UG有限元分析第3章解析
毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析
毕业设计（论文）汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析毕业设计(论文)汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析JIU JIANG UNIVERSITY毕业论文题目汽车驱动桥壳UG建模及有限元分析英文题目 Modeling by UG and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing 院系机械与材料工程学院专业车辆工程姓名班级指导教师摘要本篇毕业设计(论文)题目是《汽车驱动桥壳建模UG及有限元分析》。
作为汽车的主要承载件和传力件,驱动桥壳承受了载货汽车满载时的大部分载荷,而且还承受由驱动车轮传递过来的驱动力、制动力、侧向力等,并经过悬架系统传递给车架和车身。
因此,驱动桥壳的研究对于整车性能的控制是很重要的。
本课题以重型货车驱动桥壳为对象,详细论述了从UG软件中的参数化建模,到ANSYS中有限元模型的建立、边界条件的施加等研究。
并且通过对桥壳在不同工况下的静力分析和模态分析,直观地得到了驱动桥壳在各对应工况的应力分布及变形情况。
从而在保证驱动桥壳强度、刚度与动态性能要求的前提下,为桥壳设计提出可行的措施和建议。
【关键词】有限元法,UG,ANSYS ,驱动桥壳,静力分析,模态分析AbstractThis graduation project entitled “Modeling and Finite Element Analyzing of Automobile Drive Axle Housing”. As the mainly carrying and passing components of the vehicle, the automobile drive axle housing supports the weight of vehicle, and transfer the weight to the wheel. Through the drive axle housing, the driving force, braking force and lateral force act on the wheel transfer to the suspension system, frame and carriage.The article studies based on heavy truck driver axle ,discusses in detail from the UG software parametric modeling, establish of ANSYS FEM model, and the boundary conditions imposed, etc. And through drive axle housing of the different main conditions of static analysis and modal analysis, it can access the stress distribution and deformation in the corresponding status of drive axle directly. Thus, under the premise of ensuring the strength of drive axle housing, stiffness and dynamic performance requirements, the analysis can raise feasible measures and recommendations in drive axle housing design.Plans to establish thet hree---dimensional model by UG, to make all kinds of emulation analysis by Ansys.