UG NXCAE有限元分析
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。
UGNX有限元分析入门-专题典型实例
（3）划分有限元模型网格
单击工具栏中的【3D四面体网格】图标，弹出【3D四面体网格意图
单击确定
1）分析单元质量
o 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）创建仿真模型
o 在【仿真导航器】窗口分级树中，右键单击【Diaolan_fem1.fem】节点， 找到【显示仿真】单击选择【Diaolan_sim1.sim】节点，进入仿真模型操 作环境。
创建轴类零件整模型的仿真模型中，划分网格和约束条件定义时宜采用 【圆柱坐标系】，对应在后处理查看结果时必须切换为【圆柱坐标系】， 这也适用于其他轴类、盘套类等对称零件分析结果的查看。
为了说明轴对称分析类型在减少计算规模上具有的优势，本实例还对整 个3D实体模型进行网格划分的方法进行操作和比较，计算后的位移云图 和应力云图分别如下图所示，结果说明：在约束条件和加载条件一致的 前提下，两者最终结果非常接近。
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】对话框。
输入名称 及参数
复制材料
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【网格捕集器】图标，弹出【网格捕集器】对话框。
在轴类零件中，因功能需要或者工艺要求而设置的凹槽、凸台、过渡圆角及倒 角等，如果在承载过程中对结构整体受力分析结果的影响很小，那么，在有限 元分析过程中一般可以忽略，本实例需要对模型的一些小特征进行清理。
2.1.4 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 创建仿真模型 求解及后处理
UG NX CAE 高级仿真 实例练习-装配体分析-有限元模型装配
右键
进入 到装配FEM界面
QQ 464175828
点击“自动解析”
3个子部件的状态不 正确
确定对话框，并回到 装配sim界面
• 求解
QQ 464175828
• 求解完成
QQ 464175828
QQ 464175828
• 分析结果（打开或双击结果）
QQ 464175828
位移变形图
QQ 464175828
应力图
• 分析动画
QQ 464175828
变形动画-应力
QQ 464175828
源文件地址： 链接: /s/1sj7adsD 密码:
qea5
QQ 464175828
• 创建子部件rod的网格
新建子部件FEM
确定所有对话框
QQ 464175828
• 返回装配体模型窗口
QQ 464175828
• 创建子部件pin的网格
新建子部件FEM
确定所有对话框
QQ 464175828
• 返回装配体模型窗口
QQ 464175828
• 创建子部件knuckle的网格
创建【物理属性】
QQ 464175828
材料选择“Steel”
创建【网格收集器】
QQ 464175828
实体属性选择上步创建的 PSOLID1
QQ 464175828
创建【3D四面体网格】
确定对话框
QQ 464175828
• 对子部件pin进行划分网格
创建【物理属性】
QQ 464175828
新建子部件FEM
确定所有对话框
QQ 464175828
• 返回装配体模型窗口
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。
第1章UG-NX有限元分析入门-–基础实例资料
如图所示为一对齿轮传动副，各个零件材料均为20CrMoH钢，其中件1为主动齿轮，件2为从动齿轮。在传递动力时，件1主动齿轮角速度为500 rev/min,件2从动齿轮受到100N.mm的扭矩，计算齿轮啮合区域（啮合区域有A、B二处，如图1-47 所示）最大的位移变形量和冯氏应力值。
1）新建【Gear1】FEM模型
调出主动齿轮模型，其名称为【Gear1】。 依次左键单击【开始】和【高级仿真】，在【仿真导航器】中单击【Gear1.prt】节点，右键单击出现的【新建FEM】选项，弹出【新建部件文件】对话框，在【新文件名】下面的【名称】选项中将【fem1.fem】修改为【Gear1_fem1.fem】，通过单击图标，选择本实例高级仿真相关数据存放的【文件夹】，单击【确定】按钮。 弹出【新建FEM】对话框，默认【求解器】和【分析类型】中的选项，单击【确定】按钮，即可进入创建有限元模型的环境。
【gear2】网格划分后示意图
仿真导航器新增节点
（2）建立FEM装配模型
返回至高级仿真的初始界面,新建【Gears.prt】模型，新建【Gears.prt】装配FEM模型：
默认参数单击确定
1）添加组件
在【仿真导航器】窗口单击【Gears_assyfem1.afm】节点，右键单击弹出的【加入已存的组件】命令：
第1章 UG NX有限元分析入门 –基础实例
本章内容简介 本章简要介绍零件和装配件结构静力学有限元分析的具体工作流程和操作步骤，为后续学习和掌握较为复杂零件、装配件的静力学结构分析以及其他有限元分析类型打下基础。
本书以实例教学内容为主
