UGNX有限元单元质量检查沈春根
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15_UG有限元带阻尼振动分析_沈春根
0D单元
1D单元
0.2 弹簧单元 – 属性参数表（一维弹簧单元）
PELAS (CELAS2)
PELAS (CELAS1)
0.3 弹簧单元 –
属性参数表（三维弹簧单元CBUSH）
注意：CBUSH1D为一维弹簧单元
0.4 阻尼单元 – 描述
0D单元
1D单元
0.5阻尼单元 – 参数表
PDAMP (CAMP1)
PDAMP （CDAMP2）
0.6 质量单元- 描述
0D单元
1D单元
0.7 质量单元- 参数表
PMASS (CMASS1)
PMASS (CMASS2)
0.8 创建弹簧、质量和阻尼单元的2种方法
1.1 弹簧质量单元静力学分析- 提出问题
此端固定， Z拉伸方 向
弹簧刚度 设定为 10N/mm
计算弹簧的变形量
该节点固 定，X方 向变形
弹簧刚度 设定为 10N/mm
采用有限元计算固 有频率
该节点 质量为 1Kg
2.1 无阻尼单自由度振动系统 – 理论公式
K=1000N/m; M=1Kg。
理论计算： f = 15.924 Hz。
2.2 固有频率计算 – 创建弹簧单元并设置参数
创建1条 直线和2 个点
此端向 下拉力 10N
1.2静力学分析- 构建fem模型及参数
拉伸Z 方向
还可以采用 单元创建命 令（手工）
阻尼系数不影响 静力学计算结果
1.3静力学分析- 构建的弹簧单元
隐藏辅 助线
网格显 示和标 签显示
1.4静力学分析-构建sim模型并求解结果
位移云图
反作用力云图
2.0无阻尼单自由度振动系统 – 固有频率计算
UG有限元0D1D2D实例_沈春根
点和直线没有显示名称；
2、步骤4 – 网格配对操作（目的是建立2个片体的连接）
图形窗口有对 应的符号！
2、步骤5 – 选择质点，建立0D单元，并进行网格相 关数据的编辑
2、步骤6 - 构建2D单元（具体操作略）
定义材料属性、物理属性和网格 属性（厚度均为3mm）； 2张片体的网格大小尽量一致； 编辑网格的显示颜色；
1.2 实例介绍 – 练习目的
构建待分析的装配模型，为简化问题，不分析 底板和撑脚重量对整个结构的重力效应； 在FEM中将重物简化为0D单元；撑脚简化为 1D梁单元；底板简化为2D单元； 本实例要点：一是如何构建0D单元？二是0D单 元如何和底板2D单元上若干个点联接起来？
2、步骤1- 在建模中测量并构建重物的质心点
UG有限元教学 – 系列专题8
UG NX 有限元 0D1D2D综合实例
江苏大学 沈春根 2017年2月 第1版
1.1、实例介绍 – 分析模型及其要求
重物为模拟发动机等 承重体，和底板若干点 进行联接并传递重力；
所有材料为steel；
在顶部载荷作用下， 分析整个结构的变形和
应力分布；
分析撑脚的受力状况。 撑脚4个，截面 25×25，厚3； 底板1个， 厚3； 重物1个，质 量为100kg；
静态线框显示； 软件构建出重物的质 心点，作为0D基础；
抑制其他 实体模型；
2、步骤2 - 进一步简化模型
点（重 物质点）
直线 （撑脚）
片体 （底板）
片体（重 物底面）
也可以在理 想化环Байду номын сангаас中 简化模型！
2、步骤3- 新建FEM，检查各个几何体节点名 称和模型的对应关系
18_UG NX有限元应力集中问题的讨论_沈春根
弹性模量：200GPa；
泊松比：0.25；
板尺寸 500*500*20mm； 孔直径20mm； 一端约束，一端拉力 0.05MPa（压力）; 3D扫掠网格，单元 10mm;
1.2、板中间小孔应力集中- 有限元计算结果
应力最大值： 0.157MPa， 位于孔四周
1.3、小孔应力集中- 有限元计算应力分布图
采用等值曲 面显示模式； 孔Y轴的两 个方向出现 最大值； 孔X轴的两
个方向出现
最小值 ；
1.4、小孔应力集中- 理论计算值及其分布图
孔放大
计算出的理论 最大值为3q， 即0.15MPa
施加载荷q为 0.05MPa
孔Y轴的两个方 向出现最大值
2、孔四周单元大小对最大值的影响
单元大小：5mm; 最大值：0.161MPa;
单元大小：2.5mm; 最大值：0.168MPa;
3、孔大小对最大值的影响
孔直径：10mm; 最大值：0.147MPa; 单元大小：10mm
孔直径：5mm; 最大值：0.145MPa; 单元大小：5mm
4、孔形状对最大应力值的影响
椭圆孔长半轴10mm，短半
轴8mm;
过减小单元大小的手段来消除应力集中，是不现实的。
结构的形状比结构的尺寸对应力集中的影响，更加显著。 研究应力集中的发生及其规律，显然需要做更多的分析数
据和比较，才能对应力集中现象有更深的理解！
UG NX有限元培训 – 专题18
UG NX有限元分析
应力集中的讨论
江苏大学 沈春根
2017年9月第1版
适合：应力集中分析和 疲劳分析应用场合
目录
理论计算值和有限元计算的对应力集中最大值的影响；
泊松比：0.25；
板尺寸 500*500*20mm； 孔直径20mm； 一端约束，一端拉力 0.05MPa（压力）; 3D扫掠网格，单元 10mm;
1.2、板中间小孔应力集中- 有限元计算结果
应力最大值： 0.157MPa， 位于孔四周
1.3、小孔应力集中- 有限元计算应力分布图
采用等值曲 面显示模式； 孔Y轴的两 个方向出现 最大值； 孔X轴的两
个方向出现
最小值 ；
1.4、小孔应力集中- 理论计算值及其分布图
孔放大
计算出的理论 最大值为3q， 即0.15MPa
施加载荷q为 0.05MPa
孔Y轴的两个方 向出现最大值
2、孔四周单元大小对最大值的影响
单元大小：5mm; 最大值：0.161MPa;
单元大小：2.5mm; 最大值：0.168MPa;
3、孔大小对最大值的影响
孔直径：10mm; 最大值：0.147MPa; 单元大小：10mm
孔直径：5mm; 最大值：0.145MPa; 单元大小：5mm
4、孔形状对最大应力值的影响
椭圆孔长半轴10mm，短半
轴8mm;
过减小单元大小的手段来消除应力集中，是不现实的。
结构的形状比结构的尺寸对应力集中的影响，更加显著。 研究应力集中的发生及其规律，显然需要做更多的分析数
据和比较，才能对应力集中现象有更深的理解！
UG NX有限元培训 – 专题18