【Key words】 Finite element method,UG,ANSYS,Drive axlehousing,Static analysis,Modal analysis目录前言 1第一章绪论 21.1 汽车桥壳的分类 21.2 国内外研究现状 31.3 有限元法及其理论 51.4 ansys软件介绍 71.5 研究意义及主要内容 91.6 本章小结 10第二章驱动桥壳几何模型的建立 11 2.1 UG软件介绍 112.2 桥壳几何建模时的简化处理 11 2.3 桥壳几何建模过程 122.4 本章小结 24第三章驱动桥壳静力分析 25 3.1 静力分析概述 253.2 静力分析典型工况 253.3 驱动桥壳有限元模型的建立 27 3.3.1 几何模型导入 273.3.2 材料属性及网格划分 283.4 驱动桥壳各工况静力分析 293.4.1 冲击载荷工况 293.4.2 最大驱动力工况 323.4.3 最大侧向力工况 343.5 本章小结 37第四章驱动桥壳模态分析 384.1 模态分析概述 384.2 模态分析理论 384.3 驱动桥壳模态分析有限元模型的建立 40 4.4 驱动桥壳模态分析求解及结果 41 4.5 驱动桥壳模态分析总结 474.6 本章小结 47结论 48参考文献 50致谢 52前言在桥壳的传统设计中,往往采用类比方法,对已有产品加以改进,然后进行试验、试生产。
基于UG的加强板模具设计及有限元分析
次翻边成型过程中：极限翻边系数：预冲孔直径：：最大翻边高度：120YAN JIUJIAN SHE与下模座的接触面相固定。
根据凸模、凹模、挡墙及压料板的尺寸大小及装配后所需要的具体情况，我设计出下模座的长为400mm，宽度为250mm，高度为50mm。
为了上、下模座的配合运动，导向装置不可缺少，即在下模座的一侧留有一对直径为32mm 的孔洞作为导柱的安装位置。
下模座的设计用到了绘制草图、拉伸、腔体、求和、求差等命令。
与下模座的设计类似，运用拉伸等基本操作完成实体设计后，还需要设计出上模座导套的位置。
即在与下模座对应的同一侧，在相同的轴线上做出直径为38mm 的孔洞。
本模具的结构有上模座、凸模、凹模、顶出器、挡料块、下模座、定位销、导柱、导套等，在各个零件设计完成后，就要进行装配工作。
通过菜单工具栏中的装配工具，对所选用的零件进行装配，并对其位置关系逐一进行约束，各部件在经过装配之后被装配成一个具有相对约束的整体，可进行与本文相关的翻边工序加工。
为了更好的观察零件之间的相对关系，我们对该装配进行爆炸图制作。
我们选择装配-爆炸图-编辑爆炸图，然后选择自动爆炸。
但是由于自动爆炸产生的爆炸图不太利于观看，需要对其进行手动编辑，即编辑爆炸图。
三、UG 运动仿真典型步骤如下：首先将要分析的装配图导入运动仿真模块，确定以及分析所需的连杆，再建立连杆之间的运动副，然后定义整个机构承受的载荷，然后进行机构的运动仿真，从中得出所分析的运动副处的位移、速度、加速度及力的数值及特性曲线，为下一步做有限元分析或作强度分析、结构设计、优化设计打下了基础。
首先，我们打开软件，将所做的装配体导入UG 中，然后选择开始-运动仿真，在运动导航器中新建一个仿真。
下模座以及与它固定连接的翻边凹模、限位块和导柱在整个翻边模具的运动过程中都是固定不动的，没有任何的位移变化，所以选中它们设置为连杆L001，即固定连杆。
固定连杆L001确定之后，我们开始确定由压料块和三个定位销工作组合的动连杆L002。
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。
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。
基于ug的驱动轮有限元分析
中图号 : TD53 ; TP39117 ; O242121
文献标识码 : A
FEA of Drive - wheel Based on UG L UAN Li - jun1 ,2 , CHEN Kai1 , L I Bo1 (1. Liaoning Technical University Mechanical Institute , Fuxin 123000 , China ; 2. Northeast University Mechanical Institute , Shenyang 110006 , China)
=
(
Fi
+
Fi + 1) sinα/ 2
l
切向平均载荷
Ft i
=
(
Fi
+
Fi + 1) cosα/ 2
l
当预紧力 F = 8 992 N , F1 = 0. 5 F = 4 496 N 时 , 以α= 5°为一个微元体计算法向均布载荷 Fri 和切 向均布载荷 Ft i ,将其加到驱动轮槽的中心线上 。