1.1 UG NX有限元入门实例1—零件受力分析
仿真导航器新增节点
单击确定
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。
第2章UG NX有限元分析入门-专题实例
Байду номын сангаас 1）拆分体操作
双击【仿真导航器】窗口分级树中的【Diaolan_fem1.fem】节点，进 入FEM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
2）分割面操作
单击【理想化几何体】图标右侧的小三角符号，单击出现的【分割面】图 标，弹出【分割面】对话框：
设置相关参数
3个最小值及 3个最大值
4）编辑后处理视图
选择【编辑后处理视图】命令，可以对后处理中的【显示】、【图例】、 【文本】等内容进行相关参数设置；单击【编辑后处理视图】命令，弹出相 应的对话框；
选取不同 的项目编 辑相应的 结果
勾选显示未变形 的模型示意图
5）显示3D轴对称结构
单击【编辑后处理视图】对话框中的【显示于】后面的下拉小三角形符号， 选择【3D轴对称结构】，单击后面的【选项】按钮，弹出【3D轴对称】设 置对话框
2.2.3 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 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
（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。
位移幅值 云图
Von Mises 云图
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；
ug nx cae基础与实例应用
ug nx cae基础与实例应用UG NX CAE是一种基于有限元分析的计算机辅助工程软件，它可以帮助工程师进行结构、热传导、流体力学等方面的分析和仿真。
本文将介绍UG NX CAE的基础知识以及一些实例应用。
UG NX CAE是UG NX软件的一个模块，它可以与CAD模块无缝集成，实现从设计到分析的全流程。
UG NX CAE提供了多种强大的分析工具和功能，可以帮助工程师快速准确地进行各种工程分析。
UG NX CAE具有丰富的前后处理功能，可以对CAD模型进行网格划分，生成适合分析的有限元网格。
同时，UG NX CAE还提供了多种边界条件和加载方式，可以对结构进行各种静力、动力和热分析。
在分析过程中，UG NX CAE可以实时显示模型的应力、应变等工程参数，帮助工程师了解结构的受力情况。
UG NX CAE还提供了丰富的材料数据库，可以为工程师提供各种常用材料的材料性能数据。
在分析过程中，工程师可以根据实际情况选择合适的材料模型，并进行材料特性的输入。
UG NX CAE还支持自定义材料模型，可以根据具体需求进行材料特性的定义。
UG NX CAE的应用范围非常广泛，可以用于汽车、航空航天、机械等领域的工程分析。
以汽车行业为例，UG NX CAE可以帮助工程师对车身、底盘等部件进行强度、刚度、耐久性等方面的分析。
同时，UG NX CAE还可以进行碰撞仿真，评估车辆在碰撞事故中的安全性能。
在航空航天领域，UG NX CAE可以帮助工程师对飞机的结构进行强度和刚度分析，评估飞机在飞行过程中的安全性能。
同时，UG NX CAE还可以进行气动分析，优化飞机的气动外形，提高飞行性能。
在机械领域，UG NX CAE可以帮助工程师对机械零部件进行强度、刚度、疲劳等方面的分析。
通过优化设计，可以提高机械零部件的工作性能和使用寿命。
除了上述应用领域，UG NX CAE还可以用于流体力学分析、热传导分析、声学分析等方面。
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-NX有限元仿真 高级仿真热体和流体分析技术
UG-NX有限元仿真高级仿真热体和流体分析技术概述UG-NX（Unigraphics-NX）是一款由西门子PLM软件开发的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）和计算机辅助工程（CAE）软件。
UG-NX提供了一系列高级仿真工具，其中包括热体和流体分析技术。
本文档将介绍UG-NX中的高级仿真热体和流体分析技术及其应用。
1. UG-NX高级仿真热体分析技术UG-NX提供了强大的热体分析功能，能够对热传导、热辐射和热对流等问题进行模拟和分析。
以下是UG-NX高级仿真热体分析技术的一些主要特点：1.1 热传导分析UG-NX可以模拟和分析材料之间的热传导过程。
用户可以定义材料的热导率，以及模型的初始温度和边界条件。
通过求解热传导方程，UG-NX可以计算出模型在不同时间和位置的温度分布，并可视化显示结果。
1.2 热辐射分析UG-NX还提供了热辐射分析功能，用户可以定义模型表面的辐射率和环境温度，并模拟物体通过辐射释放热量的过程。
UG-NX可以计算出模型在不同条件下的表面温度分布，并可生成热辐射通量图，帮助用户深入了解热辐射对模型的影响。
