持多种求解器，如Nastran、 Abaqus、Marc等，可以满足用户不同的分析需求。
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CATIA静强度有限元分析
至此大家对CATIA CAE的基本操作和流程有了初步的了解。希望大家记住 的是：
1选择；2材料；3网格；4属性； 5约束 ；6载荷；78求解加结果
CATIA静强度有限元分析
（三）壳体零件的分析-拉带强度分析 菜单栏中：start-Shape-Generative Shape Design（创成式曲面设
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（2）定义材料 也可通过User Material按钮自定义材料参数。
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CATIA静强度有限元分析
（3）划分网格 点选实体网格划分工具Octree Tetrahedrom Mesher并选中实体
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CATIA静强度有限元分析
（3）划分网格 定义网格尺寸大小，将Size设置为5mm；定义弦差，给Absolute sag
（6）施加载荷 通过Moment按钮，选择转向管柱的花键连接部分的曲面，如下图所
示，施加扭矩。
压力 分布力 重力 力场密度 位移 温度载荷 混合载荷
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CATIA静强度有限元分析
（7）求解计算 点击Compute按钮，选择Static Case Solution.1进行求解计算。
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CATIA静强度有限元分析
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CATIA静强度有限元分析
（四）发动机悬置支架强度分析 （1）进入高级模块划分壳网格 （2）进入通用工具定义材料 （3）划分实体网格 （4）创建连接 （5）创建虚拟体 (6）定义属性 （7）定义约束 （8）施加载荷 （9）求解计算 （10）读取结果
1、CATIA基本操作
CATIA静强度有限元分析
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CATIA静强度有限元分析
（2）定义材料 通过Material on Analysis Connection按钮给转向管柱定义材料参数。
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CATIA静强度有限元分析
（2）定义材料 在材料库里选择Metal-Steel并点击OK确认。
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（2）定义材料
也可通过User Material按钮自定义材料参数。
运用CATIA进行有限元分析的特点是在更改局部结构后，可以直接更新 有限元分析结果，方便快捷，避免由于第三方软件分析需要重新划分整个 零件的网格（或网格修复）带来的大量重复性工作，极大的提高了分析工 作的效率。
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CATIA静强度有限元分析 3、CAE分析模块应用介绍
（初级）Generative Structural Analysis——通用结构分析 （高级）Advanced Meshing Tools —————高级网格工具
（6）施加载荷 通过Rigid Virtual Part按钮，建立支架的受力区域。
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CATIA静强度有限元分析
（6）施加载荷 Support选择如下图所示的支架下端螺栓孔内表面，Handler选择孔中
的点。
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CATIA静强度有限元分析
（6）施加载荷 通过Distributed Forece按钮，选择上一步的Rigid座位Supports,在对
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CATIA静强度有限元分析
（4）定义属性 通过2D Property为零件赋予2D的属性Supports选择目标零件。
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（4）定义属性
CATIA静强度有限元分析
Support选择目标零件。
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（4）定义属性
CATIA静强度有限元分析
在对话框中勾选User-defined material并在结构树上选择User Material.1。
holes size设置为2mm,(对尺寸小于此值的孔，划分网格时会将其填充)， Offset设置为-2.5mm（将生成的网格偏置到中面上）。
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CATIA静强度有限元分析
（2）划分网格 点击Mesh The Part,划分出的网格如下图所示。同理划分出其余表面
的网格。
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CATIA静强度有限元分析
设计部门自行评估 设变优劣
评估设计，提高效率
CATIA静强度有限元分析
一、
在CATIA软件中打开装配体模型如下：
网格划分工具）打开网格划分的模块
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CATIA静强度有限元分析
（2）划分网格 点击Surface Mwsher，然后选择所要划分网格的曲面，并设置参数。
Mesh size为5mm。
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CATIA静强度有限元分析
（2）划分网格 点击Geometry，把弦差Constraint sag设置0.5mm，最小孔尺寸Min
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CATIA静强度有限元分析
（二）实体零件的分析-进水钢管支架强度分析 （1）选择分析类型 （2）定义材料 （3）划分网格 （4）定义属性 （5）定义约束 （6）施加载荷 （7）求解计算 （8）读取结果
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CATIA静强度有限元分析
（三）壳体零件的分析-拉带强度分析 （1）提取表面 （2）划分网格 （3）定义材料 (4）定义属性 （5）定义约束 （8）施加载荷 （9）求解计算 （10）读取结果