这种集成为ug提供了1个完整的建模和分析环境同时它还提供了大量不同类型的解决方案包括线性静力分析普通建模线性振动间隙配合和稳态热传导其支持的材料类型包括各向同性横观各向异性和各向异性以及不考虑温度影响的材料用户可以根据需要选取不同的求解器和对应的分析模式
第 27 卷第 2006 年
3 3
期 月
煤 Coal
钢丝绳和驱动轮之间的摩擦力来牵引的 。与驱动轮
接触的钢丝绳上任意一点张力 Fi = F1eμ1αi
式中 μ1 ———钢丝绳和驱动轮之间的摩擦系数 ; αi ———钢丝绳与驱动轮接触处任一点到钢丝
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
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。
基于UG的某电动三轮车车架有限元分析
基于UG的某电动三轮车车架有限元分析二、有限元分析的基本原理有限元分析（Finite Element Analysis, FEA）是一种工程计算方法，通过将复杂结构分解为许多小的有限元单元，然后在每个单元上进行物理场的数值模拟，最终得到整体结构的物理行为。
有限元分析的基本原理是将连续物体离散为有限个元素，然后在每个元素上建立物理方程，通过求解这些方程来分析整体结构的力学性能。
在进行有限元分析时，首先需要对要分析的结构进行几何建模和网格划分，然后设置物理参数和边界条件，最后进行计算和分析。
三、建立电动三轮车车架的有限元模型在进行有限元分析前，首先需要建立电动三轮车车架的三维模型。
我们选择使用UG软件进行建模。
UG是一种专业的三维设计软件，能够满足复杂结构的建模需求。
我们根据实际车架的结构和尺寸，在UG软件中进行三维建模，包括主要构件的几何形状、连接方式等。
在建模过程中，需要考虑结构的对称性、受力情况和安装位置等因素，以保证建立的有限元模型能够尽可能真实地反映实际情况。
建立完三维模型后，我们需要对车架进行网格划分。
网格的划分方式会直接影响有限元分析的计算精度和效率，需要根据实际情况合理划分。
在进行网格划分时，需要注意将结构复杂、受力较大的区域进行细化，以确保分析结果的准确性。
四、设置有限元分析的边界条件和加载在建立完有限元模型并完成网格划分后，我们需要设置分析的边界条件和加载。
边界条件包括约束条件和受力条件，约束条件用于描述结构的受限情况，受力条件用于描述结构所受的外部载荷。
对于电动三轮车车架的有限元分析，约束条件通常包括固定连接的轮轴处以及悬挂处的约束，受力条件包括车架受到的动力载荷、垂直载荷和转向载荷等。
五、进行有限元分析计算在设置完边界条件和加载后，就可以进行有限元分析的计算了。
有限元分析软件会根据之前设置的条件，在每个网格单元上建立物理方程，并进行求解。
在计算过程中，可以得到结构的应力、应变、位移等物理量分布，通过对这些物理量的分析，可以判断结构的强度和刚度等性能。
UG 有限元分析 演示文稿
•
•
• • •
• • •
• • •
直接复特征值分析 通过复特征值抽取可求得含有粘性阻尼和结构阻尼的结构自然频率和模态，给出正则化的复特征矢 量和节点的约束力，及复单元内力和单元应力。主要算法包括：Delerminated法、Hossen-bery法、 新Hossenbery、逆迭代法、复Lanczos法，适用于集中质量和分布质量、对称与反对称结构，并可 利用DMAP工具检查与测试分析的相关性。 模态复特征值分析 此分析与直接复特征值分析有相同的功能。本分析先忽略阻尼进行实特征值分析，得到模态向量。 然后采用广义模态坐标，求出广义质量矩阵和广义刚度矩阵，再计算出广义阻尼矩阵，形成模态坐 标下的结构控制方程，求出复特征值。模态复特征值分析得到输出类型与用直接复特征值分析得到 输出类型相同。 瞬态响应分析（时间-历程分析） 瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和 模态瞬态响应分析。两种方法均可考虑刚体位移作用。 直接瞬态响应分析 该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应。结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。该分析在 节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间 变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。 