UG有限元分析入门与提高实例教程G
UG NX 8.5 有限元分析入门与实例精讲 第12章
（1）创建有限元模型
1）依次左键单击【开始】，在【应用所有模块】中找到【高级仿真】命令，在 【仿真导航器】窗口分级树中，单击【SpotLight.prt】节点，右键弹出菜单并单 击出现的【新建FEM和仿真】选项，并进行相关操作；设置【解算方案类型】选 取为【SOL 153 Steady State Nonlinear Heat Transfer】，默认【预览解算 方案设置】中的其它选项，单击【确定】按钮；
新建FEM和 仿真对话框
解算方案设 置对话框
2）几何体简化
将理想化模型设为显示部件，进行几何模型的简化处理，在图形窗口中选择射灯 的14个部件对模型进行提升；单击工具栏中的【理想化几何体】图标，选择【移 除几何特征】命令，如图所示；
提升体命 令操作
设置相关参数
简化后的散 热器几何体
3）创建模型部件材料，创建LED灯珠材料
(a)LED轨 道的实物图
LED轨道射灯 内部结构图
工况条件
使用压铸铝ALDC12材料进行散热器设计，散热器进行电泳表面处理，辐射率为0.5。不 考虑灯具电源的热影响及导热胶、导热硅脂，测试的环境温度为28.5℃，要求散热器设 计的温度在65℃以下，结温在90℃以下；
LED轨道射灯的各部件材料如表所示；
12.3 问题分析
由于LED灯珠的内部结构比较复杂，用LED灯珠的铜衬底作为LED灯珠的材料，仅把 LED灯珠作为发热源，不考察LED灯珠的内部发热与传热情况，属于产品级的传热 问题。
铝基板结构基本上由电路层、绝缘层和基体三部分组成，导热性能在同一个平面 内是均匀相同的，由于结构为铺层结构，且每层结构的导热性能相差很大，铝基 板在法向导热性能呈现差异较大（和平面内导热系数相差数百倍），根据行业内 现有的水平来看，铝基板的法向导热系数一般只有2，所以要使用正交各向异性材 料来模拟铝基板的导热性能；同时，如果考虑导热胶及导热硅脂的影响，也可以 使用正交异向材料来模拟。如果使用各向同性材料会导致基板及灯具的温度偏高 很多，与实际情况不符。
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模拟验证流程及步骤
掌握加工过程模拟验证的流程和步骤，包括模型导入、 刀具设置、加工参数设置等。
模拟结果分析与优化
根据模拟结果，分析加工过程中可能存在的问 题，并优化刀具路径和工艺参数。
07
总结回顾与拓展学习资源
课程重点内容回顾
UG软件界面及基础操作
包括软件启动、界面布局、文件管理等。
草图绘制与编辑
数控编程概念及作用
数控编程是数控加工的重要环节，它将加工过程以代码形式表示， 控制机床运动。
数控编程语言及格式
了解常用的数控编程语言如G代码、M代码等，以及它们的格式和 用法。
数控加工工艺参数
掌握切削速度、进给速度、切削深度等工艺参数对加工质量的影响及 合理设置。
刀具路径生成策略选择
平面铣削刀具路径生成
流体动力学仿真应用场景
流体机械、航空航天、汽车船舶、生物医学等领域的流体流动、传热、 传质等问题分析。
常用流体动力学仿真软件
FLUENT、CFX、STAR-CCM+等。
仿真结果评估指标
流速分布、压力分布、温度分布、浓度分布等流场参数以及阻力、升 力、扭矩等力学参数。
06
编程加工与后处理技巧
数控编程基础知识普及
了解后处理文件的作用，掌握常见后处理文件的格式和编写规则。
参数设置与调整
根据机床型号和控制系统，合理设置后处理文件中的参数，如换刀 点、安全高度等。
自定义后处理文件
根据需要，掌握自定义后处理文件的方法，以满足特殊加工要求。
加工过程模拟验证方法
加工过程模拟软件介绍
了解常用的加工过程模拟软件及其功能特点。
从官方网站或正规渠道 下载UG安装包。
安装过程
UG NX 8.5 有限元分析入门与实例精讲 第6章
单击【创建】
单击【确定】
4)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】
5)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；
设置 相关 参数
单击确定
网格划分 示意图
6）分析单元质量
2）平滑绘图设置
右键单击【云图绘图】中【Post View1】，选择【设置结果】，弹出如图所示的【平滑 绘图】对话框，在【坐标系】下拉菜单中选择【整体（全局）圆柱坐标系】，默认其他 选项参数，单击【确定】按钮，将后处理中模型的坐标系调整为全局圆柱坐标系
本实例在给定过盈配合量的基础上，分析在行星轮上施加的扭矩对接触压力、应 力分布状态的影响，从而为行星轮系统实施过盈联接提供理论和数据支撑。
行星轮系统实 物模型
行星轮结构模型
