UG有限元分析
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有限元分析第12章
UG有限元分析第12章第12章：有限元分析在结构密集度设计中的应用导言：有限元分析是一种基于离散化方法的数值分析技术，可以用于求解结构力学问题。
它已经成为现代工程设计的重要工具之一、本章将研究有限元分析在结构密集度设计中的应用，以及相关的优化算法。
1.结构密集度设计的概念和要求结构密集度设计是指通过优化设计，将结构尺寸和重量最小化的设计方法。
在工程实践中，通常需要同时考虑结构的强度、刚度、稳定性和减震等因素。
有限元分析为结构密集度设计提供了一种有效的数值分析方法。
2.有限元模型的建立在进行有限元分析之前，首先需要建立结构的有限元模型。
有限元模型的建立包括网格划分、单元类型的选择和边界条件的设定等步骤。
在结构密集度设计中，需要使用合适的单元类型和足够的网格密度来保证分析结果的准确性。
3.结构的优化设计在有限元分析的基础上，可以进行结构的优化设计，以实现结构密集度的最小化。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
这些算法可以通过调整结构的参数，如尺寸、形状和材料等，来实现结构的优化设计。
4.结构密集度设计的应用案例本章还将介绍几个结构密集度设计的应用案例，包括飞机机翼、汽车车身和桥梁等结构的优化设计。
这些案例将展示有限元分析在结构密集度设计中的应用效果，并讨论其对结构性能和重量的影响。
5.研究进展和展望最后，本章将总结有限元分析在结构密集度设计中的应用，并对未来的研究方向进行展望。
随着计算机技术的不断发展和优化算法的改进，有限元分析在结构密集度设计中的应用将变得更加广泛和深入。
总结：有限元分析在结构密集度设计中发挥了重要作用。
通过建立合适的有限元模型和使用优化算法，可以实现结构的最优设计和重量的最小化。
未来的研究还应该关注如何进一步提高有限元分析的准确性和效率，以及如何将其与其他优化技术相结合，为工程实践提供更好的解决方案。
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有限元分析步骤精选整理.doc
UG有限元分析步骤精选整理.doc
1. 准备模型：首先，在UG中绘制需要分析的零件或装配体的3D模型。
确保模型的几何尺寸和材料等参数设置正确。
2. 网格划分：将模型分割成许多小单元，称为网格单元。
这些单元的大小和形状应
该足够小和简单，以便于计算程序的处理。
3. 材料属性定义：为每个网格单元定义材料性质。
这些属性包括弹性模量、泊松比、密度等。
4. 约束条件设置：定义所有约束条件，如边界约束、支撑条件等。
这些条件对应于
被分析部件的实际使用场景。
5. 载荷应用：将载荷应用于模型。
这些载荷可以是静态或动态载荷、温度载荷等，
也可以模拟外部力或压力。
6. 求解模型：选定求解器，使用许多数学方法解决数学方程，以有效地计算应力、
应变和变形等设计参数。
7. 结果分析：对有限元分析的各个方面进行评估和评估，检查计算的准确性和可靠性。
这些结果可以用于优化设计，以改进零件或装配体的性能。
8. 优化设计：如果有必要，使用有限元分析的结果来重新设计零件或装配体，并在
再次进行分析前进行修改。
总之，UG有限元分析是一种重要的工具，用于设计和生产过程中的性能优化和验证。
这个步骤需要正确的建模和分析，以确保计算是精确和可靠的。
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13章
UG有限元分析第13章第13章：UG有限元分析有限元分析是一种机械结构设计及性能验证常用的方法。
在UG软件中，有限元分析功能强大且易于使用，可以帮助工程师快速准确地进行结构分析和优化设计。
UG软件提供了一系列有限元分析工具，包括网格划分、边界条件设置、加载设置、求解器选择、结果后处理等。
在进行有限元分析之前，需要对待分析的几何模型进行前期准备工作，如几何建模、材料属性设置、连接与约束等。
首先，需要将待分析的几何模型进行网格划分。
网格划分过程将几何模型划分为网格单元，网格单元之间的节点用于传递力和位移等信息。