UG NX有限元分析
应力集中的讨论
江苏大学 沈春根
2017年9月第1版
适合：应力集中分析和 疲劳分析应用场合
目录
理论计算值和有限元计算的对应力集中最大值的影响；
34_UG声学边界元基础案例_沈春根
UG NX有限元培训 – 专题34
NX有限元分析 声学基础案例
（基于 Simcenter Acoustic BEM，NX12.0及以上版本）
江苏大学 沈春根
2020年2月 第1版
了解声学基础知识; 熟悉NX仿真流程。
0.1 Simcenter Acoustics BEM基本概念
使用边界元法 (BEM) 的 Simcenter Acoustics BEM 求解器 环境可以对内部和外部的声学与声振问题进行求解。
打开新建FEM对话框，默认求解器 Simcenter Acoustics BEM，分析 类型：直接声学，确定-进入FEM 环境；
Step1.2 划分2D网格（作为声波传递到潜水器模型的边界）
OR
2D网格-单元类型：TRI3 Acoustic，单元 大小150mm，默认网格收集器，确定；
注意，单元大小也可以输入函数式，括号 内的数值和分析频率最大值有关；
可以计算不同声源产生的声压大小（或者功率大小）、 不同的声源距离，对壳体表面声压的变化；
如果声源所处的方位变化，比如和X轴成45度的角度，可 以计算相应的声压分布变化。
5. 总结和说明
建议进一步了解术语和关键词：BEM(边界元)、直接 /间接声学、网格体素、声学流体及其属性、定义声学 材料的参数（比如水、空气）、定义单元大小函数、 声波源类型、声波指向性（指向极坐标图的含义）、 声压级、麦克风（传感器）网格、吸声器（材料）等。
求解声波传递至潜水器壳体表 面的最大声压级（dB）;
画出250Hz和1000Hz下的声 波指向图（方向性分析图）；
分析频率为250、500、750、 1000Hz等4个频率。
Step1.1：构建CAD模型，新建FEM文件
NX有限元分析 声学基础案例
（基于 Simcenter Acoustic BEM，NX12.0及以上版本）
江苏大学 沈春根
2020年2月 第1版
了解声学基础知识; 熟悉NX仿真流程。
0.1 Simcenter Acoustics BEM基本概念
使用边界元法 (BEM) 的 Simcenter Acoustics BEM 求解器 环境可以对内部和外部的声学与声振问题进行求解。
打开新建FEM对话框，默认求解器 Simcenter Acoustics BEM，分析 类型：直接声学，确定-进入FEM 环境；
Step1.2 划分2D网格（作为声波传递到潜水器模型的边界）
OR
2D网格-单元类型：TRI3 Acoustic，单元 大小150mm，默认网格收集器，确定；
注意，单元大小也可以输入函数式，括号 内的数值和分析频率最大值有关；
可以计算不同声源产生的声压大小（或者功率大小）、 不同的声源距离，对壳体表面声压的变化；
如果声源所处的方位变化，比如和X轴成45度的角度，可 以计算相应的声压分布变化。
5. 总结和说明
建议进一步了解术语和关键词：BEM(边界元)、直接 /间接声学、网格体素、声学流体及其属性、定义声学 材料的参数（比如水、空气）、定义单元大小函数、 声波源类型、声波指向性（指向极坐标图的含义）、 声压级、麦克风（传感器）网格、吸声器（材料）等。
求解声波传递至潜水器壳体表 面的最大声压级（dB）;
画出250Hz和1000Hz下的声 波指向图（方向性分析图）；
分析频率为250、500、750、 1000Hz等4个频率。
Step1.1：构建CAD模型，新建FEM文件
17_UG有限元扭转刚度计算_沈春根
显然：传动轴设计精度和设计要求越高，该规定
值[θ]越小。 计算出传动轴实际的单位长度扭转角之后，实际 的抗扭刚度就是扭矩除于该单位长度扭转角。
1.3 扭转刚度基本概念 – 应用有限元计算的必要性
通过理论计算可以得到单位长度的扭转角度，和规 定值相比较，从而判断刚度是否满足设计要求； 但实际中，传动轴形状和截面比较复杂，难以通过理 论计算得到扭转角度； 而采用有限元计算，效率高，可以快速计算出整个 长度上最大变形长度值，换算得到最大扭转角度，进
（相对扭转角）为：0.137
（°/m） 可见：刚度满足一般要求， 即小于0.2（°/m）。
5 总结- 扭转刚度校核的基本步骤
采用有限元计算出传动轴切向的最大变形量χ；
换算出轴向长度上的最大扭转角为：χ／d，单位为rad。其中d 为传动轴的最大半径，单位为mm； 转换成单位为度的最大扭转角，即为：χ*180／d*π，单位为° （度）； 计算出单位长度扭转角（相对扭转角），即为： χ*180／d*π/L，单位为（°/m）。其中L为轴向总长度，单位 为m； 结果评判：即上述计算值是否超过设计允许的相对扭转值0.2～1 （°/m）。
UG NX有限元培训 – 专题17
UG NX有限元分析 扭转刚度的计算
江苏大学 沈春根 杭州 Teelon
适合：轴类、套筒类传
济南孔维忠
2017年6月第1版
动件的刚度性能评价
目录
扭转刚度基本概念
扭转刚度理论公式和实例 UG有限元计算实例1-对比 UG有限元计算实例2
1.1 扭转刚度基本概念 – 相对扭转角
理论计算值为0.00222 °
4.1 有限元应用实例2 – 提出问题
联轴器一端固定，另一端受到1000N.m的扭矩；轴向长度为130mm；最 大直径为：100mm；材料为45钢； 计算其最大应力、最大扭转角和单位 长度扭转角。
33_UG热固耦合基础案例_沈春根
本实例也可以采用Simcenter 3D Multiphysics多物理场来进 行计算。
出现预加的温度载荷！
Step6. 完善Mapping Natran解算方案
激活Mapping Nastran方案； 将公共约束中的固定约束拖
至本方案的约束集内； 对本解算方案进行求解； 求解结束后，结果下的节
点 [Sturctural]，会显亮， 表明求解成功，可以双击打 开它。
Step7. 查看后处理-温度载荷造成的变形和应力
Step4. 选择源模型结果文件和设置输出
Step4. （继续） 查看导航器窗口的变化
如图所示，修改名称 Solution 1 （如果上述操 作没有完成的话）为 Solution 3 mapping；
对该解算方案进行求解； 求解的目的：将bun文
