UG有限元分析第13章
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 NX 8.5 有限元分析入门与实例精讲 第12章
（1）创建有限元模型
1）依次左键单击【开始】，在【应用所有模块】中找到【高级仿真】命令，在 【仿真导航器】窗口分级树中，单击【SpotLight.prt】节点，右键弹出菜单并单 击出现的【新建FEM和仿真】选项，并进行相关操作；设置【解算方案类型】选 取为【SOL 153 Steady State Nonlinear Heat Transfer】，默认【预览解算 方案设置】中的其它选项，单击【确定】按钮；
新建FEM和 仿真对话框
解算方案设 置对话框
2）几何体简化
将理想化模型设为显示部件，进行几何模型的简化处理，在图形窗口中选择射灯 的14个部件对模型进行提升；单击工具栏中的【理想化几何体】图标，选择【移 除几何特征】命令，如图所示；
提升体命 令操作
设置相关参数
简化后的散 热器几何体
3）创建模型部件材料，创建LED灯珠材料
(a)LED轨 道的实物图
LED轨道射灯 内部结构图
工况条件
使用压铸铝ALDC12材料进行散热器设计，散热器进行电泳表面处理，辐射率为0.5。不 考虑灯具电源的热影响及导热胶、导热硅脂，测试的环境温度为28.5℃，要求散热器设 计的温度在65℃以下，结温在90℃以下；
LED轨道射灯的各部件材料如表所示；
12.3 问题分析
由于LED灯珠的内部结构比较复杂，用LED灯珠的铜衬底作为LED灯珠的材料，仅把 LED灯珠作为发热源，不考察LED灯珠的内部发热与传热情况，属于产品级的传热 问题。
铝基板结构基本上由电路层、绝缘层和基体三部分组成，导热性能在同一个平面 内是均匀相同的，由于结构为铺层结构，且每层结构的导热性能相差很大，铝基 板在法向导热性能呈现差异较大（和平面内导热系数相差数百倍），根据行业内 现有的水平来看，铝基板的法向导热系数一般只有2，所以要使用正交各向异性材 料来模拟铝基板的导热性能；同时，如果考虑导热胶及导热硅脂的影响，也可以 使用正交异向材料来模拟。如果使用各向同性材料会导致基板及灯具的温度偏高 很多，与实际情况不符。
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有限元分析解析PPT学习教案
Von Mises 云图
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2）查看云图最大值及最小值
查看截面变形和应力的最大值与最小值可以通过【后处理导航器】中的【云图绘图 】中的【Post View1】来实现；
Von Mises 云图 最大值及最小值
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3）注释N个最大值及最小值
通过【拖动注释】命令来放置和调整 最大值 与最小 值的位 置，单 击【新 建注释 】命令 ，弹出 相应的 对话框
2.2 UG NX有限元入门实例2 — 对称约束分析
本小节主要内容： 基础知识 问题描述 问题分析 操作步骤 本节小结
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2.2.1 问题描述
如下图所示，为工程应用中常见的一款吊篮简化模型（其中相关结构已 经简化，只保留主要框架），它是一个对称体（可以视为2等分体），为 了减小计算量，就能应用到UG NX的对称约束分析。本实例主要对吊篮进 行静力学分析（相关条件参阅资料）。
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1）拆分体操作
双击【仿真导航器】窗口分级树中的 【Diaol an_fem1.fem】节点 ，进入F EM环 境，再 双击【 Diaolan_fem1_i .prt】 理想化 模型节 点，即 可进入 理想化 模型环 境，对 模型进 行相关 操作。
拆分体相关参 数设置
拆分体结果示 意图
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创建有限元模型的解算方案
2.2.3 操作步骤
设置有限元模型基本参数
划分有限元模型网格
创建仿真模型
求解
后处理，分析吊篮模型的变形和应力情况