UG 软件提供了自动网格划分工具，可以根据用户定义的网格密度进行自动划分，也可以手动划分网格。
然后，需要设置几何模型的边界条件。
边界条件包括固定边界、加载边界等。
固定边界是指模型的一些部分被固定不能发生位移，如模型的基座或支撑结构。
加载边界是指对模型施加的力或位移，如载荷、边界条件等。
UG软件提供了丰富的边界条件设置工具，可以满足不同类型的加载要求。
接下来，需要设置加载条件。
加载条件包括静力加载、动力加载、温度加载等。
静力加载通常用于模拟静态载荷的情况，如用户施加的力或重力加载。
动力加载通常用于模拟动态载荷的情况，如机械振动或冲击等。
UG软件提供了多种加载条件设置工具，可以满足不同类型的加载要求。
然后，需要选择适当的求解器进行求解。
求解器是用于求解有限元模型的核心算法，能够得到模型的力和位移等结果。
UG软件提供了多种求解器选择工具，如静力分析求解器、动力分析求解器等。
根据具体分析需求，选择适合的求解器进行求解。
最后，需要进行结果后处理。
结果后处理是指对求解得到的结果进行分析和展示。
UG软件提供了丰富的结果后处理工具，可以进行应力、应变、位移等结果的查看和分析。
同时，UG软件还支持结果导出和报告生成等功能，方便用户进行结果分析和报告编制。
通过以上步骤，UG软件可以帮助工程师进行结构的有限元分析，并提供准确可靠的结果。
UG有限元分析
第1章 有限元分析方法及NX Nastran 的由来专业文档供参考，如有帮助请下载。
0 UG 有限元分析第1章 有限元分析方法及NX Nastran 的由来1.1 有限元分析方法介绍计算机软硬件技术的迅猛发展，给工程分析、科学研究以至人类社会带来急剧的革命性变化，数值模拟即为这一技术革命在工程分析、设计和科学研究中的具体表现。
数值模拟技术通过汲取当今计算数学、力学、计算机图形学和计算机硬件发展的最新成果，根据不同行业的需求，不断扩充、更新和完善。
1.1.1 有限单元法的形成近三十年来，计算机计算能力的飞速提高和数值计算技术的长足进步，诞生了商业化的有限元数值分析软件，并发展成为一门专门的学科——计算机辅助工程CAE （Computer Aided Engineering ）。
这些商品化的CAE 软件具有越来越人性化的操作界面和易用性，使得这一工具的使用者由学校或研究所的专业人员逐步扩展到企业的产品设计人员或分析人员，CAE 在各个工业领域的应用也得到不断普及并逐步向纵深发展，CAE 工程仿真在工业设计中的作用变得日益重要。
许多行业中已经将CAE 分析方法和计算要求设置在产品研发流程中，作为产品上市前必不可少的环节。
CAE 仿真在产品开发、研制与设计及科学研究中已显示出明显的优越性：❑ CAE 仿真可有效缩短新产品的开发研究周期。
❑ 虚拟样机的引入减少了实物样机的试验次数。
❑ 大幅度地降低产品研发成本。
❑ 在精确的分析结果指导下制造出高质量的产品。
❑ 能够快速对设计变更作出反应。
❑ 能充分和CAD 模型相结合并对不同类型的问题进行分析。
❑ 能够精确预测出产品的性能。
❑ 增加产品和工程的可靠性。
❑ 采用优化设计，降低材料的消耗或成本。
❑ 在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题。
❑ 模拟各种试验方案，减少试验时间和经费。
第1章 有限元分析方法及NX Nastran 的由来专业文档供参考，如有帮助请下载。
UG有限元分析-大致步骤
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、查看有限元分析结果：
十三、编辑注释，可以显示相关参数：
十四、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。
UG有限元分析学习(报告)
基于ＵＧ的机械优化设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机械1083班学号：201013090312学生姓名：谢铮指导教师：彭浩舸2013年6 月13 日基于ＵＧ的机械优化设计通过U G对机械零件进行初步建模, 然后根据实际情况把设计模拟成有限元模型, 最后用结构分析模块对其进行优化设计, 既可减少产品的设计周期, 又节约了生产成本, 提高了企业的竞争力。