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CATIA静强度有限元分析
（3）划分网格 点选实体网格划分工具Octree Tetrahedrom Mesher并选中实体
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CATIA静强度有限元分析
（3）划分网格 设置网格参数定义网格尺寸大小，将Size设置为5mm；定义弦差，给 Absolute sag赋值0.5mm。
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（3）划分网格 划分网格之后看不到怎么办呢？
（3）定义材料 通过start-Analysis and Generative Structural Analysis（通用求解
器）进入通用求解器。
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CATIA静强度有限元分析
（3）定义材料 通过User Material给各个划分好网格的曲面定义材料。
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CATIA静强度有限元分析
（3）定义材料 通过依次点击Metal-Steel-OK建立钢的自定义材料属性。
赋值0.5mm。
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CATIA静强度有限元分析
（4）定义属性 通过3D Property按钮给支架赋予3D实体属性。在Supports一栏里选
择实体并点击OK确认。
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CATIA静强度有限元分析
（5）定义约束 通过Clamp按钮在支架上端选择如图所示曲面来施加全约束。
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CATIA静强度有限元分析
计）。
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CATIA静强度有限元分析
（1）提取表面 在曲面设计模块中，通过Extract命令提取后续要划分网格的拉带及支
架表面。
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CATIA静强度有限元分析
（1）提取表面 提取完表面后的模型如下图所示。
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CATIA静强度有限元分析
（2）划分网格 通过Start-Analysis and Simulation-Advanced Meshing Tools（高级
（8）施加载荷 通过Distributed Force施加载荷，Supports选择拉带的内表面，施加Y
轴负方向100N的均布载荷。
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CATIA静强度有限元分析
（9）求解计算 点击Compute,选择Static Case Solution.1进行求解计算。
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CATIA静强度有限元分析
（10）应力结果读取 通过Von Miss Stress读取应力结果。
接，First component与Second component分别选择螺栓孔在两个拉带 上的内侧环线。
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CATIA静强度有限元分析
（6）建立孔连接 点击Rigid Connection Property,Support选择上一步定义的通用连接，
从而建立虚拟螺栓孔连接。
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CATIA静强度有限元分析
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（4）定义属性
CATIA静强度有限元分析
设置板件的厚度并点击OK。同理为其他板件定义2D属性。
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CATIA静强度有限元分析
（5）定义约束 通过Clamp给拉带支架上的两个螺栓孔施加全约束。
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CATIA静强度有限元分析
（6）建立孔连接 通过General Analysis Connection为拉带上的两个螺栓孔定义通用连
用求解器）
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CATIA静强度有限元分析
（1）选择分析类型： 选择Static Analysis（静态分析）。
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CATIA静强度有限元分析
（2）定义材料 通过Material on Analysis Connection按钮给支架定义材料参数。
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CATIA静强度有限元分析
（2）定义材料 在材料库里选择Metal-Steel并点击OK确认。
ห้องสมุดไป่ตู้
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CATIA静强度有限元分析
2、CATIA有限元模块介绍
CATIA软件在机械设计方面功能强大，但机械设计只是软件功能的一部 分。对于机械设计工程师来说，在设计完成产品中，对于产品能否满足强 度要求，能否满足各种行业标准和规范的要求，就需要对设计的产品进行 强度分析。
CATIA软件此方面的功能特别有助于新产品的开发。对于新的设计模型， 设计者可以方便地了解结构的应力分布情况，随时修改结构。
应的方向上施加力。
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CATIA静强度有限元分析
（7）求解计算 点击Compute按钮，选择Static Case Solution.1进行求解计算。
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CATIA静强度有限元分析
（8）读取结果 通过按钮Von Miss Stress显示应力结果。
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CATIA静强度有限元分析
（8）读取结果 通过按钮Displacement显示位移结果。
CATIA静强度有限元分析
（4）定义属性 通过3D Property按钮给转向管柱赋予3D实体属性。在Supports一栏