件中的温度数据，关联 至结构解算方案来。
Step5. 映射方案求解后得到新的结构方案
Step1. 完成温度解算方案和后处理（查看专题32）
便于区分，将解算方 案进行重命名
注意：在计算结果文件夹中，会找到一个后缀名为bun的文件（包含了网格 和后处理结果数据）！
Step2. 新建结构分析sim文件和解算方案
如果将这些文件取 名“见名思义”的 新名称，则更好！
以散热座CAD模型（Model1）或者上述温 度场分析操作所生成的i模型为参考，新建 结构分析用的fem和sim文件。
新建结构分析sim文件和解算方案?以散热座cad模型model1或者上述温度场分析操作所生成的i模型为参考新建如果将这些文件取结构分析用的fem和sim文件
UG NX有限元培训 – 专题33
NX有限元分析 热-固耦合分析基础案例
（采用Mapping映射方法）
出现预加的温度载荷！
Step6. 完善Mapping Natran解算方案
激活Mapping Nastran方案； 将公共约束中的固定约束拖
至本方案的约束集内； 对本解算方案进行求解； 求解结束后，结果下的节
点 [Sturctural]，会显亮， 表明求解成功，可以双击打 开它。
Step7. 查看后处理-温度载荷造成的变形和应力
Step4. 选择源模型结果文件和设置输出
Step4. （继续） 查看导航器窗口的变化
如图所示，修改名称 Solution 1 （如果上述操 作没有完成的话）为 Solution 3 mapping；
对该解算方案进行求解； 求解的目的：将bun文
件中的温度数据，关联 至结构解算方案来。
Step5. 映射方案求解后得到新的结构方案
Step1. 完成温度解算方案和后处理（查看专题32）
便于区分，将解算方 案进行重命名
注意：在计算结果文件夹中，会找到一个后缀名为bun的文件（包含了网格 和后处理结果数据）！
Step2. 新建结构分析sim文件和解算方案
如果将这些文件取 名“见名思义”的 新名称，则更好！
以散热座CAD模型（Model1）或者上述温 度场分析操作所生成的i模型为参考，新建 结构分析用的fem和sim文件。
新建结构分析sim文件和解算方案?以散热座cad模型model1或者上述温度场分析操作所生成的i模型为参考新建如果将这些文件取结构分析用的fem和sim文件
UG NX有限元培训 – 专题33
NX有限元分析 热-固耦合分析基础案例
（采用Mapping映射方法）
14_UG有限元焊接分析_沈春根
UG NX有限元培训 – 专题14
UG NX有限元分析 焊接连接分析
江苏大学 沈春根
2017年3月第1版
UG NX10.0 版本
目录
焊接连接基础 CWELD命令有限元实例 点焊命令有限元实例
焊接连接的总结
1.0 焊接连接基础 – UG NX提供的方法
提供了2类焊接方法，分别是 CWELD和点焊。 CWELD为0D单元。
点焊是使用 1D 梁单元。
它们都是焊接连接的模拟。
1.1 焊接连接基础 – CWELD焊接单元
不是实际单元，只是简单的连接定义。在解算模型
时，NX Nastran 会在内部生成约束方程，用于定义
CWELD 连接的刚度（和CFAST相似）。 不能使用 CWELD 连接命令连接使用同一物理属性 表的 2D 网格。 必须定义焊接单元的属性（焊接材料和焊点直径）。 焊接单元不得超出被焊接的两个面的边界。
1.2 焊接连接基础 – 点焊命令
使用 1D 梁单元（可以刚性梁/ 杆，也可以弹性梁单元），如
RBE2、CBEAM、CBA R单元。
定义 1D 单元连接，方法是将 一系列位置投影到选定的面， 这些面定义要连接的顶部和底 部网格。
2.0 实例基本情况- CAD模型
上板1材料steel，厚2； 下板2材料steel，厚2.5； 焊缝材料也是steel。
此棱边或者附近建立
一条焊缝
2.0 实例基本情况- FEM模型
板1
板2
2.0 实例基本情况- SIM模型
此棱边或者
附近区域建
立不同类型 的焊接单元
2.1 CWELD实例_步骤1，weld单元
2.1 CWELD实例_步骤2，焊接属性
11_UG NX有限元对称零件分析实例_沈春根-免费分享
建立对称约束； 建立其他约
束条件； 施加轴承载
荷；
1.5实例1-对称约束-约束模型和结果
内孔 固定
轴承 载荷
对称 约束
和全模型做 对比分析
2.0.1 轴对称分析-基础知识1
旋转体零件且施加载荷和约束仅为径向和轴向（即 没有相切分量）时，即可采用轴对称分析方法；
非常适合回转轴、压力容器等旋转零件； 操作时，在轴侧的剖切平面上创建有限元模型，大
பைடு நூலகம்
两侧内 孔固定
承受轴 承力载
荷
当零件的结构是对称 的，且包含对称的约 束条件和载荷，则可 以通过将模型切割成 一半，仅分析一半模 型来简化问题。
1.2实例1-对称约束-在理想化中拆分体
1.3实例1-对称约束-处理FEM模型
隐藏一半的多边形体； 赋予材料、物理和网
格属性； 网格划分；
1.4实例1-对称约束-处理SIM模型
2.5 实例2- 进行2D网格划分，并定义材料属性
默认即可
2.6 实例2- 新建仿真、解算方案和施加条件
2.7 实例2-结果显示
剖面结果显示
3D轴对称显示
内压均 布10MP
轴端棱 边固定
2.2 实例2- 新建FEM，选择轴对称结构类型
2.3 实例2- 切换到理想化环境提升体、拆分体
检查模型的 Z轴为对称 轴，否则对 模型进行变
换。
2.4 实例2-切换到FEM模型
步骤2： 选中一个剖面， 通过仅显示，显 示其片体。
步骤1： 检查仿真导航
器各个节点的 变化； 同时隐藏一半 的几何体。
UG NX有限元教学和培训 – 专题11
UG NX有限元分析 常见对称零件分析和应用
束条件； 施加轴承载
荷；
1.5实例1-对称约束-约束模型和结果
内孔 固定
轴承 载荷
对称 约束
和全模型做 对比分析
2.0.1 轴对称分析-基础知识1
旋转体零件且施加载荷和约束仅为径向和轴向（即 没有相切分量）时，即可采用轴对称分析方法；
非常适合回转轴、压力容器等旋转零件； 操作时，在轴侧的剖切平面上创建有限元模型，大
பைடு நூலகம்
两侧内 孔固定
承受轴 承力载
荷
当零件的结构是对称 的，且包含对称的约 束条件和载荷，则可 以通过将模型切割成 一半，仅分析一半模 型来简化问题。
1.2实例1-对称约束-在理想化中拆分体