本课程我们主要对机械运动仿真和有限元分析技术概念、和有限元分析软件使用过程有所了解，以及对UG机械运动仿真和有限元分析使用案例进行分析，更多是需要我们课后的自主学习！下面是学生谢铮对这本课程的理解和认识。
一、机械运动仿真1.1机械运动仿真的概念机械运动仿真是指对于某个待研究的系统模型建立其仿真模型，进而在计算机上对该仿真模型研究的过程。
所以机械运动仿真是通过对系统模型的实验去研究一个真实的系统。
1.2机械运动仿真的应用机械运动仿真作业一门新兴的高科技技术，在制造业产品设计和制造，尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中，一直是不可缺少的工具，它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大的作用。
在从产品的设计、制造到测试维护的整个生命周期中，机械放着技术贯穿始末。
1.3 一般操作流程及说明⑴建模和装配及了解其工作原理。
⑵建立运动仿真环境。
⑶定义连杆。
⑷定义运动副，其操作分为三步：a)选择运动副要约束的连杆。
b)确定运动副的原点。
c)确定运动副的方向。
⑸定义运动驱动，运动驱动是赋在运动副上控制运动的运动副参数。
⑹仿真解算。
⑺仿真的结果的输出与后处理。
主要是运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，进行人为的机构的运动特性分析二、有限元分析技术2.1有限元分析的概念有限元分析是应用有限元法辅助产品设计开发，提高产品的可靠性。
有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法，将研究对象离散成有限个单元体，单元之间仅在节点处相连接，通过分析得到一组代数的方法，进而求得近似解。
ug有限元分析 (3)
UG有限元分析引言有限元分析（FEM）是一种数值模拟技术，广泛应用于解决工程和科学领域中的各种物理问题。
它将复杂的实际结构划分为多个简单的有限元网格，通过离散化求解问题的微分方程，得到近似的数值解。
UG（Unigraphics）是一款功能强大的计算机辅助设计（CAD）软件，也提供了有限元分析的功能。
本文将介绍UG中的有限元分析功能，并提供一些使用方法和技巧。
1. UG有限元分析的基本概念在进行UG有限元分析前，首先需要了解一些基本概念。
1.1 有限元模型有限元模型是指将实际结构划分为有限元网格的过程。
在UG中，可以通过手动绘制或导入CAD模型来创建有限元模型。
有限元模型包括节点（Node）、单元（Element）和边界条件（Boundary Condition）等信息。
1.2 质量矩阵和刚度矩阵质量矩阵和刚度矩阵是求解有限元问题中的关键矩阵。
质量矩阵描述了结构的惯性特性，刚度矩阵描述了结构的刚性特性。
在UG中，可以通过自动生成来计算质量矩阵和刚度矩阵。
1.3 边界条件和加载条件边界条件和加载条件是指在有限元分析中给定的约束和外部加载。
边界条件包括固支和自由度约束等，加载条件包括力、压力、温度等。
在UG中，可以通过图形界面进行设定。
2. UG有限元分析的基本步骤UG有限元分析的基本步骤包括建模、网格划分、边界条件、加载条件的设定，求解和后处理等。
2.1 建模在建模阶段，可以使用UG提供的建模工具创建或导入CAD模型。
同时，还需考虑模型的尺寸、材料和加载方式等参数。
2.2 网格划分将建模好的几何模型划分为有限元网格是进行有限元分析的重要步骤。
在UG中，可以通过自动划分或手动划分网格来得到适合分析需要的网格。
2.3 边界条件和加载条件设定在有限元分析中，边界条件和加载条件的设定非常关键。
在UG中，可以通过图形界面来给定边界条件和加载条件，如固定边界、施加力、施加热流等。
2.4 求解设置好边界条件和加载条件后，可以开始求解有限元方程。
ug有限元分析2篇
ug有限元分析2篇第一篇：ug有限元分析一、引言UG有限元分析是一种基于物理模型的仿真分析方法，它可以模拟并分析各种工程场景下的结构响应、变形、应力、应变等物理现象。
