有限元分析_第6篇第28章_对称边界条件
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第 28 章 MasterFEM 教程: 对称边界条件
这个例子将示范如何使用对称和反对称约束条件。利用模型的对称和反对称，可以大大 减少计算时间，节省磁盘空间。我们将在这个例子学习：
● 使用对称约束 ● 使用反对称约束
先修知识：
● I-deas 操作界面 ● 管理模型文件中的零件 ● 拉伸和旋转特征 ● 仿真介绍 ● 自由网格划分 ● 边界条件集 ● 面载荷
图 28.21
切换到 Boundary Conditions 任务模块，创建新的约束集和载荷集，见图 28.22。
图 28.22
在垂直对称面上施加对称约束，见图 28.23。
图 28.23
在水平对称面上施加反对称约束，见图 28.24。 可以看出，垂直对称面的约束情况与上个例子完全一样，而水平对称面由于是反对称面， 其上的约束条件与上个例子完全相反。 约束左端面 Y 方向位移，见图 28.25。
零件建模
打开一个新的模型文件，并命名，见图 28.1。
图 28.1
切换到 Master Modeler 任务模块，见图 28.2。
将单位设置为毫米毫牛，见图 28.3。
图 28.2
按照图 28.4 提示进行零件建模。
图 28.4
将建好的模型命名，见图 28.5。
Fra Baidu bibliotek
保存模型文件，见图 28.6。
图 28.5
选择位于顶点的位移约束
保存模型文件。 创建边界条件集，见图 28.17。
图 28.16
图 28.17
切换到 Meshing 任务模块，划分实体网格，见图 28.18。
图 28.18
切换到 Model Solution 任务模块，进行模型求解，见图 28.19。
求解集管理
创建求解集
求解结束后，保存模型文件。 结果后处理，见图 28.20。
如果一个零件和载荷都是对称的，可以只分析零件的一半，而得到结果与整个零件一起 分析得到的结果一致。如果零件不止一个对称面，可以将这个零件按照对称面切割几次。
下面的例子将分析某种连杆在两端受拉的情况下中心销孔的应力集中。该例子有两个对 称面，见图 28.9。
要利用对称，必须施加正确的约束。在对称面上的节点不能沿对称面垂直的方向移动， 或者不能在对称面里转动。
图 28.6
如果 I-deas 提示你保存模型文件，这时候不要保存，只在本教程要求保存的时候保存。 如果在某一步犯了错误，可以按 Control-Z 来恢复到上次保存的版本。
边界条件
切换到边界条件模块，见图 28.7。
图 28.7
创建与该零件相关的有限元模型，并命名，见图 28.8。
图 28.8
使用对称约束
图 28.12
对称面约束条件：为了正确的利用对称面来分析该零件，必须约束住垂直面的 X 方向位 移和水平面 Y 方向的位移，见图 28.13、28.14
。
图 28.13 图 28.14
（当箭头所指方向力方向一致时） 图 28.15
施加力载荷，模拟拉力，见图 28.15。 即使该模型看起来完全约束住了，仍然有沿 Z 方向运动可能。这种情况下 I-Deas 会在 List 窗口给出警告，可能也能正确解算。为了消除消除刚体位移，选择修改该模型的一个 约束，见图 28.16。
图 28.29
图 28.24
图 28.25
在圆柱面上施加 Y 正向力，见图 28.26。
（如果箭头所指方向与+Y 方向一致）
图 28.26
创建新的边界条件集，见图 28.27。
图 28.27
切换到 Model Solution 任务模块，创建新的求解集，见图 28.28。
结果后处理，见图 28.29。
图 28.28
求解 图 28.19
图 28.20
使用反对称约束
反对称边界条件是另外一种对称边界条件,如果零件是对称的,但载荷相对于对称面时 相反的,这时可以利用反对称边界条件来计算。下面的例子是连杆受到如图 28.21 所示的弯 矩，在这种情况下，垂直对称面是正对称的，而水平面则是反对称的。在水平反对称面上， 必须约束住 X、Z 方向的位移以及 Y 方向的转动自由度。
图 28.9
举例来说，如果对称面垂直于 X 轴，那么在对称面内所有节点的 X 方向平动、Y 和 Z 向 转动将被约束。切换到 Master Modeler 任务模块，在对称面上切割零件，见图 28.10。
图 28.10
在另一个对称平面切割零件，见图 28.11。
图 28.11