1.3实例1-对称约束-处理FEM模型
隐藏一半的多边形体； 赋予材料、物理和网
格属性； 网格划分；
1.4实例1-对称约束-处理SIM模型
2.5 实例2- 进行2D网格划分，并定义材料属性
默认即可
2.6 实例2- 新建仿真、解算方案和施加条件
2.7 实例2-结果显示
剖面结果显示
3D轴对称显示
内压均 布10MP
轴端棱 边固定
2.2 实例2- 新建FEM，选择轴对称结构类型
2.3 实例2- 切换到理想化环境提升体、拆分体
检查模型的 Z轴为对称 轴，否则对 模型进行变
换。
2.4 实例2-切换到FEM模型
步骤2： 选中一个剖面， 通过仅显示，显 示其片体。
步骤1： 检查仿真导航
器各个节点的 变化； 同时隐藏一半 的几何体。
UG NX有限元教学和培训 – 专题11
UG NX有限元分析 常见对称零件分析和应用
1_UG有限元难理解术语及其应用NO1_沈春根
目录
仿真坐标系
网格配对条件
1D连接用法
本知识点为第1部分， 第2部分还在不断 地补充和完善中 ---
接触和粘结条件
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； 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。
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
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；
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
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
2.2 网格配对- 类型
UGNX有限元单元质量检查_沈春根
2.3 单元质量检查 – 检查指标（用户可控）2
2.4 单元质量检查 – 指标举例-宽高比
宽高比：检查测量单元长度与其宽度的比率。 四面体单元宽高比：采用的比率是顶点高度与相 对面的面积平方根的比率。 宽高比 = Max(cf(hi)/sqrt(Ai))，其中 i = 1,2,3,4。 最大高度与面积之比的值乘以一个因子 cf = 0.805927，就是等边四面体的高度与边长之比， 其结果就是宽高比。
4.0 修复单元方法- 常见的有3种
方法1：分割单元（分割壳），使得单元类型更加简 单，比如对1个四边形单元分割成2个三角形单元，成
功率高得多。
方法2：拖动节点，重新定位模型中的个别节点位置， 改善单元形状的宽高比。
方法3：删除单元，重新手工划分更为简单类型的单
元，降低单元的阶次。
4.1 修复单元 – 分割壳类型和操作步骤
4.1.3 修复单元 – 分割壳示例3
分割的单元阶次越
低、数量越多，则 成功率越高！
将1个三角形单元 分割成2个三角形 单元
将1个三角形单元 分割成4个三角形 形单元
4.2 修复单元 – 拖动节点
拖动 方向
拖动 菜单→编辑→节点 →节点拖动 预览
4.3.1 修复单元 – 删除单元（第1步）
放大显示失 败单元
UG NX有限元培训 – 专题16
UG NX有限元分析 单元质量检查和简单修复
江苏大学 沈春根
分析→有限元模型检查
2017年5月第1版
→单元质量
目录
有限元模型检查的内容
单元质量检查和评价的指标 单元质量检查实例 不合格单元修复的基本方法
1.1 有限元模型检查 – 主要目的
5_UG有限元螺栓连接分析实例_沈春根
蛛网连接； CBAR 或 CBEAM 单元
1D单元； RBE2 或 RBE3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ单元
0.2 基础- 定义螺栓特征和尺寸
A 螺栓头的直径，使用孔的边或孔的中心点来定义螺栓头的位置； B 螺栓的总长度，包括螺栓头。如果在螺纹孔中创建螺栓，则必须指定螺栓长度。 C 螺栓螺母的直径，使用孔的边或孔的中心点来定义螺栓头的位置。 D 螺栓轴直径，可通过1D 单元关联的梁横截面来控制直径。 E 螺栓的有效螺纹长度。对于螺纹孔中的螺栓，必须指定有效螺纹长度。
0.3 基础- 螺栓螺母连接FEM模型
头部孔端面 单元节点
1D单元
螺母孔端面 单元节点
0.4 基础- 螺纹连接FEM模型
头部孔端面 单元节点
1D单元
和螺纹连接 对应单元节 点
1.1螺栓螺母连接实例-指定螺栓头部及其尺寸
1.2螺栓螺母连接实例-指定螺母及其尺寸
1.3螺栓螺母连接实例-其他参数默认并确定
定义1D 属性
1.4螺栓螺母连接实例- 定义1D属性
截面尺 寸 材料，也 可自定义 材料
1.5螺栓螺母连接实例- 查看导航器窗口数据 结构及其对应关系
1.6螺栓螺母连接实例- 解算结果（垂直方向变形）
底板之间不施加 面面接触约束
底板之间施加面 面接触约束
1.7螺栓螺母连接实例-螺栓轴和接触面结果
UG有限元教学和培训 – 系列专题5
UG NX 有限元
螺栓连接分析实例
江苏大学 沈春根 2011年2月 第1版 2017年3月 第2版 UG NX8.5版本以上
目录
螺栓连接有限元基础
螺栓螺母连接实例；
螺栓螺钉连接实例； 带预紧力螺栓螺钉连接实例；
26_UG非线性疲劳分析_沈春根
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.6 耐久性步骤-新建激励
全单位周期
3.7 耐久性步骤-求解、打开和查看结果
4.1疲劳耐久评判依据
4.2 疲劳耐久分析结果评判- 疲劳寿命
疲劳寿命：最小工 作周期为855次 <10000次,说明在设 定的交变应力作用 次数完成前，该零 件就会疲劳失效。
4.3 疲劳耐久分析结果评判- 疲劳安全系数
p 导体疲劳耐久性分析结果及评判方法；
1.1 疲劳耐久性分析的用途
p 用于在简单或复杂加载条件的累积效应下，对设计结构的强度及 其耐久性进行评估。
p UG 耐久性分析包括：强度分析和疲劳分析。 Ø 强度分析：用来评估结构是否可以瞬间承受对其施加的最大静态
或瞬态应力。此静态强度评估可用于确定是否需要进行疲劳计算。 例如，如果峰值应力超出材料的强度极限，则需要进行疲劳计算。 Ø 疲劳分析：用来根据应力或应变的时间历程来评估模型的疲劳强 度和疲劳寿命。