UG有限元分析可以帮助工程师快速发现设计中的问题，缩短产品开发周期，提高生产效率和产品质量。
本文将介绍UG有限元分析的基本概念、工作流程、建模方法以及在工程应用中的实际案例。
二、基本概念1. 有限元模型是建立在有限元网格上的物理模型，通过将复杂结构分解为一系列简单的有限元单元来进行计算分析。
通过计算单元内各节点的位移、应力等物理量，计算出物理模型的响应情况。
2. UG软件中的有限元分析模块可以为工程师提供各种物理模型的仿真分析功能，包括静力分析、热力分析、疲劳分析、动态响应分析等。
3. UG有限元分析模块中内置的各种前处理、求解器和后处理功能均为工程师提供了方便、高效的分析工具。
基于该模块，工程师可以快速、准确地进行多种仿真分析，较大地提升了工作效率。
三、工作流程1. 准备阶段：确定分析场景、边界条件、材料参数等，准备建模。
2. 建模阶段：利用UG软件中构建造型、切割、分割、装配等功能构建有限元模型，并为有限元模型设置材料、边界条件等。
3. 网格划分阶段：根据分析精度的需求，将有限元模型划分为多个简单的有限元单元。
4. 分析求解阶段：选择适合分析场景的求解器，进行有限元分析计算求解。
5. 后处理阶段：根据需要选择分析结果生成报告、动画、图片等。
四、建模方法1. 结构建模：使用造型、切割、分割等功能构建有限元模型，为模型设置材料属性、边界条件等。
2. 网格划分：根据分析精度的需求，选择适合的网格划分方法，将有限元模型划分为多个有限元单元。
3. 材料属性设置：为有限元模型中的每个组件设置相应的材料属性，包括弹性模量、泊松比、线膨胀系数、密度、热膨胀系数等。
4. 边界条件设置：为有限元模型中的每个组件设置相应的边界条件，包括约束、力、压力、温度等。
UG有限元分析第8章
1）理想化几何体
在工具栏上单击【理想化几何体】命令，弹出【理想化几何体】对话框；
油孔1
设置相 关参数
油孔2
删除曲轴上两 个贯通的油孔
2）移除几何特征
删除模型上的油孔后会发现，在油孔删除部位处还残留有前面的断线，选择【移 除几何特征】命令，
选取相应 的对象
移除几何特征 操作后示意图
（3）创建有限元模型
在【仿真导航器】窗口分级树中，双击【结果】节点，进入了【后处理导航器】窗口， 可以发现在【Crank Shaft_sim1.sim】节点出现了【模式1，3.070e+002Hz】、 【模式2，3.070 e+002Hz】、【模式3，5.123e+002Hz】及【模式4， 5.201e+002Hz】等四个子节点，这就是在上述约束条件下曲轴前4阶模态及其对应 的固有频率值；
第2阶模态振型（固有 频率=307.5Hz）
3）模式3下云图查看
展开【模式3】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现 该曲轴的振型位移云图，如图所示，可以清楚的观看到整个曲轴的振型位移的变形情 况
第3阶模态振型（固有 频率=512.3Hz）
3）模式3下云图查看
展开【模式3】下【位移-节点的】节点，双击出现的【幅值】节点，在图形窗口中出现 该曲轴的振型位移云图，如图所示，可以清楚的观看到整个曲轴的振型位移的变形情 况
单击【确定】
4）划分网格
单击工具栏中的【3D网格】命令，弹出【3D网格】对话框；
设置相 关参数
5）检查单元质量
单击工具栏中的【单元质量】图标，弹 出【单元质量】对话框，如图所示。 设置相 关参数
单击该命令
（4）创建仿真模型
UG有限元分析第2章
UG有限元分析第2章有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种通过将实际结构或系统划分为有限个离散单元，然后用数学计算方法进行模拟和求解的工程分析方法。
有限元法是一种基于力学和数学基本原理的数值方法，适用于各种不同材料和几何形状的结构和系统。
在有限元分析中，首先需要对实际结构或系统进行离散化，将其划分为有限个离散单元，这些单元可以是三角形、四边形、六边形、棱柱或四面体等。
每个单元内部的变量通过插值函数进行逼近，然后通过数学方法求解得到整体结构或系统的响应。