1.3 热对流分析UG-NX还支持热对流分析，用户可以定义模型与周围流体之间的热传递系数，并模拟固体物体通过对流传热的过程。
UG-NX可以计算出模型在不同空气速度和温度差条件下的温度分布，并可生成热传递系数分布图，帮助用户评估对流对模型的影响。
2. UG-NX高级仿真流体分析技术UG-NX还提供了强大的流体分析功能，能够对流体的流动和压力进行模拟和分析。
以下是UG-NX高级仿真流体分析技术的一些主要特点：2.1 流动分析UG-NX可以模拟和分析流体在不同几何体和边界条件下的流动行为。
用户可以定义流体的初始条件和边界条件，并采用Navier-Stokes方程求解器对流动进行数值求解。
UG-NX可以计算出流体的速度场、压力场和流线图，帮助用户了解流体在模型内的流动情况。
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：
点击开始，选择“设计仿真”
点设计仿真后会自动跳出“新建FEM和仿真”窗口，点击“确定”
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”
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
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
固定约束，选择所需要约束的面，本例的两个孔为固定约束
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
求解，选择求解命令，点击确定
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
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
查看有限元分析结果：
编辑注释，可以显示相关参数：
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 NX 8.5 有限元分析入门与实例精讲 第4章
Y向位移云图及 最大最小值
2）查看Von-Mises应力云图
依次展开【Solution 1】、【应力-单元节点】和【Von-Mises】节点，双击 【Von-Mises】节点并在工具栏中打开【标记开/关】命令，得到该模型的 Von-Mises应力分布情况；
Von-Mises应 力云图及最大 最小值
3）退出【后处理】显示模式
单击工具栏中的【返回到模型】命令，退出【后处理】显示模式，单击工具 栏中的【保存】图标，将上述成功的操作结果保存下来；切换到【仿真导航 器】窗口界面，完成计算结果的分析，也为后续优化设计操作提供了约束条 件合理的基准值。
2019/12/25
4.4.2 结构优化分析操作步骤 （1）建立优化解算方案
在仿真窗口中单击【Solution 1】节点，右键单击弹出的【求解】命令，弹出【求解】 对话框，单击【确定】按钮，稍等后完成分析作业，，关闭各个信息窗口，双击出现 的【结果】节点，即可进入后处理分析环境。
待显示完成， 关闭各窗口
1）查看Y向位移云图
在【后处理导航器】窗口依次展开【Solution 1】、【位移-节点的】和【Y】 节点，双击【Y】节点，结合优化设计的要求以及该值大小，初步确定模型变 形位移的约束条件。
逐个定义
设置相 关参数
4.4.2 结构优化分析操作步骤
建立优化解算方案 优化求解及其结果查看
4.4.1 结构静力学分析操作步骤
打开随书光盘part源文件所在的文件夹路径： Book_CD\Part\Part_CAE_Unfinish\Ch04_Bracket_support，选中 文件Bracket_support.prt，调出主模型。在三维建模环境中，预先查看 一下和本次优化过程设计变量有关的特征内容和相应尺寸。
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
十二、
十三、
十四、
十五、查看有限元分析结果：
十六、
十七、编辑注释，可以显示相关参数：
十八、
十九、
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 NX的CAE功能简介
（3）整体分析
对由各个单元组成的整体进行分析，建立节点外载荷与节点位移的关系，以解出节点位移， 这个过程称为整体分析。
UG NX 析的特点
三 维 设 计
UG NX有限元模型主要包括：主模型文件、理想化模型文件、有限元模型文件、解 算文件四个文件，如图所示：
UG NX CAE分析的特点
主模型文件
通常是prt文件，主模型可以是零件或者装配体。通常在分析过程中主模型不做修改， 但可以被锁定的。
理想化模型文件
理想化模型文件后缀名.prt，通常是主模型文件名加上_fem_i。理想化模型文件由主模 型文件获得解算前，使用理想化模型工具修改，你可以不用修改主模型来得到分析模 型如果采用自动建立有限元模型和解算模型方式，理想化模型将自动被建立
三 维 设 计
CAE功能
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）