1.4 疲劳分析耐久分析流程-基于函数
p 加载或创建应力或应变历程的 AFU 函数； p 创建疲劳耐久性对象，定义疲劳寿命准则和用于
计算损伤命令的循环应力-应变模型； p 计算应力或应变历程引起的耐久性损伤。
1.5 疲劳分析耐久分析流程-定义S-N曲线
2.1 导体非线性静态分析（SOL106）
2.5 导体非线性静态分析（SOL106）
右击【Solution1】节点，单击【求解】后弹出【求解】 对话框，单击【确定】按钮即可进行仿真方案的解算。
2.6 导体非线性静态分析（SOL106）
非线性应力-单元-节点（Von Mises）
非线性应力-单元（ Von Mises ）
注：计算得到应力将应用于耐久性分析中载荷施加，应力结果影响强度安全系数
3.6 耐久性步骤-新建激励
全单位周期
3.7 耐久性步骤-求解、打开和查看结果
4.1疲劳耐久评判依据
4.2 疲劳耐久分析结果评判- 疲劳寿命
疲劳寿命：最小工 作周期为855次 <10000次,说明在设 定的交变应力作用 次数完成前，该零 件就会疲劳失效。
4.3 疲劳耐久分析结果评判- 疲劳安全系数
p 导体疲劳耐久性分析结果及评判方法；
1.1 疲劳耐久性分析的用途
p 用于在简单或复杂加载条件的累积效应下，对设计结构的强度及 其耐久性进行评估。
p UG 耐久性分析包括：强度分析和疲劳分析。 Ø 强度分析：用来评估结构是否可以瞬间承受对其施加的最大静态
或瞬态应力。此静态强度评估可用于确定是否需要进行疲劳计算。 例如，如果峰值应力超出材料的强度极限，则需要进行疲劳计算。 Ø 疲劳分析：用来根据应力或应变的时间历程来评估模型的疲劳强 度和疲劳寿命。
1.4 疲劳分析耐久分析流程-基于函数
p 加载或创建应力或应变历程的 AFU 函数； p 创建疲劳耐久性对象，定义疲劳寿命准则和用于
计算损伤命令的循环应力-应变模型； p 计算应力或应变历程引起的耐久性损伤。
1.5 疲劳分析耐久分析流程-定义S-N曲线
2.1 导体非线性静态分析（SOL106）
2.5 导体非线性静态分析（SOL106）
右击【Solution1】节点，单击【求解】后弹出【求解】 对话框，单击【确定】按钮即可进行仿真方案的解算。
2.6 导体非线性静态分析（SOL106）
非线性应力-单元-节点（Von Mises）
非线性应力-单元（ Von Mises ）
注：计算得到应力将应用于耐久性分析中载荷施加，应力结果影响强度安全系数
37_NX仿真_模型准备技巧_沈春根
3.2 实例2 – 提出问题
片体2
片体3
片体1
片体3的底边，和 片体1和片体2存在 间隙怎么办？
复杂模型抽取中面 后，经常会出现面 与面脱离（有间隙） 的情况。
3.2 实例2 – 在FEM中进行缝合边操作1
3.2 实例2 – 在FEM中进行缝合边操作2
缝合后显 红消失
3.3 实例3-在FEM中进行合并面操作
本专题的实例，是在FEM环境中对模型进行清理和处理。
2.1 处理方法 - 在CAD环境
2.2 处理方法 - 理想化环境
2.3 处理方法 - FEM环境
3.1 实例1 – 在FEM中抑制孔操作
抑制孔可以从片体中移除一系列的小孔，前提：这些孔对整体应力影响不大。 抑制孔也可以移除非圆形孔。对于非圆形孔，软件使用孔的周长作为抑制依据。
NX仿真培训_专题37
NX仿真 模型准备和处理的方法及其技巧
江苏大学 沈春根 2020年4月 第1版
已学习了NX仿真基本操作 熟悉NX三维建模基本方法
目录
模型处理的基本流程 模型处理的方法 模型处理的实例（在FEM环境中）
1.1 问题提出
复杂的单个模型（比如曲面类模型、由其他软件 导入的模型），经常出现微小结构、破面等缺陷。
有利于整个曲面上网格划分的 连续性！
3.4实例4-在FEM中进行塌陷边操作
如果不进行塌陷边操 作，该区域附近的单 元质量易出现问题！
4. 总结
模型的检查、简化、清理、（特征）抑制及其 相关命令等，都是模型前处理的基本手段和网格 划分（保证单元质量）的前提要求。
建议初学者跟随练习本专题所涉及的操作命令， 一旦掌握了操作要领，那么就可以轻松应对复杂 模型的前处理了。
0_UGNX有限元教学笔记2017_沈春根-免费分享
① 热传导分析。 ② 流体分析。 ③ 热固耦合结构分析。 ④ 热流耦合结构分析。 ⑤ 动力响应分析。
第8天 – 内容
① 网格划分提高实例演示。 ② 对称约束实例演示。 ③ 轴对称结构应用实例。 ④ 非均匀载荷及其应用实例。
第9天 – 内容（扩展模块1）
① 屈曲失稳分析。 ② 模态结构仿真分析。 ③ 几何尺寸优化分析 。 ④ 非线性结构分析。 ⑤ 零件疲劳分析。
第10天 – 内容（扩展模块2）
② 阶梯轴零件六面体划分，轴承力载荷。 ③ 中空套类零件六面体划分。 ④ 网格细化命令演示，中间带孔底座四周应力集中案
例演示。
第4天- 内容
① 工字型底座受力分析流程，1）理想化环境提升体、 拆分体；2）2D网格划分；3）单元质量检查。
② 2D坏单元修复，1）分割壳；2）合并三角形。 ③ 稍复杂零件抽取中面演示案例。 ④ 局部加载需要，进行：1）分割面；2）分割线；3）
1）同时建立FEM和SIM；2）圆柱坐标系。
第2天 – 内容
① 演示1个prt建立多个FEM、1个FEM建立多个 SIM实例及其用途（L型底座）。
② 演示建立多个solution。 ③ 演示克隆解算方案。 ④ 建立子工况及其作用。 ⑤ 自定义材料实例演示。
第3天 – 内容
① Z字型底座受力分析流程，1）拆分六面体；2）网 格配对初步；3）单元和节点的显示；4）强调熟练 掌握分析流程的重要性。
② 0D及其应用实例：1）0D在网格点/点；2）0D均布 到棱边上；3）0D均布到面上。
③ 台阶周受到不平衡质量点，在某个转速下分析： ④ 1D蛛网连接：1）中心点和端面连接；2）中心点和
内孔圆柱面连接。 ⑤ 轴零件施加力矩实例演示。
第7天 – 内容ห้องสมุดไป่ตู้
第8天 – 内容
① 网格划分提高实例演示。 ② 对称约束实例演示。 ③ 轴对称结构应用实例。 ④ 非均匀载荷及其应用实例。
第9天 – 内容（扩展模块1）
① 屈曲失稳分析。 ② 模态结构仿真分析。 ③ 几何尺寸优化分析 。 ④ 非线性结构分析。 ⑤ 零件疲劳分析。
第10天 – 内容（扩展模块2）
② 阶梯轴零件六面体划分，轴承力载荷。 ③ 中空套类零件六面体划分。 ④ 网格细化命令演示，中间带孔底座四周应力集中案