有限元分析的基本步骤如下：1.建立几何模型：根据实际结构或系统的几何形状和尺寸，使用CAD软件或其他建模工具建立几何模型。
2.确定材料属性：根据实际结构或系统的材料性质，确定相应的材料属性，如弹性模量、泊松比和密度等。
3.网格划分：将几何模型离散为有限个离散单元，确定每个单元的形状和大小，常用的划分方法包括四边形单元、三角形单元和四面体单元等。
4.建立单元方程：根据单元的几何形状和材料属性，建立每个单元内部各个节点的本地坐标系，然后根据力学基本原理，建立每个单元的刚度矩阵和质量矩阵。
5.组装全局方程：将各个单元的刚度矩阵和质量矩阵按照节点编号的顺序组装成整体结构或系统的刚度矩阵和质量矩阵，并考虑边界条件的约束。
6.施加边界条件：根据实际情况，施加边界条件，如固支约束或力的施加等。
7.求解方程：通过求解线性或非线性方程组，得到结构或系统的位移响应、应力分布、变形情况和模态分析结果等。
8.后处理：对计算结果进行分析和评价，如应力云图、最大变形和动力响应等。
有限元分析为工程设计和科学研究提供了一种有效的工具，可以进行结构优化、故障分析和设计验证等工作，同时也可以降低试验成本和加速产品开发进程。
然而，有限元分析也有其局限性，如模型假设和计算误差等问题，因此在实际应用中需要合理选择有限元模型和进行验证。
UG有限元分析
8.4 操作步骤
8.4.1 曲轴结构自由模态的计算 创建有限元模型 优化（理想化）模型 创建有限元模型 创建仿真模型 求解自由模态 后处理及其动画演示
8.4.2 曲轴结构约束模态的计算 施加约束条件 求解约束模态 后处理及其动画演示
8.4.3 曲轴结构模态计算精度的对比
8.4.1 曲轴结构自由模态的计算
1）定义材料属性
单击工具栏中的【指派材料】图标，弹出【指派材料】对话框； 设置相关参数
单击该命令
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
2020/3/23
1）理想化几何体
在工具栏上单击【理想化几何体】命令，弹出【理想化几何体】对话框；
油孔1
油孔2
设置相 关参数
删除曲轴上两 个贯通的油孔
2）移除几何特征
删除模型上的油孔后会发现，在油孔删除部位处还残留有前面的断线，选择【移 除几何特征】命令，
选取相应 的对象
移除几何特征 操作后示意图
（3）创建有限元模型
设置参数
单击确定
4）仿真导航器新增节点
单击【创建解算方案】对话框的【确定】 按钮，注意到【仿真导航器】窗口分级树 中新出现了相关的数据节点，如图所示。
单击工具栏中的【保存】按钮，将上述操 作成功的仿真模型和数据及时保存起来。
仿真导航器 新增节点
（5）求解自由模态
在【仿真导航器】窗口分级树中单击【Crank Shaft_sim1.sim】节点，单击求解， 待求解完成关闭相应的窗口，如图所示。双击【结果】命令窗口，出现模态后处理结 果。 后处理导航 器新增节点
UG有限元分析第8章
UG有限元分析第8章第8章中，我们将讨论有限元分析的几个关键方面，包括网格划分、单元类型、节点和边界条件以及有限元方程的求解方法。
首先，网格划分是有限元分析中最关键的步骤之一、网格划分决定了模型的精度和计算效率。
通常，我们将模型划分为多个小的几何单元，比如三角形或四边形。
划分方法有很多种，包括传统方法、自适应方法和网格生成软件等。
选择适当的划分方法可以提高模型的计算精度和稳定性。
接下来，我们将讨论几种常见的单元类型。
常见的单元包括线性单元、二次单元、三角形单元和四边形单元等。
每种单元类型各有优点和适用范围，我们需要根据具体问题选择合适的单元类型。
同时，我们还可以通过组装不同形状和尺寸的单元来构建复杂的几何模型。
节点和边界条件是有限元分析中另一个重要的方面。
节点是模型中特定位置的数学表示，边界条件描述了模型的边界上的约束和加载。
在有限元分析中，我们需要根据实际问题选取合适的节点，并设置相应的边界条件。
节点和边界条件的选择将直接影响到模型的计算结果。
最后，我们将介绍一些常见的有限元方程的求解方法。
有限元方程通常是一个大型的线性方程组，包含大量的未知数和约束条件。
为了求解这个方程组，我们可以使用直接方法或迭代方法。