工况条件
行星轮及行星架都采用Iron_40材料 行星轮与行星架使用过盈装配工艺，过盈量为0.082mm，作用在三个行星轮外圆面
设置相关参数
单击确定
2）定义材料属性
单击工具栏中的【材料属性】图标， 弹出【指定材料】对话框，在图形窗 口选中行星轮系统的4个几何模型，选 择【材料列表】框中【库材料】中的 【Iron_40】； 设置相关参数
单击确定
3)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
划好网格单元后，在仿真导航器窗口中出现4个部件网格体节点。在窗口菜单中选择 【单元质量】命令，出现如图所示的【单元质量】检查窗口
新增网 格节点
选择 对象
单击 命令
（1）创建仿真模型
UG有限元分析入门与提高实例教程G
UG有限元分析入门与提高实例教程
第一讲：UG高级仿真模块安装与1D和2D网格划分与分析过程实例
第二讲：零件分割、网格匹配、2D映射网格与3D扫掠网格处理与分析实例第三讲：2D网格、2D相关网格、3D四面体网格与分析实例
第四讲：常用几种约束类型和载荷类型与分析实例
第五讲：节点创建、单元创建、1D网格与1D连接及3D四面体网格与分析实例第六讲：建模工具操作及网格划分后修复手法与分析实例
第七讲：UG单体零件有限元分析操作流程、前处理与结果后处理分析实例
第八讲：UG装配体零件有限元分析操作流程与结果后处理
第九讲：线性静力学与多载荷条件下的变形实例
第十讲：结构静力学和优化分析实例第十一讲：结构静力学和疲劳分析实例第十二讲：面接触应力分析实例
第十三讲：屈曲响应分析实例
第十四讲：固有频率计算分析实例
第十五讲：结构模态分析实例
第十六讲：强迫振动响应评估分析实例第十七讲：非线性分析实例
第十八讲：结构热分析实例
第十九讲：产品结构优化多方案对比分析实例第一方案：行位铲基宽为25
第二方案：行位铲基宽为31。
第1章UG-NX有限元分析入门-–基础实例资料
如图所示为一对齿轮传动副，各个零件材料均为20CrMoH钢，其中件1为主动齿轮，件2为从动齿轮。在传递动力时，件1主动齿轮角速度为500 rev/min,件2从动齿轮受到100N.mm的扭矩，计算齿轮啮合区域（啮合区域有A、B二处，如图1-47 所示）最大的位移变形量和冯氏应力值。
1）新建【Gear1】FEM模型
调出主动齿轮模型，其名称为【Gear1】。 依次左键单击【开始】和【高级仿真】，在【仿真导航器】中单击【Gear1.prt】节点，右键单击出现的【新建FEM】选项，弹出【新建部件文件】对话框，在【新文件名】下面的【名称】选项中将【fem1.fem】修改为【Gear1_fem1.fem】，通过单击图标，选择本实例高级仿真相关数据存放的【文件夹】，单击【确定】按钮。 弹出【新建FEM】对话框，默认【求解器】和【分析类型】中的选项，单击【确定】按钮，即可进入创建有限元模型的环境。
【gear2】网格划分后示意图
仿真导航器新增节点
（2）建立FEM装配模型
返回至高级仿真的初始界面,新建【Gears.prt】模型，新建【Gears.prt】装配FEM模型：
默认参数单击确定
1）添加组件
在【仿真导航器】窗口单击【Gears_assyfem1.afm】节点，右键单击弹出的【加入已存的组件】命令：
第1章 UG NX有限元分析入门 –基础实例
本章内容简介 本章简要介绍零件和装配件结构静力学有限元分析的具体工作流程和操作步骤，为后续学习和掌握较为复杂零件、装配件的静力学结构分析以及其他有限元分析类型打下基础。
本书以实例教学内容为主
1.1 UG NX有限元入门实例1—零件受力分析
仿真导航器新增节点
单击确定
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 NX 8.5 有限元分析入门与实例精讲 第13章
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
13.1 基础知识
在12章中介绍了热传递分析的一些基本知识，在本章实例中将使用12章中使用的 发热率、对流和辐射，除此之外，本章还将在热载荷中使用热通量，在热约束中 将使用温度作为约束条件： （1） 热通量简介 （2） 热约束简介
定义PCB材料 的力学性能
定义PCB材料 的热学性能
b) 创建SiC材料材料
按照上述方法，在【选择体】中选中电路板上15个发热元件实体模型，在【材料 列表】中选择【本地材料】图标，单击【新建材料】，如图所示；
定义SiC材料 的力学性能
定义SiC材料 的热学性能
3）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，如图所示， 依次定义PCB材料、SiC材料的物理属性