例演示。
第4天- 内容
① 工字型底座受力分析流程，1）理想化环境提升体、 拆分体；2）2D网格划分；3）单元质量检查。
② 2D坏单元修复，1）分割壳；2）合并三角形。 ③ 稍复杂零件抽取中面演示案例。 ④ 局部加载需要，进行：1）分割面；2）分割线；3）
1）同时建立FEM和SIM；2）圆柱坐标系。
第2天 – 内容
① 演示1个prt建立多个FEM、1个FEM建立多个 SIM实例及其用途（L型底座）。
② 演示建立多个solution。 ③ 演示克隆解算方案。 ④ 建立子工况及其作用。 ⑤ 自定义材料实例演示。
第3天 – 内容
① Z字型底座受力分析流程，1）拆分六面体；2）网 格配对初步；3）单元和节点的显示；4）强调熟练 掌握分析流程的重要性。
② 0D及其应用实例：1）0D在网格点/点；2）0D均布 到棱边上；3）0D均布到面上。
③ 台阶周受到不平衡质量点，在某个转速下分析： ④ 1D蛛网连接：1）中心点和端面连接；2）中心点和
内孔圆柱面连接。 ⑤ 轴零件施加力矩实例演示。
第7天 – 内容ห้องสมุดไป่ตู้
39_NX仿真_机翼气流场模拟_沈春根
方法2：[本案例采用此法]
在SIM环境中，利用流体网格命令对空气域进行网格划分， 进一步采用流体表面网格命令，对空气域中间和机翼接触面 进行网格细化，提高求解精度。
2.1 建立FEM模型
在FEM中不 做操作！
应用模块、前/后处理； 新建FEM，Simcenter
热/流，分析类型：流； 进入FEM； 在FEM环境中操作结束。
Y Plus是用来判断在壁面的网格精细程度的一个指标，一般在 1至60之间比较适合。
3. 有关说明
建议采用FEM网格划分（包括网格控制和边界层）的方法，将 求解结果和流体域网格划分的方法进行比较。
Y Plus是用来判断流体域壁周围网格质量的一个指标，在输出 选项中激活。
根据机翼表面粗糙程度，来选择流动面中壁函数中的壁摩擦方 式（光滑-有摩擦、粗糙-有摩擦），该选项对解算结果影响比 较大。
NX仿真/UG有限元教学和培训_专题39
机翼模型的气流场模拟
（采用流体域和流体表面网格划分网格）
江苏大学 沈春根 2020年4月 第1版
已学习NX流体仿真基本操作 已学习本系列专题29和30
1. 0 背景介绍-基本情况
机翼
空气域（和机 翼布尔求差）机翼模型为学习之用，比例 缩小，并且宽度尺寸也减小， 也是为了减小计算规模；
如果模型规模很大，建议采用流体域划分单元大小不必过小 （优先采用相对单元类型模式），等处理有了结果后，再适当 减小单元大小，进一步提高结果精度。
2.2 建立Sim模型-建立流体网格
新建仿真sim1和解算方案 Solution 1（Simcenter 流）；
仿真对象类型-流体域，类型： 默认为流体网格；
选中空气域实体； 默认材料类型； 把网格密度的类型切换为绝对，
在SIM环境中，利用流体网格命令对空气域进行网格划分， 进一步采用流体表面网格命令，对空气域中间和机翼接触面 进行网格细化，提高求解精度。
2.1 建立FEM模型
在FEM中不 做操作！
应用模块、前/后处理； 新建FEM，Simcenter
热/流，分析类型：流； 进入FEM； 在FEM环境中操作结束。
Y Plus是用来判断在壁面的网格精细程度的一个指标，一般在 1至60之间比较适合。
3. 有关说明
建议采用FEM网格划分（包括网格控制和边界层）的方法，将 求解结果和流体域网格划分的方法进行比较。
Y Plus是用来判断流体域壁周围网格质量的一个指标，在输出 选项中激活。
根据机翼表面粗糙程度，来选择流动面中壁函数中的壁摩擦方 式（光滑-有摩擦、粗糙-有摩擦），该选项对解算结果影响比 较大。
NX仿真/UG有限元教学和培训_专题39
机翼模型的气流场模拟
（采用流体域和流体表面网格划分网格）
江苏大学 沈春根 2020年4月 第1版
已学习NX流体仿真基本操作 已学习本系列专题29和30
1. 0 背景介绍-基本情况
机翼
空气域（和机 翼布尔求差）机翼模型为学习之用，比例 缩小，并且宽度尺寸也减小， 也是为了减小计算规模；
如果模型规模很大，建议采用流体域划分单元大小不必过小 （优先采用相对单元类型模式），等处理有了结果后，再适当 减小单元大小，进一步提高结果精度。
2.2 建立Sim模型-建立流体网格
新建仿真sim1和解算方案 Solution 1（Simcenter 流）；
仿真对象类型-流体域，类型： 默认为流体网格；
选中空气域实体； 默认材料类型； 把网格密度的类型切换为绝对，
6_UG有限元非恒定载荷施加实例_沈春根
2.2实例2：通过公式场定义空间分布力
2.3实例2：输入表达式，并理解其含义
2.4实例2：输入力幅值，并输出图形
3.1实例3：定义空间法向压力载荷
要求：建立X方向呈正弦曲 线变化并且幅值为 1MPa、 X 方向为半个周期的压力 载荷。
3.2实例3：新建公式
3.3实例3：
3.4实例3：
4、参考文献
通过公式场定义空间法向压力载荷01术语1场的定义自变域既可以是单个非空间自变量也可以是多个非空间自变量空间坐标或单个非空间自变量和一组空间坐标
UG有限元教学 和培训– 系列专题6
UG NX 有限元
非恒定载荷常见实例
江苏大学 沈春根 2017年3月 第1版
前提：已掌握UG有限 元常见载荷施加操作
UG NX8.5版本以上
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；
要求：建立一个幅值为 1000 N 且周期为 4 秒、 呈正弦曲线变化的力。
1.2实例1：新建场
步骤 1
步骤 2
1.3实例1：定义公式场
步骤 3
1.4实例1：可以编辑或者输出图形
2.1实例2：通过公式场定义空间分布力- 要求
要求：建立表面上呈正弦 曲线变化并且幅值为 100 N、X 方向为半个周期，在 Y 方向为四分之一个周期 的力载荷。
0.2术语2 - 域的定义
域用来定义变量组。 在定义场时，必须同时指定自变域和因变域。
0.2术语3 – 自变域
自变域是变量集，这些变量的变化与任何其他数量无关。因
此自变域可以是：
26_UG非线性疲劳分析_沈春根-免费分享
2.2 导体非线性静态分析（SOL106）
2.3 导体非线性静态分析（SOL106）
采用3D扫掠网格（CHEXA20）对导 体进行网格划分