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（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】，右键单击弹出的【新建FEM和仿真】 选项，弹出【新建FEM和仿真】对话框，设置相关参数，即可进入了创建有限 元模型的环境，注意在【仿真导航器】窗口的分级树中出现了相关节点。 仿真导航器新 增节点
UG NX 12中文版：动力学与有限元分析自学手册
13.1材料属性 13.2添加载荷 13.3边界条件的加载 13.4划分网格 13.5环境下拉菜单 13.6练习题
14.1分析模型的编辑 14.2单元操作 14.3有限元模型的检查 14.4节点/单元信息 14.5仿真信息总结 14.6练习题
15.1分析 15.2后处理控制 15.3实例——柱塞有限元分析 15.4练习题
10.1运动函数 10.2 AFU格式表 10.3实例——料斗运动 10.4练习题
11.1起重机模型优化 11.2注射模 11.3落地扇 11.4练习题
第13章建立有限元 模型
第12章有限元分析 准备
第14章有限元模型 的编辑
第15章分析 和查看结果
第16章球摆 分析综合实 例
12.1分析模块的介绍 12.2有限元模型和仿真模型的建立 12.3求解器和分析类型 12.4模型准备 12.5练习题
UG NX 12中文版：动力学与有限 元分析自学手册
读书笔记模板
01 思维导图
03 目录分析 05 读书笔记
目录
02 内容摘要 04 作者介绍 06 精彩摘录
思维导图
关键字分析思维导图
分析
动力学
ห้องสมุดไป่ตู้分析
有限元
创建
综合
机构
动力学
分析
实例 实例
仿真
有限元
模型
单元
运动
载荷
有限元
检查
内容摘要
全书共分为两篇：第1篇为动力学分析篇，主要介绍UG NX 12动力学分析的一些基础知识和操作实例，包括 运动仿真基础，连杆、质量及材料，运动副，传动副，约束，力的创建，连接器，仿真结果输出，机构检查，XY 函数编辑器，动力学分析综合实例等知识；第2篇为有限元分析篇，主要介绍UG NX 12有限元分析的一些基础知 识和操作实例，包括有限元分析准备、建立有限元模型、有限元模型的编辑、分析和查看结果、球摆分析综合实 例等知识。
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有限元分析步骤精选整理
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。
机床动力卡盘的UG有限元分析
机床动力卡盘的U G有限元分析常德功,卢学玉(青岛科技大学机电学院,山东青岛266042)摘 要:介绍了U G软件的有限元数值模拟技术,并对卡盘机构进行了动力学仿真分析;分析所得结果为强度设计提供了依据。
本文所用的分析方法,有很强的实践应用性,对于设计工作有一定的指导意义。
同时也简化了设计过程。
关键词:卡盘;有限元方法;结构分析;强度校核中图分类号:TG751;TP39119 文献标识码:A 文章编号:167125276(2005)0120099203FEM of Pow er Chuck with UGCHAN G De2gong,L U Xue2yu(College of Electromechanical Engineering,Qingdao University ofScience and Technology,SD Qingdao266061,China)Abstract:This paper introduces the Finite Element Method numerical simulating technology and the dynamic simulation based on the U G software.Some numerical results have been obtained which can be used in calcu2 lations of stress.This method can be applied in direct design work.At the same time,it simplifies the process of design.K ey w ords:power chuck;finite element method(FEM);structural analysis;strength check0 引言在科技飞速发展的今天,产品设计已经进入到了一种全新的三维虚拟现实的设计环境中,以二维平面设计模式为代表的设计方式正在逐渐淡出“历史舞台”,取而代之的是各种数字化的三维设计技术。