保存模型文件。切换到 Boundary Conditions 任务模块下，创建对称约束集，见图 28.12。
这个例子将示范如何使用对称和反对称约束条件。利用模型的对称和反对称，可以大大 减少计算时间，节省磁盘空间。我们将在这个例子学习：
● 使用对称约束 ● 使用反对称约束
先修知识：
● I-deas 操作界面 ● 管理模型文件中的零件 ● 拉伸和旋转特征 ● 仿真介绍 ● 自由网格划分 ● 边界条件集 ● 面载荷
图 28.21
切换到 Boundary Conditions 任务模块，创建新的约束集和载荷集，见图 28.22。
图 28.22
在垂直对称面上施加对称约束，见图 28.23。
图 28.23
在水平对称面上施加反对称约束，见图 28.24。 可以看出，垂直对称面的约束情况与上个例子完全一样，而水平对称面由于是反对称面， 其上的约束条件与上个例子完全相反。 约束左端面 Y 方向位移，见图 28.25。
零件建模
打开一个新的模型文件，并命名，见图 28.1。
图 28.1
切换到 Master Modeler 任务模块，见图 28.2。
将单位设置为毫米毫牛，见图 28.3。
图 28.2
按照图 28.4 提示进行零件建模。
图 28.4
将建好的模型命名，见图 28.5。
Fra Baidu bibliotek
保存模型文件，见图 28.6。
图 28.5
选择位于顶点的位移约束
保存模型文件。 创建边界条件集，见图 28.17。
图 28.16
图 28.17
切换到 Meshing 任务模块，划分实体网格，见图 28.18。
图 28.18
切换到 Model Solution 任务模块，进行模型求解，见图 28.19。
求解集管理
创建求解集
求解结束后，保存模型文件。 结果后处理，见图 28.20。
如果一个零件和载荷都是对称的，可以只分析零件的一半，而得到结果与整个零件一起 分析得到的结果一致。如果零件不止一个对称面，可以将这个零件按照对称面切割几次。
下面的例子将分析某种连杆在两端受拉的情况下中心销孔的应力集中。该例子有两个对 称面，见图 28.9。
要利用对称，必须施加正确的约束。在对称面上的节点不能沿对称面垂直的方向移动， 或者不能在对称面里转动。
图 28.6
如果 I-deas 提示你保存模型文件，这时候不要保存，只在本教程要求保存的时候保存。 如果在某一步犯了错误，可以按 Control-Z 来恢复到上次保存的版本。
边界条件
切换到边界条件模块，见图 28.7。
图 28.7
创建与该零件相关的有限元模型，并命名，见图 28.8。
图 28.8
使用对称约束
图 28.12
对称面约束条件：为了正确的利用对称面来分析该零件，必须约束住垂直面的 X 方向位 移和水平面 Y 方向的位移，见图 28.13、28.14
。
图 28.13 图 28.14
（当箭头所指方向力方向一致时） 图 28.15
施加力载荷，模拟拉力，见图 28.15。 即使该模型看起来完全约束住了，仍然有沿 Z 方向运动可能。这种情况下 I-Deas 会在 List 窗口给出警告，可能也能正确解算。为了消除消除刚体位移，选择修改该模型的一个 约束，见图 28.16。
图 28.29
图 28.24
图 28.25
在圆柱面上施加 Y 正向力，见图 28.26。
（如果箭头所指方向与+Y 方向一致）
图 28.26
创建新的边界条件集，见图 28.27。
图 28.27
切换到 Model Solution 任务模块，创建新的求解集，见图 28.28。
结果后处理，见图 28.29。
图 28.28
求解 图 28.19
图 28.20
使用反对称约束
反对称边界条件是另外一种对称边界条件,如果零件是对称的,但载荷相对于对称面时 相反的,这时可以利用反对称边界条件来计算。下面的例子是连杆受到如图 28.21 所示的弯 矩，在这种情况下，垂直对称面是正对称的，而水平面则是反对称的。在水平反对称面上， 必须约束住 X、Z 方向的位移以及 Y 方向的转动自由度。
图 28.9
举例来说，如果对称面垂直于 X 轴，那么在对称面内所有节点的 X 方向平动、Y 和 Z 向 转动将被约束。切换到 Master Modeler 任务模块，在对称面上切割零件，见图 28.10。
图 28.10
在另一个对称平面切割零件，见图 28.11。
图 28.11
保存模型文件。切换到 Boundary Conditions 任务模块下，创建对称约束集，见图 28.12。