直接方法包括高斯消元法、LU分解法和Cholesky分解法等，它们可以确切地求解方程组。
迭代方法包括雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法和共轭梯度法等，它们通过迭代逼近来求解方程组。
选择合适的求解方法可以提高计算效率和准确性。
综上所述，有限元分析的第8章包括了网格划分、单元类型、节点和边界条件以及有限元方程的求解方法等关键方面。
这些内容对于理解和应用有限元分析技术都具有重要的意义。
掌握这些知识可以帮助我们更好地理解和使用有限元分析方法来解决实际工程问题。
UG有限元分析教程
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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有限元分析第1章有限元分析方法及NX Nastran的由来1.1 有限元分析方法介绍计算机软硬件技术的迅猛发展，给工程分析、科学研究以至人类社会带来急剧的革命性变化，数值模拟即为这一技术革命在工程分析、设计和科学研究中的具体表现。
数值模拟技术通过汲取当今计算数学、力学、计算机图形学和计算机硬件发展的最新成果，根据不同行业的需求，不断扩充、更新和完善。
1.1.1 有限单元法的形成近三十年来，计算机计算能力的飞速提高和数值计算技术的长足进步，诞生了商业化的有限元数值分析软件，并发展成为一门专门的学科——计算机辅助工程CAE（Computer Aided Engineering）。
这些商品化的CAE软件具有越来越人性化的操作界面和易用性，使得这一工具的使用者由学校或研究所的专业人员逐步扩展到企业的产品设计人员或分析人员，CAE在各个工业领域的应用也得到不断普及并逐步向纵深发展，CAE工程仿真在工业设计中的作用变得日益重要。
许多行业中已经将CAE分析方法和计算要求设置在产品研发流程中，作为产品上市前必不可少的环节。
CAE仿真在产品开发、研制与设计及科学研究中已显示出明显的优越性：❑CAE仿真可有效缩短新产品的开发研究周期。
❑虚拟样机的引入减少了实物样机的试验次数。
❑大幅度地降低产品研发成本。
❑在精确的分析结果指导下制造出高质量的产品。
❑能够快速对设计变更作出反应。
❑能充分和CAD模型相结合并对不同类型的问题进行分析。
❑能够精确预测出产品的性能。
❑增加产品和工程的可靠性。
❑采用优化设计，降低材料的消耗或成本。
❑在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题。
❑模拟各种试验方案，减少试验时间和经费。
NX Nastran 基础分析指南 2进行机械事故分析，查找事故原因。
当前流行的商业化CAE 软件有很多种，国际上早在20世纪50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。
其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA ）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的Nastran 有限元分析系统。
该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。
从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批专用或通用有限元分析软件，除了Nastran 以外，主要还有德国的ASKA 、英国的PAFEC 、法国的SYSTUS 、美国的ABAQUS 、ADINA 、ANSYS 、BERSAFE 、BOSOR 、COSMOS 、ELAS 、MARC 和STARDYNE 等公司的产品。
虽然软件种类繁多，但是万变不离其宗，其核心求解方法都是有限单元法，也简称为有限元法（Finite Element Method ）。
在工程技术领域内，经常会遇到两类典型的问题。
其中的第一类问题，可以归结为有限个已知单元体的组合。
例如，材料力学中的连续梁、建筑结构框架和桁架结构，把这类问题称为离散系统。