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有限元分析范文
UG有限元分析范文有限元分析（Finite Element Analysis，简称FEA）是一种力学分析方法，通过将连续物体的几何形状分割成有限数量的有限单元，再通过有限单元的力学行为对整个结构进行力学计算和应力分析。
有限元分析在工程设计、高科技制造、结构优化、材料研发等领域都有广泛应用。
有限元分析的基本过程是将问题的几何形状分割成有限数量的有限单元，并在每个单元上建立近似的解析解。
然后通过求解线性方程组，得到各个节点的位移、应力和应变等信息。
有限元分析的结果可以用来评估结构的强度、刚度、热传导、流体流动等性能，从而指导工程设计和优化。
有限元分析的主要步骤包括建立有限元模型、设定边界条件、施加荷载、求解方程和后处理结果。
建立有限元模型时，需要选择适当的有限元单元类型和网格划分方式，以便准确描述物体的几何形状和特性。
设定边界条件是指对有限元模型的边界进行约束，例如固支条件、周期边界条件和接触条件等。
施加荷载是指在有限元模型上施加外部力或位移条件，模拟实际工况。
求解方程通常使用数值方法，如有限差分法或迭代法，计算出线性方程组的解。
最后，根据求解得到的结果，可以进行应力分析、刚度分析和模态分析等，以评估结构的性能和安全性。
有限元分析的优点是能够描述复杂几何形状和边界条件下的结构行为，能够以较小的代价进行预测和分析，为结构设计提供直观和可靠的工具。
然而，有限元分析也有其局限性，例如需要合理的网格划分和有限元模型的准确度依赖于对材料特性和边界条件的准确描述等。
在工程实践中，有限元分析常用于求解固体力学、流体力学、热传导和电磁场等领域的问题。
例如，在机械工程中，有限元分析可以用于评估零件的强度、刚度和疲劳寿命等，辅助设计优化。
在航空航天领域，有限元分析可以用于评估航空器的结构安全性和气动特性。
在建筑工程中，有限元分析可以用于评估建筑物的地震响应和结构稳定性等。
总之，有限元分析是一种重要的力学分析工具，通过将物体分割为离散的有限单元进行计算，可以解决各种工程问题。
UG有限元分析第14章 (1)
2）层片失效指数单元云图查看
展开【Solution 1】下的【层片失效指数-单元的】，出现层片1到层片5单元的失效指 数节点，双击【层片1】下的【标量】节点，可以通过分别勾选【Post View 1】下 【2d_mesh(1)】和【2d_mesh(2)】进行分别查看叶片蒙皮和肋梁的层片1单元失 效指数，如图所示；按照上述方法，查看层片2至层片5的失效指数，如图所示。
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
14.1 基础知识
层合板复合材料基础知识主要包括三个部分；
层合板复合材料概述 复合材料层合板的建立方法和失效准则 复合材料层合板分析工作流程
14.2问题描述
复合材料以其比重小，强度高，结构多样越来越多的被航空飞机、汽车及风电行业所使用， 随着煤、石油、天然气等传统化石能源耗尽时间表的日益临近，风能的开发和利用越来越 得到人们的重视，已成为能源领域最具商业推广前景的项目之一，目前在国内外发展迅速。 如图为国内某企业制造的风电叶片的实际模型，使用玻璃钢增强环氧树脂复合材料。
正交异性材 料参数设置 对话框-2
设置相关 参数
设置相关参数
3）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，如图所示， 在【类型】中选取【层合板】，默认名称为【Laminate1】，单击【创建】按钮；
单击该命令
a）设置叶片蒙皮层合板创建对话框
单击【创建】按钮，弹出如图所示的层合板创建器对话框，创建风电叶片蒙皮的层合 板属性。 设置相关参数
（3）在进行复合材料结构分析计算时，我们选取常用的Hill失效理论。 （4）可以利用第三章所述的内容，建立三种多子工况分析，然后对各子工况进行