单击工具栏中的【单元】图 标，弹出【模型检查】对话 框，如图所示;
设置相 关参数
单击该命令
（3）创建仿真模型
单击【仿真导航器】窗口分级树的【Board_fem 1.fem】节点，右键弹出快捷菜单， 单击【新建仿真】并进行相关操作；弹出【创建解算方案】对话框，在【名称】中默 认名称为【Solution 1】，【分析类型】选取【热】，【解算方案类型】选取为 【SOL 153 Steady State Nonlinear Heat Transfer】，单击【确定】按钮，同时 注意到【仿真导航器】窗口的分级树中，新出现了相关的节点，如图所示。
编辑FEM对 话框
单击确定
分析类型选 择为热
2）新建PCB与SiC材料;a) 创建PCB材料：
单击工具栏中的【材料属性】图标右侧黑色的倒三角，弹出【指派材料】对话框； 在图形窗口的【选择体】中选中电路板的板实体模型，在【材料列表】中选择 【本地材料】图标，单击【新建材料】，【类型】中选择【各向同性】，单击 【创建】图标；
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 NX 8.5 有限元分析入门与实例精讲 第4章
Y向位移云图及 最大最小值
2）查看Von-Mises应力云图
依次展开【Solution 1】、【应力-单元节点】和【Von-Mises】节点，双击 【Von-Mises】节点并在工具栏中打开【标记开/关】命令，得到该模型的 Von-Mises应力分布情况；
Von-Mises应 力云图及最大 最小值
3）退出【后处理】显示模式
单击工具栏中的【返回到模型】命令，退出【后处理】显示模式，单击工具 栏中的【保存】图标，将上述成功的操作结果保存下来；切换到【仿真导航 器】窗口界面，完成计算结果的分析，也为后续优化设计操作提供了约束条 件合理的基准值。
2019/12/25
4.4.2 结构优化分析操作步骤 （1）建立优化解算方案
在仿真窗口中单击【Solution 1】节点，右键单击弹出的【求解】命令，弹出【求解】 对话框，单击【确定】按钮，稍等后完成分析作业，，关闭各个信息窗口，双击出现 的【结果】节点，即可进入后处理分析环境。
待显示完成， 关闭各窗口
1）查看Y向位移云图
在【后处理导航器】窗口依次展开【Solution 1】、【位移-节点的】和【Y】 节点，双击【Y】节点，结合优化设计的要求以及该值大小，初步确定模型变 形位移的约束条件。
逐个定义
设置相 关参数
4.4.2 结构优化分析操作步骤
建立优化解算方案 优化求解及其结果查看
4.4.1 结构静力学分析操作步骤
打开随书光盘part源文件所在的文件夹路径： Book_CD\Part\Part_CAE_Unfinish\Ch04_Bracket_support，选中 文件Bracket_support.prt，调出主模型。在三维建模环境中，预先查看 一下和本次优化过程设计变量有关的特征内容和相应尺寸。
UG有限元分析步骤精选整理学习资料
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、
十三、
十四、
十五、查看有限元分析结果：
十六、
十七、编辑注释，可以显示相关参数：
十八、
十九、
二十二、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。
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- 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)。
UG有限元分析入门与提高实例教程
第一讲：UG高级仿真模块安装与1D和2D网格划分与分析过程实例
第二讲：零件分割、网格匹配、2D映射网格与3D扫掠网格处理与分析实例第三讲：2D网格、2D相关网格、3D四面体网格与分析实例
第四讲：常用几种约束类型和载荷类型与分析实例
第五讲：节点创建、单元创建、1D网格与1D连接及3D四面体网格与分析实例第六讲：建模工具操作及网格划分后修复手法与分析实例
第七讲：UG单体零件有限元分析操作流程、前处理与结果后处理分析实例
第八讲：UG装配体零件有限元分析操作流程与结果后处理
第九讲：线性静力学与多载荷条件下的变形实例
第十讲：结构静力学和优化分析实例第十一讲：结构静力学和疲劳分析实例第十二讲：面接触应力分析实例
第十三讲：屈曲响应分析实例
第十四讲：固有频率计算分析实例
第十五讲：结构模态分析实例
第十六讲：强迫振动响应评估分析实例第十七讲：非线性分析实例
第十八讲：结构热分析实例
第十九讲：产品结构优化多方案对比分析实例第一方案：行位铲基宽为25
第二方案：行位铲基宽为31。