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，进行机械事故分析，查找事故原因。
第2章UGNX有限元分析入门-专题实例讲述
求，除了结构是轴对称之外，载荷和约束也必须是轴对称的。由
此可见，在轴对称分析中不能有周向变形，因而也不能施加周向 载荷。 UG NX轴对称模型分析的基本要求； 所有的载荷、约束都必须是轴对称的；
2.1.2 问题描述
本章节以HSK刀柄作为分析对象，采用UG NX轴对称的方法，对其承载进 行有限元分析，针对轴对称类零件结构，为了简化模型和减少计算量， UG NX提供了轴对称类结构的求解方案。本实例对刀柄承载进行静力学结 构分析，并设置相关边界条件；
设置相 关参数
设置相关 参数
2)自定义材料
单击工具栏中的【指派材料】图标，弹出【指派材料】对话框，在图形窗口选中被分 割后的两个模型作为【选择体】，单击【新建材料】选项下的【创建】命令，弹出如 图所示的【各向同性材料】对话框。
输入名称 及参数
单击【新建材料】
单击【确定】
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
2.1.4 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 创建仿真模型 求解及后处理
（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】窗口的分级树中，单击 【HSK63E.prt】节点，右键弹出菜单并单击出现的【新建FEM和仿真】选项，弹 出【新建FEM和仿真】对话框。
2.1 UG NX有限元入门实例1—轴对称分析 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
2.1.1基础知识
弹性力学中将回转体对称于旋转轴而发生变形的问题定义为轴对 称问题。根据铁摩辛柯《弹性理论》中介绍，在轴对称情况下， 只有径向和轴向位移，不能有周向（切向）位移。轴对称分析要
UG有限元分析1
UG6.0有限元分析一、拉伸立体二、进入高级仿真1、进入仿真导航器→按右键→选择；2、选择→固定约束→选择底面；3、选择力→压力→顶和侧面；4、选择窗口或者单击屏幕左侧“仿真导航器”，进入仿真导航器界面并选中模型名称，单击右键，按改为显示部件。
1）选择，建立3D网格→出现对话框，选择实体，输入数据，见图示。
2）选择，将材质附上；选择材料ABS，选择实体→确定。
3）选择窗口4）求解；选择→5）后处理。
选择后处理导航器→→单击“后处理控制”工具栏“标记开／关”图标或下拉菜单“工具”——“结果”——“标记开／关”，在模型云图中显示分析结果的最大值和最小值。
在屏幕右侧仿真导航器中“results”选项，选择“位移一节点的”，云图显示有限元模型的变形情况，如图所示。
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。
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。
用UG NX对减速器进行有限元分析和优化
齿轮减速器被广泛应用于各类机械产品和装备中，因此，研究提高其承载 能力，延长其使用寿命，减小其体积和质量等问题，具有重要的经济意义。对 减速器进行优化设计，选择其最佳参数是提高承载能力，减轻重量和降低成本 等 各 项 指 标 的 一 种 重 要 途 径 [1 ] 。减 速 器 设 计 与 制 造 技 术 的 发 展 ，在 一 定 程 度 上 标 志着一个国家的工业水平，因此开拓和发展减速器技术在我国有广阔的前景。
有限元分析[4,5]（FEA，Finite Element Analysis）将物体划分成有限个单元， 这些单元之间通过有限个节点相互连接，单元看作是不可变形的刚体，单元之 间的力通过节点传递，然后利用能量原理建立各单元矩阵；在输入材料特性、 载荷和约束等边界条件后，利用计算机进行物体变形、应力和温度场等力学特 性的计算，最后对计算结果进行分析，显示变形后物体的形状及应力分布图。
由于产品设计质量要求日益提高和设计周期日益缩短，传统设计已不能适 应工业发展的需要。作为产品开发和更新的第一关是如何极大地缩短设计周期、 提高设计质量和降低设计成本已成为企业生存的生命线，从而引起广大企业和 设计师的高度重视。特别是 CAD/CAM 以及 CIMS（计算机集成制造系统）的发展， 使优化设计成为当代不可缺少的技术和环节。用优化设计方法来改造传统设计 方法已成为竞相研究和推广并可带来重大变革的发展战略，优化设计在设计领 域中开拓了新的途径。
机械优化设计是在电子计算机广泛应用的基础上发展起来的一门先进技 术。它是根据最优化原理和方法，以电子计算机为计算工具，寻求最优设计参 数的一种现代设计方法。机械优化设计把传统的机械设计方法和现代设计方法 （最优化方法）有机结合起来，去寻求机械工程的最优方案。
机械优化设计包括建立优化设计问题的数学模型和选择恰当的优化方法与 程序两方面的内容。由于机械优化设计是应用数学方法寻求机械设计的最优方 案，所以首先要根据实际的机械设计问题建立相应的数学模型，即用数学形式 来描述实际设计问题。在建立数学模型时，需要应用专业知识确定设计的限制 条件和所追求的目标，确立各设计变量之间的相互关系等。机械优化设计问题 的数学模型可以是解析式、试验数据或经验公式。虽然它们给出的形式不同， 但都是反映设计变量之间的数量关系。
