CATIA有限元分析计算例题

CA TIA有限元分析计算例题

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。退出【草图绘制器】工作台，进入【零部件设计】工作台。

图11－10修改直径尺寸后的圆

图11－11【工作台】工具栏

（5）拉伸创建圆筒

点击【基于草图的特征】工具栏内的【凸台】按钮，如图11-12所示。弹出【凸台定义】对话框，如图11-13所示。在【第一限制】选项组内的【长度】数值栏内输入50mm，点击对话框内的【确定】按钮，生成一个圆筒体，如图11-14所示。在左边的模型树上出现【填充器.1】元素。

图11－12【基于草图的特征】工具栏

图11－13【凸台定义】对话框

（6）对零件赋予材料属性

在左边的模型树中点击选中零件名称【Part1】，如图11-15所示。点击【应用材料】工

具栏内的【应用材料】按钮，如图11-16所示。先弹出一个【打开】警告消息框，如图

11-16所示，这是因为使用简化汉字界面，但没有相应的简化汉字材料库造成的，点击警告消息框内的【确定】按钮，关闭消息框。弹出【库（只读）】对话框，如图11-18所示。点击【Metal】（金属）选项卡，在列表中选择【Steel】（钢）材料。点击对话框内的【确定】按钮，将钢材料赋予零件。

图11－14拉伸创建的一个圆筒体

图11－15选中的零件名称【Part1】

图11－16【应用材料】工具栏

图11－17【打开】警告消息框

图11－18【库（只读）】对话框

如果对软件内钢铁材料的属性不了解，可以查看定义的材料属性，也可以修改材料属性参数。在左边的模型树上双击材料名称【Steel】，如图11-19所示。弹出【属性】对话框，如图11-20所示。

图11－19材料名称【Steel】

图11－20【属性】对话框

（7）进入【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）工作台

点击菜单中的【开始】→【分析与模拟】→【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）选项，如图11-21所示。点击后进入了【高级网格划分工具】工作台。进入工作台后，生成一个新的分析文件，并且弹出一个【新分析算题】对话框，如图11－22所示。点击后，在对话框内选择【Static Analysis】（静态分析算题），然后点击【确定】按钮。

图11－21【开始】→【分析与模拟】→【Advanced Meshing Tools】（高级网格划分工具）

选项

点击【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内的【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree

四面体网格划分）按钮，如图11－23所示。需要在【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏内点击中间按钮的下拉箭头才能够显示出【Octree Tetrahedron Mesher】（Octree 四面

体网格划分）按钮。

图11－22【新分析算题】对话框

图11－23【Meshing Method】(网格划分方法)工具栏

在图形区左键点击选择圆筒三维实体模型，如图11－24所示。选择实体后弹出【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分器）对话框，如图11-25所示。

点击【Global】（全局）选项卡，在【Size】（尺寸）栏内输入5mm作为网格的尺寸；点击选中【Absolute sag】（绝对垂度）选项，在该数值栏内输入0.5mm；在【Element type】（单元类型）选项区内选中【Paraboic】二次单元。点击对话框内的【确定】按钮，完成设置，关闭对话框。

图11－24选择圆筒三维实体模型

图11－25【OCTREE Tetrahedron Mesher】（Octree 四面体网格划分器）对话框

在左边的模型树上右击【OCTREE Tetrahedron Mesher.1】元素，如图11-26所示。在弹出的右键快捷菜单中选择【Update Mesh】（更新网格）选项，如图11-27所示。程序开始划分网格，划分后的四面体网格如图11-28所示。