模态瞬态响应分析 在此分析中，直接瞬态响应问题用上面所述的模态分析进行相同的变换，对问题的规模进行压缩， 再对压缩了的方程进行数值积分，从而得出与用直接瞬态响应分析类型相同的输出结果。 随机振动分析 该分析考虑结构在某种统计规律分布的载荷作用下的随机响应。例如地震波，海洋波，飞机超过建 筑物的气压波动，以及火箭和喷气发动机的噪音激励，通常人们只能得到按概率分布的函数，如功 率谱密度（PSD）函数，激励的大小在任何时刻都不能明确给出，在这种载荷作用下结构的响应就 需要用随机振动分析来计算结构的响应。NX Nastran中的PSD可输入自身或交叉谱密度，分别表示 单个或多个时间历程的交叉作用的频谱特性。计算出响应功率谱密度、自相关函数及响应的RMS值 等。计算过程中，NX Nastran不仅可以像其他有限元分析那样利用已知谱，而且还可自行生成用户 所需的谱。 响应谱分析 响应谱分析（有时称为冲击谱分析）提供了一个有别于瞬态响应的分析功能，在分析中结构的激励 用各个小的分量来表示，结构对于这些分量的响应则是这个结构每个模态的最大响应的组合。 频率响应分析
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。
基于UG的焊缝建模和有限元分析技术
图 ７ 工 况 ２ 边 界 条 件 与 载 荷 设 置
２．４ 有 限 元 分 析 结 果 通过 ＵＧ ＮＸ４ 解 算 器 解 算， 分 别 得 到 两 种 工 况
下平板焊接件与焊缝的应力云图与变形量云图，下面 仅列出工况１下４０°夹角坡口 （无钝边） 和６０°夹角坡 口 （无钝边） 焊缝的应力云图，如图８和图９所示。
第６期 （总第１６９期） ２０１１ 年 １２ 月
机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ
文 章 编 号 ：１６７２－６４１３（２０１１）０６－０００４－０３
Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．
基于 ＵＧ 的焊缝建模和有限元分析技术
王 琦１， 苑 成 城２， 刘 混 举２
焊缝模型
焊缝应力最大值 平板应力最大值
ＭＰａ
ＭＰａ
焊缝应力最大值位置
平板的应力最大值位置
４０°Ｖ 型焊缝（无钝边）
２９５．４
３８０．０
６０°Ｖ 型焊缝（无钝边）
１５７．７
１３７．４
６０°Ｖ 型焊缝（有钝边）
１７２．０
１７３．２
参考文献： ［１］ 洪 如 瑾 ．ＵＧ ＮＸ４ 高 级 仿 真 培 训 教 程 ［Ｍ］．北 京 ：清 华 大 学
缝 （无 钝 边 ） 的 应 力 最 大 值 是 最 大 的， 为 ３６３．７ ＭＰａ，应力最大值相差９１．１ ＭＰａ； 在工况 ２ 下，６０° Ｖ 型 焊 缝 （无 钝 边 ） 的 应 力 最 大 值 是 最 小 的， 为 １５７．７ ＭＰａ，４０°Ｖ 型 焊 缝 （无 钝 边 ） 的 应 力 最 大 值 是最大的，为２９５．４ ＭＰａ。这说明焊缝的坡口夹角对 焊缝的强度影响较大，焊缝坡口夹角越大，在同种工 况下焊缝的强度越高，可以承受的弯曲载荷也就越大。
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。
有限元分析
第3章绞车卷筒建模与有限元分析3.1绞车卷筒建模3.1.1 UG NX软件介绍UG NX是美国UGS公司PLM产品的核心组成部分。
Unigraphics Solutions公司（简称UGS）是美国一家全球著名的MCAD供应商。
PLM Solutions 可以提供具有强大生命力的产品全生命周期管理（PLM)解决方案。
包括产品开发、制造规划、产品数据管理、电子商务等的产品解决方案，而且还提供了一整套面向产品的完善服务。
UG软件为汽车与交通、航空航天、日用消费品、通用机械以及电子工业等领域通过其虚拟产品开发（VPD)的理念提供多极化的、集成的、企业级的包括软件产品与服务在内的完善的解决方案。
UG由19版开始改为NX1.0，此后又相继开发了NX2，NX3等。
UG NX的每一个版本均是对前一个版本的更新，在功能上有所增加。
伴随着UG版本的不断更新和功能的不断补充，促使该软件朝着专业化和智能化的方向发展，其主要技术特点如下。
（1）智能化的操作系统UG NX 具有良好的用户界面，绝大多数功能都能通过图标来实现，并且在进行对象操作时，具有自动推理功能。
同时，在每个操作步骤中，在绘图区上方的信息栏和提示栏中将有提示操作信息，便于用户做出正确的选择。