2.3 导体非线性静态分析（SOL106）
导体物理属性选择 PSOLID（实体）
材料发生塑性变形时的应力应处于材料 的屈服强度与极限抗拉强度之间，极限 抗拉强度是耐久性分析结果中强度安全 系数的主要评价标准。
采用CAE软件计算得到的疲劳耐久性结果，应与实 际疲劳测试数据进行对比。
本案例使用NX10.0版本作为疲劳耐久分析软件。
导体疲劳耐久性分析结果及评判方法；
1.1 疲劳耐久性分析的用途
用于在简单或复杂加载条件的累积效应下，对设计结构的强度及 其耐久性进行评估。
UG 耐久性分析包括：强度分析和疲劳分析。 强度分析：用来评估结构是否可以瞬间承受对其施加的最大静态
或瞬态应力。此静态强度评估可用于确定是否需要进行疲劳计算。 例如，如果峰值应力超出材料的强度极限，则需要进行疲劳计算。 疲劳分析：用来根据应力或应变的时间历程来评估模型的疲劳强 度和疲劳寿命。
导体承受交变载荷后最大应力超过了材料的屈服强度， 产生了塑性变形。基于此，需要采用非线性SOL106计 算出最大交变应力作为疲劳分析的激励载荷的峰值。
本案例的导体材料选用 UG NX材料库中自带的 Copper_C10100（铜合金）。
目录
疲劳耐久分析基础知识； 导体非线性静态应力分析（SOL106）； 导体疲劳耐久性分析主要步骤；
1.2 耐久分析的基本方法
疲劳寿命：就是结构重复加载的周期数（加载次数）， 即这些加载引发引发和扩展一个或多个裂纹，最终造成 结构的断裂和失效；
疲劳分析使用累积破坏法，根据应力或应变时间关系曲 线图估算疲劳寿命，对应S-N曲线（常用）和ε-N曲线。
12_UG NX有限元网格控制应用_沈春根-免费分享
UG NX有限元培训 – 专题12
UG NX有限元分析 网格控制的应用
江苏大学 沈春根 2015年2月 第1版 2017年4月 第2版Biblioteka UG NX10.0 及以上版本
目录
网格控制的用途和类型 网格控制 - 映射的孔 网格控制 – 圆角网格细化 网格控制 - 圆柱面网格细化
0.1 网格控制的用途
3 网格控制 – 圆柱面网格细化
沿着圆柱面长 度方向，创建 一个结构性单 元网格，规则 整齐；
在局部区域或者边界上细化网格； 使用边密度和面密度，可以在局部控制特定边
和特定面上单元的数量及其分布情况； 可以在倒圆角区域细化网格；
0.2 网格控制的类型
1 网格控制 – 映射的孔四周网格细化
未做映射孔网格控制
映射的孔网格控制
2 网格控制 – 过渡圆角网格细化
生成沿圆角、倒 圆或圆角表面的 长度分布的结构 性单元网格，规 则整齐；
UG NX有限元分析 网格控制的应用
江苏大学 沈春根 2015年2月 第1版 2017年4月 第2版Biblioteka UG NX10.0 及以上版本
目录
网格控制的用途和类型 网格控制 - 映射的孔 网格控制 – 圆角网格细化 网格控制 - 圆柱面网格细化
0.1 网格控制的用途
3 网格控制 – 圆柱面网格细化
沿着圆柱面长 度方向，创建 一个结构性单 元网格，规则 整齐；
在局部区域或者边界上细化网格； 使用边密度和面密度，可以在局部控制特定边
和特定面上单元的数量及其分布情况； 可以在倒圆角区域细化网格；
0.2 网格控制的类型
1 网格控制 – 映射的孔四周网格细化
未做映射孔网格控制
映射的孔网格控制
2 网格控制 – 过渡圆角网格细化
生成沿圆角、倒 圆或圆角表面的 长度分布的结构 性单元网格，规 则整齐；
19_UG响应仿真SOL103应用_沈春根
需要消化和深入学习内容
了解响应仿真局部放大图中各个参数的含义； 阻尼的定义、类型、测试方法和软件操作中的 设置方法； 正则模态、约束模态、固有频率、阻尼频率的概 念和相互关系；
1.3 计算传递性- 选择输入点
点击此 ID按钮
1.3需要学习的内容
结果类型：可以是位移、速度和加速度中的任意
UG NX有限元培训 – 专题19
UG NX有限元分析
响应仿真（SOL103应用）
江苏大学 沈春根
2017年10月第1版
内部教学，请勿外传
案例类型
输入类型为约束：强迫运动激励（位移、速度和 加速度）； 输入类型为载荷：节点力激励（力函数）；
重点思考如何和研究方向、研究内容联系起来！
1.0 案例说明及其要求
1.4 新建一个瞬态响应事件
其中：持续时间和比例系数根据实 际大小进行设置！
1.5 新建1个输入激励函数 Nhomakorabea存放在指 定目录
1.6 输入激励函数
可以是自拟的理想激励函数； 也可以是实际测试得到的激励函数；
1.7.1 评估输出点-加速度
1.7.2 评估输出点-应力
1.7 需要思考
指定输出点结果为加速度，有何用处？
输入 点
棱边除Z方向之外， 全部固定； 棱边Z方向为激励 输入方向；
输出 点
求解模态及其相关信息； 3个输入点相对于输入点的传递函数（频响函数）； 输入点激励为0.5*sin(360*time)，评价输出点的响应（最大应力）；
1.1 建立S103解算方案和基本文件
定义约束和强迫运动位置，
指定输出点结果为应力，有何用处？
在施加强迫激励前，先用XY函数工具把振动的
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确保网格/单元的质量和一致性。 确保有限元模型（几何体、网格、参数等
数据）是否符合求解的要求。
1.2 有限元模型检查 – 主要内容和命令1
是最基础的，也是 最重要的命令之一！
1.3 有限元模型检查 – 主要内容和命令2
2.1 单元质量检查 – 评价/检查指标（系统检查）
2.2 单元质量检查 –检查指标（用户可控）1
更新有限元模型：单元解锁之后，一般需要 进一步操作更新有限元模型。
红色为错误单元，黄色为警 告单元；
一个一个查看选项的指标， 可以观察得到哪项指标超差。
3.2 检查实例 - 进一步核查哪项指标超差
3.3 检查实例 – 修改阈值即可通过检查
实际中不建议这么 操作！
3.4 检查实例 – 改善单元质量的方法
单元类型： CQUAD4 单元大小： 2.5mm；
方法1：改 变单元类型； 方法2：减 小单元大小； 方法3：修 复单元，见 下面内容！
单元类型： CTRIA3
单元大小： 3.5mm；
4.0 修复单元方法- 常见的有3种
方法1：分割单元（分割壳），使得单元类型更加简 单，比如对1个四边形单元分割成2个三角形单元，成 功率高得多。