UG有限元分析步骤精选整理学习资料
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
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十五、查看有限元分析结果：
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十七、编辑注释，可以显示相关参数：
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二十二、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 演示文稿
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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。
UG有限元分析
UG有限元分析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。
例如第1章 有限元分析方法及NX Nastran 的由来1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：()fT λh T T n ∂-=-∂ （1-3） 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。
UG有限元分析第13章
定义PCB材料 的力学性能
定义PCB材料 的热学性能
b) 创建SiC材料材料
按照上述方法，在【选择体】中选中电路板上15个发热元件实体模型，在【材料 列表】中选择【本地材料】图标，单击【新建材料】，如图所示；
定义SiC材料 的力学性能
定义SiC材料 的热学性能
3）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，如图所示， 依次定义PCB材料、SiC材料的物理属性
仿真导航器 新增节点
2）温度云图结果产看
单击【温度-节点的】节点，打开后双击【标量】，出现如图所示电路板节点的温度云 图，单击【云图绘图】中的【Post View 1】勾选【注释】，将出现【Maximum】与 【Minimum】两个注释，也可以单击工具栏上的【新建注释】命令，创建【N个最小结 果值】或【N个最大结果值】，通过单击【拖动注释】图标，允许重定位最小值和最大 值结果显示值的位置；
4）施加对流热约束
在【约束类型】窗口单击【对流】图标，弹出【对流】对话框，如图所示；
设置相 关参数
电路板对流约 束设置效果图
单击该命令
5）施加热通量载荷
单击【载荷类型】图表右侧黑色的倒三角，选择【热通量】图标，弹出【热通量】设 置对话框，如图所示；
设置相 关参数
电路板热通量载 荷设置效果图
（8）结构静力分析，求解热应力及重力的耦合应力场
1）新建解算方案； 建立用于解决热应力和重力载荷耦合的结构静力算法，在【仿真导航器】窗口分级树 中，单击【Board_sim 1.sim】节点，右键单击弹出的【新建解算方案】命令，并进行 相关操作，在【解算方案类型】中选择【SOL 101 Linear Statics - Global Constraints】，在【仿真导航器】窗口分级树中新增的相应节点如图所示； 设置相关参数
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（8）结构静力分析，求解热应力及重力的耦合应力场
1）新建解算方案； 建立用于解决热应力和重力载荷耦合的结构静力算法，在【仿真导航器】窗口分级树 中，单击【Board_sim 1.sim】节点，右键单击弹出的【新建解算方案】命令，并进行 相关操作，在【解算方案类型】中选择【SOL 101 Linear Statics - Global Constraints】，在【仿真导航器】窗口分级树中新增的相应节点如图所示； 设置相关参数
4）施加对流热约束
在【约束类型】窗口单击【对流】图标，弹出【对流】对话框，如图所示；
设置相 关参数
电路板对流约 束设置效果图
单击该命令
5）施加热通量载荷
单击【载荷类型】图表右侧黑色的倒三角，选择【热通量】图标，弹出【热通量】设 置对话框，如图所示；