（2）建模的灵活性UG NX 是以基于特征（如孔、凸台、型胶、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，能用参数驱动。
并且该软件具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAM/CAE等各模块之间的无数据交换的自由切换，可实施并行工程。
该软件采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何模型与参数化建模融为一体。
并且在曲面建模设计领域中，曲面设计采用非均匀有理B样条作基础，可用多种方法生成复杂曲面，特别适合于汽车外形设计、汽轮机叶片设计等复杂曲面造型，体现了UG NX 的极大地优越性。
(3)集成的功能设计功能UG NX 出图功能强，可十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图，并且能按ISO标准和国标标注尺寸、形位公差和汉子说明等。
第3章 UGNX软件概述
（3）选择应用模块。
UG NX系统是由十几个模块所构成的。要调用具体的模块，只需在【应用】菜单或【标准】工具条的【开始】下拉菜单中选择相应的模块名称即可。
（4）选择具体的应用工具，并进行相关的设计。
不同的模块具有不同的应用工具。通常【建模】模块的应用工具通常分布在【插入】和【编辑】菜单中。例如曲线、实体特征、曲面特征等应用工具位于【插入】菜单下，相应曲线、实体特征、曲面特征的编辑工具位于【编辑】菜单下。
（5）保存文件。
（6）退出UG NX系统。
3.6
基于UG NX的产品设计流程，通常是先对产品的零部件进行三维造型，在此基础上再进行结构分析、运动分析等，然后再根据分析结果，对三维模型进行修正，最终将符合要求的产品模型定型。定型之后，可基于三维模型创建相应的工程图样，或进行模具设计和数控编程等。因此，用UG NX进行产品设计的基础和核心是构建产品的三维模型，而产品三维造型的构建其实质就是创建产品零部件的实体特征或片体特征。
1997年，Unigraphics新增了包括WEAV（几何连接器）在内的一系列工业领先的新增功能。WEAV这一功能可以定义、控制、评估产品模板，被认为是在未来几年中业界最有影响的新技术。
2000年，Unigraphics发布了新版本的UG17，使UGS成为工业界第一个可以装载包含深层嵌入“基于工程知识”（KBE）语言的世界级MCAD软件产品的供应商。
（9）具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现，进行对象操作时，具有自动推理功能，同时在每个步骤中，都有相应的信息提示，便于用户做出正确的选择。
3.4
UG NX系统由大量的功能模块组成，这些模块几乎涵盖了CAD/CAM/CAE各种技术。常用模块如图31所示。本书主要介绍基本环境、建模、制图以及装配四个模块，其重点是建模模块。
- 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)。
设置相关参数
单击确定
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
单击【确定】
（3)划分有限Βιβλιοθήκη 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； 划分网格后示意图 设置 相关 参数
3.4 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 建立螺栓连接单元 创建仿真模型 创建载荷 创建分析子工况
求解
后处理：分析四种载荷对连杆组产生的变形和应力影响
（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】，在【仿真导航器】窗口分级树中，
3.3 问题分析
本实例中主要研究连杆组的静强度与静刚度问题，由于连杆组是在一个平面内运动工作 的，约束住连杆体的中间部位即可，其承受的极限载荷主要作用在连杆组的大头孔、小 头孔的内壁。 螺栓连接使用螺栓单元，建立在连杆体与大端的连接孔内，对其施加轴向预紧力。 为简化分析，在小头孔，大头孔中使用局部圆柱坐标系，施加径向的载荷近似于余弦载 荷。 在本例中，给定内孔面压力载荷，来替代装配过盈量所仿真生成的过盈接触压力。 选择相应子工况载荷的组合，利用组合功能快速查看组合工况下的求解结果。