如图1-1所示的平面桁架结构，是由6个承受轴向力的“杆单元”组成。
这种简单的离散系统可以手工进行求解，而且可以得到其精确的理论解。
而对于类似图1-2所示的这类复杂的离散系统，虽然理论上来说是可解的，但是由于计算工作量非常庞大，就需要借助计算机技术。
图1-1 平面桁架系统 图1-2 某车身有限元模型 第二类问题，通常可以建立它们应遵循的基本方程，即微分方程和相应的边界条件。
例如弹性力学问题，热传导问题，电磁场问题等。
由于建立基本方程所研究的对象通常是无限小的单元，这类问题称为连续系统。
这里以热传导问题为例做一个简单的说明。
下面是热传导问题的控制方程与换热边界条件：Q T T T T c x x y y z z t λλλρ⎛⎫∂∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫+++= ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭ （1-1）初始温度场也可以是不均匀的，但各点温度值是已知的：() 00x,y,z T T t == （1-2）通常的热边界有三种，第三类边界条件如下形式：()f T λh T T n∂-=-∂ （1-3）______________________________________________________________________________________________________________-可编辑修改-尽管已经建立了连续系统的基本方程，由于边界条件的限制，通常只能得到少数简单问题的精确解答。
对于许多实际的工程问题，还无法给出精确的解答。
为了解决这一困难，工程师们和数学家们提出了许多近似方法。
在寻找连续系统求解方法的过程中，工程师和数学家从两个不同的路线得到了相同的结果，即有限元法。
有限元法的形成可以回顾到20世纪50年代，来源于固体力学中矩阵结构法的发展和工程师对结构相似性的直觉判断。
从固体力学的角度来看，桁架结构等标准离散系统与人为地分割成有限个分区后的连续系统在结构上存在相似性。
1956年，M.J.Turner ，R.W.Clough ，H.C.Martin ，L.J.Topp 在纽约举行的航空学会年会上介绍了一种新的计算方法，将矩阵位移法推广到求解平面应力问题。
他们把连续几何模型划分成一个个三角形和矩形的“单元”，并为所使用的单元指定近似位移函数，进而求得单元节点力与节点位移关系的单元刚度矩阵。
1954—1955年，J.H.Argyris 在航空工程杂志上发表了一组能量原理和结构分析论文。
1960年，Clough 在著名的题为“The Finite Element in plane stress analysis ”的论文中首次提出了有限元（Finite Element ）这一术语，并在后来被广泛地引用，成为这种数值方法的标准称谓。
与此同时，数学家们则发展了微分方程的近似解法，包括有限差分方法，变分原理和加权余量法，这为有限元方法在以后的发展奠定了数学和理论基础。
在1963年前后，经过J.F.Besseling ，R.J.Melosh ，R.E.Jones ，R.H.Gallaher ，T.H.H.Pian （卞学磺）等许多人的工作，人们认识到有限元法就是变分原理中Ritz 近似法的一种变形，从而发展了使用各种不同变分原理导出的有限元计算公式。
1965年O.C.Zienkiewicz 和Y.K.Cheung （张佑启）发现，对于所有的场问题，只要能将其转换为相应的变分形式，即可以用与固体力学有限元法的相同步骤求解。
1969年B.A.Szabo 和G.C.Lee 指出可以用加权余量法特别是迦辽金（Galerkin ）法，导出标准的有限元过程来求解非结构问题。
我国的力学工作者为有限元方法的初期发展做出了许多贡献，其中比较著名的有：陈伯屏（结构矩阵方法），钱令希（余能原理），钱伟长（广义变分原理），胡海昌（广义变分原理），冯康（有限单元法理论）。
1.1.2 有限元法的基本思路有限元法的基本思路可以归结为：将连续系统分割成有限个分区或单元，对每个单元提出一个近似解，再将所有单元按标准方法加以组合，从而形成原有系统的一个数值近似系统，也就是形成相应的数值模型。