设置相 关参数
电路板热通量载 荷设置效果图
将热分析中创建好的【仿真对象容器】中的【Face Gluing(1)】拖拽到【Solution 2】 中的【仿真对象】里，如图所示，完成仿真对象部件接触关系的定义。
仿真对象
（9）进行结构静力学的求解
1）温度预载的添加 单击【仿真导航器】窗口分级树中的 【Solution 2】节点，右键单击 【Subcase - Static Loads 1】进行子工 况设置，如图所示；
设置相关参数
2）序号解算
右键单击【求解】命令，弹出【求解】对话 框，稍等完成作业后关闭各个信息窗口。双 击【结果】后进入【仿真后处理导航器】窗 口，在【后处理导航器】中出现相应的数据 节点，如图所示，进行计算结果的查看。
导航器新增节点
2017/8/12
（10）静力分析结果后处理
在【后处理导航器】列表窗口的分级树 中，依次展开【Solution 2】和其子节 点【位移-节点的】，可以通过 【PostView 4】的【3D单元】勾选所 要显示的部件，来查看所关心部件的变 形及应力大小及其分布情况，如图所示。 相应的节点
电路板的三维模型 及热约束载荷
电路板的结构约束 与重力载荷
13.3 问题分析
首先要做一个电路板的稳态热传递分析，约束与载荷如图所示，温度热约束与发 热载荷施加在元件体上，热通量（热流）约束施加在体的上表面；对流条件施加 在整个电路板与空气接触的部位，不考虑辐射的影响；将热分析得到的温度结果 作为子工况解算的温度预载，同时考虑重力的影响，约束电路板的8个螺钉孔，进 行结构静力分析，得到电路板的应力及变形情况。
（7）结果分析
1）在【仿真导航器】窗口分级树中单击 【Solution 1】节点，右键单击【求解】命令， 弹出【求解】对话框，等待【模型检查】完成， 等待【分析作业监视器】出现【完成】的提示 信息，如图所示，在【仿真导航器】窗口分级 树中出现【结果】节点后，关闭所有信息窗口， 进入计算结果后处理模式的环境；
（2）模型检查和修改参数
单击工具栏中的【单元】图 标，弹出【模型检查】对话 框，如图所示; 设置相 关参数
单击该命令
（3）创建仿真模型
单击【仿真导航器】窗口分级树的【Board_fem 1.fem】节点，右键弹出快捷菜单， 单击【新建仿真】并进行相关操作；弹出【创建解算方案】对话框，在【名称】中默 认名称为【Solution 1】，【分析类型】选取【热】，【解算方案类型】选取为 【SOL 153 Steady State Nonlinear Heat Transfer】，单击【确定】按钮，同时 注意到【仿真导航器】窗口的分级树中，新出现了相关的节点，如图所示。
仿真导航器 新增节点
2）温度云图结果产看
单击【温度-节点的】节点，打开后双击【标量】，出现如图所示电路板节点的温度云 图，单击【云图绘图】中的【Post View 1】勾选【注释】，将出现【Maximum】与 【Minimum】两个注释，也可以单击工具栏上的【新建注释】命令，创建【N个最小结 果值】或【N个最大结果值】，通过单击【拖动注释】图标，允许重定位最小值和最大 值结果显示值的位置；
第13章 结构热应力分析实例精讲——电路板热应力分析
本章内容简介 本实例利用UG NX高级仿真结构热分析中的【SOL 153 Steady State Nonlinear Heat Transfer】的解算方案，首先介绍了电路板的热传递分析的操作
流程及操作要点，然后利用高级仿真结构静力分析中的【SOL 101 Linear
13.5 操作步骤
打开随书光盘part源文件所在的文件夹： Book_CD\Part\Part_CAE_Unfinish\Ch13_Thermal Stress\Board.prt，调出如图所示的主模型。。
（1）创建有限元模型
1）依次左键单击【开始】和【高级仿真】命令，在【仿真导航器】窗口的分级树 中单击【Board.prt】节点，右键弹出菜单并单击出现的【新建FEM】选项，并进 行相关操作，如图所示，单击【确定】按钮即可进入了创建有限元模型的环境； 编辑FEM对 话框
13.2问题描述
如图所示为电路板的三维模型，在很多电子产品中都可以见到，因为PCB板上布满 了发热元件与导线，简化掉导线后对大功率的电路板进行热分析后，考虑热传递 及重力对电路板结构的综合作用。
工况条件