方法2：拖动节点，重新定位模型中的个别节点位置， 改善单元形状的宽高比。
方法3：删除单元，重新手工划分更为简单类型的单 元，降低单元的阶次。
0.805927，就是等边四面体的高度与边长之比， 其结果就是宽高比。 使用等边四面体单元，宽高比值为 1。
定义五面体和六面体的宽高比，略有不同。
2.5 单元质量检查 – （部分单元）阈值示例
根据超出阈值的范围，分为警告和错误两类级别！
3.1 检查实例- 四边形单元 – 按默认限制值结果
单元类型： CQUAD4 单元大小： 3.5mm；
放大显示失 败单元
显示警告和错误 （失败）单元
删除一个失 败单元
4.3.2 修复单元 – 创建新的节点（第2步）
4.3.3 修复单元 – 创建新的单元（第3步）
再次检查其 质量，成功！
4.4 修复单元 – 相关命令及其说明
解锁单元：在手工划分网格操作之后，软件 会自动锁定网格，以免用户在重新划分网格时无 意中移除手工编辑；反之，可以用解锁命令对单 元进行编辑。
4.1 修复单元 – 分割壳类型和操作步骤
菜单→编辑→单元 →分割壳
4.1.1 修复单元 – 分割壳示例1
将1个四边形单元 分割成2个四边形
单元
将1个四边形单元 分割成3个四边形
单元
将1个四边形单元 分割成4个四边形
单元
4.1.2 修复单元 – 分割壳示例2
将1个四边形单元 分割成2个三角形
单元
将1个四边形单元 分割成3个三角形
形单元
4.1.3 修复单元 – 分割壳示例3
分割的单元阶次越 低、数量越多，则 成功率越高！
将1个三角形单元 分割成2个三角形
单元
将1个三角形单元 分割成4个三角形
形单元
4.2 修复单元 – 拖动节点
菜单→编辑→节点 →节点拖动
拖动 方向
拖动 预览
4.3.1 修复单元 – 删除单元（第1步）
UG NX有限元培训 ห้องสมุดไป่ตู้ 专题16
UG NX有限元分析 单元质量检查和简单修复
江苏大学 沈春根 2017年5月第1版
分析→有限元模型检查 →单元质量
目录
有限元模型检查的内容 单元质量检查和评价的指标 单元质量检查实例 不合格单元修复的基本方法
1.1 有限元模型检查 – 主要目的
检查建立的有限元模型是否符合 CAD 模 型的要求。
2.3 单元质量检查 – 检查指标（用户可控）2
2.4 单元质量检查 – 指标举例-宽高比
宽高比：检查测量单元长度与其宽度的比率。 四面体单元宽高比：采用的比率是顶点高度与相
对面的面积平方根的比率。 宽高比 = Max(cf(hi)/sqrt(Ai))，其中 i = 1,2,3,4。 最大高度与面积之比的值乘以一个因子 cf =
数据）是否符合求解的要求。
1.2 有限元模型检查 – 主要内容和命令1
是最基础的，也是 最重要的命令之一！
1.3 有限元模型检查 – 主要内容和命令2
2.1 单元质量检查 – 评价/检查指标（系统检查）
2.2 单元质量检查 –检查指标（用户可控）1
更新有限元模型：单元解锁之后，一般需要 进一步操作更新有限元模型。
红色为错误单元，黄色为警 告单元；
一个一个查看选项的指标， 可以观察得到哪项指标超差。
3.2 检查实例 - 进一步核查哪项指标超差
3.3 检查实例 – 修改阈值即可通过检查
实际中不建议这么 操作！
3.4 检查实例 – 改善单元质量的方法
单元类型： CQUAD4 单元大小： 2.5mm；
方法1：改 变单元类型； 方法2：减 小单元大小； 方法3：修 复单元，见 下面内容！
单元类型： CTRIA3
单元大小： 3.5mm；
4.0 修复单元方法- 常见的有3种
方法1：分割单元（分割壳），使得单元类型更加简 单，比如对1个四边形单元分割成2个三角形单元，成 功率高得多。
方法2：拖动节点，重新定位模型中的个别节点位置， 改善单元形状的宽高比。
方法3：删除单元，重新手工划分更为简单类型的单 元，降低单元的阶次。
0.805927，就是等边四面体的高度与边长之比， 其结果就是宽高比。 使用等边四面体单元，宽高比值为 1。
定义五面体和六面体的宽高比，略有不同。
2.5 单元质量检查 – （部分单元）阈值示例
根据超出阈值的范围，分为警告和错误两类级别！
3.1 检查实例- 四边形单元 – 按默认限制值结果
单元类型： CQUAD4 单元大小： 3.5mm；
放大显示失 败单元
显示警告和错误 （失败）单元
删除一个失 败单元
4.3.2 修复单元 – 创建新的节点（第2步）
4.3.3 修复单元 – 创建新的单元（第3步）
再次检查其 质量，成功！
4.4 修复单元 – 相关命令及其说明
解锁单元：在手工划分网格操作之后，软件 会自动锁定网格，以免用户在重新划分网格时无 意中移除手工编辑；反之，可以用解锁命令对单 元进行编辑。
4.1 修复单元 – 分割壳类型和操作步骤
菜单→编辑→单元 →分割壳
4.1.1 修复单元 – 分割壳示例1
将1个四边形单元 分割成2个四边形
单元
将1个四边形单元 分割成3个四边形
单元
将1个四边形单元 分割成4个四边形
单元
4.1.2 修复单元 – 分割壳示例2
将1个四边形单元 分割成2个三角形
单元
将1个四边形单元 分割成3个三角形
形单元
4.1.3 修复单元 – 分割壳示例3
分割的单元阶次越 低、数量越多，则 成功率越高！
将1个三角形单元 分割成2个三角形
单元
将1个三角形单元 分割成4个三角形
形单元
4.2 修复单元 – 拖动节点
菜单→编辑→节点 →节点拖动
拖动 方向
拖动 预览
4.3.1 修复单元 – 删除单元（第1步）
UG NX有限元培训 ห้องสมุดไป่ตู้ 专题16
UG NX有限元分析 单元质量检查和简单修复
江苏大学 沈春根 2017年5月第1版
分析→有限元模型检查 →单元质量
目录
有限元模型检查的内容 单元质量检查和评价的指标 单元质量检查实例 不合格单元修复的基本方法
1.1 有限元模型检查 – 主要目的
检查建立的有限元模型是否符合 CAD 模 型的要求。
2.3 单元质量检查 – 检查指标（用户可控）2
2.4 单元质量检查 – 指标举例-宽高比
宽高比：检查测量单元长度与其宽度的比率。 四面体单元宽高比：采用的比率是顶点高度与相
对面的面积平方根的比率。 宽高比 = Max(cf(hi)/sqrt(Ai))，其中 i = 1,2,3,4。 最大高度与面积之比的值乘以一个因子 cf =