下面用在自重作用下的等截面直杆来说明有限元法的思路。
等截面直杆在自重作用下的材料力学解答：受自重作用的等截面直杆如图1-3所示，杆的长度为L ，截面积为A ，弹性模量为E ，单位长度的重量为q ，杆的内力为N 。
试求：杆的位移分布、杆的应变和应力。
()()N x q L x =-NX Nastran 基础分析指南4 ()d ()d d ()N x x q L x x L x EA EA-== 20()d ()()2x N x x q x u x Lx EA EA ==-⎰ （1-4）d ()d x u q L x x EA ε==- )(x L Aq E x x -==εσ图1-3 受自重作用的等截面直杆 图1-4 离散后的直杆等截面直杆在自重作用下的有限元法解答：（1）连续系统离散化如图1-4所示，将直杆划分成n 个有限段，有限段之间通过公共点相连接。
在有限元法中将两段之间的公共连接点称为节点，将每个有限段称为单元。
节点和单元组成的离散模型就称为对应于连续系统的“有限元模型”。
有限元模型中的第i 个单元，其长度为L i ，包含第i ，i +1个节点。
（2）用单元节点位移表示单元内部位移第i 个单元中的位移用所包含的节点位移来表示：)()(1i ii i i x x L u u u x u --+=+ （1-5） 其中i u 为第i 节点的位移，i x 为第i 节点的坐标。
第i 个单元的应变为i ε，应力为i σ，内力为i N ：1d d i i i iu u u x L ε+-== （1-6） ii i i i L u u E E )(1-==+εσ （1-7） ii i i i L u u EA A N )(1-==+σ （1-8） （3）把外载荷归集到节点上______________________________________________________________________________________________________________-可编辑修改-把第i 单元和第i +1单元重量的一半2)(1++i i L L q ，归集到第i +1节点上，如图1-5所示。
图1-5 集中单元重量（4）建立节点的力平衡方程对于第i +1节点，由力的平衡方程可得：2)(11+++=-i i i i L L q N N （1-9） 令1+=i i i L L λ，并将（1-8）代入得： 221)11(2)1(i ii i i i i L EA q u u u λλλ+=-++-++ （1-10） 根据约束条件，01=u 。
对于第n +1个节点，2n n qL N = EA qL u u n n n 221=+-+ （1-11） 建立所有节点的力平衡方程，可以得到由n +1个方程构成的方程组，可解出n +1个未知的节点位移。
1.1.3 有限元法的计算步骤有限元法的计算步骤归纳为以下3个基本步骤：网格划分、单元分析、整体分析。
（1）网格划分有限元法的基本做法是用有限个单元体的集合来代替原有的连续体。
因此首先要对弹NX Nastran基础分析指南6性体进行必要的简化，再将弹性体划分为有限个单元组成的离散体。
单元之间通过节点相连接。
由单元、节点、节点连线构成的集合称为网格。
通常把三维实体划分成四面体或六面体单元的实体网格，平面问题划分成三角形或四边形单元的面网格，如图1-6～图1-14所示。
图1-6 四面体四节点单元图1-7 六面体八节点单元图1-8 三维实体的四面体单元划分图1-9 三维实体的六面体单元划分图1-10 三角形三节点单元图1-11 四边形四节点单元______________________________________________________________________________________________________________-可编辑修改-图1-12 平面问题的三角形单元划分 图1-13 平面问题的四边形单元划分图1-14 二维及三维混合网格划分（2）单元分析对于弹性力学问题，单元分析就是建立各个单元的节点位移和节点力之间的关系式。