板的材料为PCB，其它元件为SiC，材料性能参数如表所示，传热分析的载荷与约束条 件如图所示所示，电路板对外界的对流系数（膜系数）为1e-005 W/mm^2-C，空气 环境温度为40℃，先研究电路板的稳态温度分布情况；电路板的8个螺钉孔在结构静力 分析中是固定的，需要考虑重力与温度的耦合作用，需要解算电路板的应力分布状态。
Statics - Global Constraints】解算方案，根据前面得到的分析结果作为静力 分析的载荷，进行热应力分析。
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
13.1 基础知识
在12章中介绍了热传递分析的一些基本知识，在本章实例中将使用12章中使用的
发热率、对流和辐射，除此之外，本章还将在热载荷中使用热通量，在热约束中
将使用温度作为约束条件： （1） 热通量简介 （2） 热约束简介 许多实际工程问题中，由于温度的作用使结构产生过大的热应力，因而产生破坏 性效果，如电子芯片的传热与热应力失效问题，陶瓷和薄膜中的热应力，钢结构 制造工艺中的焊接残余应力问题等等，因此研究由温度引起的热应力分析有着重 要的实际工程及学术意义。
定义PCB材料 的力学性能
定义PCB材料 的热学性能
b) 创建SiC材料材料
按照上述方法，在【选择体】中选中电路板上15个发热元件实体模型，在【材料 列表】中选择【本地材料】图标，单击【新建材料】，如图所示；
定义SiC材料 的力学性能
定义SiC材料 的热学性能
3）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，如图所示， 依次定义PCB材料、SiC材料的物理属性
分析类型选 择为热
单击确定
2）新建PCB与SiC材料;a) 创建PCB材料：
单击工具栏中的【材料属性】图标右侧黑色的倒三角，弹出【指派材料】对话框； 在图形窗口的【选择体】中选中电路板的板实体模型，在【材料列表】中选择 【本地材料】图标，单击【新建材料】，【类型】中选择【各向同性】，单击 【创建】图标；
2017/8/12
1）查看电路板整体的变形情况
双击【位移-节点的】中【幅值】节点，在图形窗口可以看到电路板整体的变形位移云 图，如图所示，可以观察到最大变形和最小变形所在的部位；
未调整变形比 例前的电路板 总体变形云图
2017/8/12
2）整变形比例后电路板径向位移云图查看
从上面云图看，显示和实际视觉效果相差太大，因为系统默认的变形比例为模型的 10%，故显示的变形结果有些夸张，单击对应的【Post View】节点，右键单击弹 出的【设置变形】图标，弹出【设置变形】对话框，进行设置，图形窗口出现的模 型整体的位移云图如图所示；
温度云图
3） 退出后处理导航器
如果要进一步了解和查看电路板的温度梯度、热通量等传热情况，可以参照12章所述 的内容和方法进行查看，本例中不多做论述。得到了电路板的温度分布结果，可以建 立结构静力分析解算方案，进行热应力的计算。 单击工具栏中的【返回仿真】命令，退出【后处理】显示模式，完成此次计算任务的 操作。
导航器新增节点
2）序号定义结构约束条件
单击工具栏中【约束类型】中的【固定约束】命令，弹出【固定约束】对话框，如图 所示。
固定约束施加对 话框
施加固定约束效 果图
3）施加重力载荷
单击工具栏中【载荷类型】的小三角图标，选择【重力】命令，弹出【重力】对话框；
重力载荷施加 效果 重力载荷定义
4)创建仿真模型部件间的接触关系
同样，在【目标区域】中点击【创建区域】的图标，出现如图所示的【Regtion2】对 话框；
单击该命令
选取对象
单击确定
C）定义好的仿真对象接触关系示意图
（5）施加载荷和约束：1）施加80℃温度热约束
1）单击工具栏中的【约束类型】图标，单击弹出的【热约束】命令，进行元件的温度 定义操作，弹出【热约束】对话框，如图所示；
仿真导航器 新增节点
（4）定义仿真对象的接触关系
a) 单击窗口上【仿真对象类型】图标，弹出如图所示的【Face Gluing(面对面粘合)】 对话框，创建曲面接触的仿真对象；在【源区域】中点击【创建区域】的图标，出现 如图所示的对话框； 单击该命令
选取对象
单击确定
b) 定义仿真对象的【目标区域】
因为NX中的材料库提供的材料比较有限，需要自己创建所需要的材料，并赋予相
应的几何部件，材料具体信息详见表所示。