1）建立接触关系
在工具栏中单击【仿真对象类型】图标，单击弹出的【面对面粘合】图标，弹出【面 对面粘合】对话框； 单击命令
设置 相关 参数
创建面对
单击确定
单击确定
2）施加边界约束
单击工具栏中【约束类型】中的【固定约束】命令，弹出【固定约束 （Fixed）】对话框；
选取对象
设置相关参数
固定约束施加 示意图
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
3.1基础知识
结构线性静力学分析是产品/零件结构分析最为基础的部分，主要用于解算线性和 某些非线性（例如缝隙和接触单元）结构的问题，用于计算结构或者零部件中由于 静态或者稳态载荷而引起的位移、应变、应力和各种作用力，这些载荷可以是外部 作用力和压力、稳态惯性力（重力和离心力）、强制（非零）位移、温度（热应 变）。 UG NX高级仿真支持的线性静力学分析的解算器主要有： （1）NX Nastran-SOL 101 Linear Statics – Global Constraints，全局 约束：该解算类型可以创建具有唯一载荷的子工况，但是每个子工况均使用相同的 约束条件（包括接触条件）。 （2）NX Nastran- SOL 101 Linear Statics – Subcase Constraints，多 个约束：该解算类型可以创建多个子工况，每个子工况既包含唯一的载荷又包含唯 一的约束，设置不同子工况参数并提交解算作业时，解算器将在一次运行中求解每 个子工况。 （3）NX Nastran- SOL 101 Super Elements，主要用来求解超单元的线 性静态分析。
（6）创建载荷
1）单击工具栏中的【载荷类型】图标右侧的小三角形符号，单击其中的【螺 栓预紧力】图标；
设置 相关 参数
螺栓预紧力 施加示意图
2018/10/19
单击确定
2）施加过盈接触压力
单击工具栏中的【载荷类型】图标右侧的小三角形符号，单击其中的【压力】 图标，弹出对话框；
定义大 端的压 力
3.2 问题描述
如图所示为汽车发动机连杆部件及连杆曲轴系统的工作示意图。本例使 用的连杆部件主要由连杆主体、连杆盖以及起连接作用的连接螺栓装配 而成。
汽车发动机连 杆部件 连杆曲轴 系统的工 作示意图
工况条件
本例中采用线弹性静力计算连杆的极限刚度与强度，并考察不同工作状态（不同 工况）及装配工艺对连杆强度与刚度的影响，从而为连杆组设计和优化提供必要 的依据。
单击【Connecting Rod.prt】节点，新建FEM和仿真，进入创建有限元
模型的环境。注意在【仿真导航器】窗口出现了相关数据节点，可以查看 各个节点的含义。
（2）设置有限元模型基本参数
自定义材料 创建物理属性 网格属性定义
1)自定义材料
单击工具栏中的【材料属性】图标，弹出【指派材料（指定材料）】对话框；
单击应用
1）分析单元质量
单击工具栏中的【单元质量】图标，弹出【单元质量】对话框：
设置 相关 参数
（4）建立螺栓连接单元
单击【螺栓连接】命令，弹出【螺栓连接】定义窗口，依次操作如下；
设置 相关 参数
单击应用
1）设置螺栓单元的物理属性及网格属性
在【杆单元】的【单元属性】中的【类型】中选择【CBAR】，新建【网格收集器】、 【物理属性】等操作，依次设置各个参数；
设置相关参数 设置相关参数
网格属性
物理属性
2）设置螺栓单元截面属性
单击【前截面】右侧的【显示截面管理器】图标，弹出【梁截面管理器】对话框；
创建新 截面
设置相 关参数
单击确定
（5）创建仿真模型
在【仿真导航器】窗口分级树中右键单击【ch03_Connecting Rod_fem1.fem】节点， 找到【显示仿真】选择【ch03_Connecting Rod_sim1.sim】模型，进入仿真模型操作 环境。
第3章 多载荷条件静力学实例精讲—发动机连杆分析
本章内容简介 本实例以汽车发动机连杆部件为研究对象，在建立有限元模型和定义边界约 束条件的基础上，依次创建了最大拉伸状态、最大压缩状态及施加螺栓预紧力、
过盈装配共4个子工况的仿真模型，利用NX Nastran提供的线弹性静力学解算器，
通过解算后既可以对每个子工况条件的解算结果进行分析，还可以对子工况进行 任意组合，可以快速解算出各个组合载荷工况条件下的结果，为比较和分析各个 子工况及其组合工况对发动机连杆力学性能影响规律的研究提供了便利。
定义小 端的压 力
设置 相关 参数
单击应用
2018/10/19
单击确定
3）施加最大压缩载荷