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NX/NASTRAN的独特优势
⒉ 优秀的软件品质
NX NASTRAN的计算结果与其它质量规范相比已成为最高质量标准, 得到有限 元业界的一致公认。通过无数考题和大量工程实践的比较,众多重视产品质量 的大公司和工业行业都用NASTRAN的计算结果作为标准代替其它质量规范。
NX Nastran Simulation Environments NX Thermal Simulation NX Flow Simulation Standalone NX Electronic No Solver Systems Cooling NX Motion Control NX Simulation Process Studio
x4
多个共用组件只需要一个网格模型
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NX解决方案—— 参数化概念从CAD延伸到CAE领域！！！
NX
CAD 设计特征 无缝 模型历史 参数/表达式 装配树 设计意图 版本历史 传递 CAE 参数驱动 自动更新
网格 边界 仿真结果
后参数化
Pro/E, Catia, SE …
NX CAE分析向导动画演示
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通过重用提高效率
为什么需要等待几何体被改变？
同步建模…只需选择 面 … 点击两次鼠 标 … 就可以改变或移 动特征
模型按照期望的形式更新，并且 几何数据和分析模型保持关联
更加直观的按照意愿修 改几何体意味着更快的 反馈
SIM1
SIM2
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NXCAE 曲柄仿真分析流程演示
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NX CAE的价值——网格划分 装配有限元提高效率
如何才能像重用几何体一样重用分析模型？
5x – 10x 更快的进程 团队可以同时在装配体不同的部件上 工作 系统集成器可以集成供应商提供的模 型 自动映射组件位置和方向
瞬态热传导
点焊分析
后处理
云图
XY图线
分析向导 •强度分析向 导 •振动分析向 导
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NX CAE的价值——流程创新
CAE分析流程对比
Part Design
Look for Look for inform information ation
Dynamics
Eigenvalue Response Durability
FEA Buckling Optimization Fluid-flow Non-structural Thermal Acoustics Electromagnetic
Page 20 Linear Nonlinear
Steady state or Transient
NX CAE讲座之
—— NX Advanced FEM+ Nastran结构分析
陆海燕 高级技术顾问
西门子产品管理软件公司
议程 NX 高级有限元仿真流程简介 NX CAE结构分析案例 NX Nastran结构分析功能介绍
NX6 CAE产品全貌
Standalone Simulation Seats
3: 定义事件
瞬态,频率，随机，谱分析 激励：点载荷，分布载荷，强迫运动等
4: 评估响应
云图 or XY-plots
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NX动力响应分析
激励
Concentrated
传感器
Set
of pre-defined locations for response calculation
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NX 高级仿真独创 CAD&CAE一体化流程
几何
CAD数据无需转化到CAE平台 几何处理方式多样灵活 网格划分高效
理想化模型
CAE模型与CAD参数关联更新!!!
前处理 高级仿真和设计仿真提供分级解决方案
CAE 模型
迭代与优化 （如果有需要）
Export & repair design Create Create geometry geome geometry try Create geometry
Mesh Mesh
Loads Loads BCs BCs
Solve
Evaluate Evaluate
NX CAE分析流程给企业带来的价值
提早开始系统级CAE分析 缩短FE建模/网格划分时间 改进FEA求解时间 跟踪工程数据
loads Distributed loads DDAM loads
函数管理器
Create,
edit, copy functions to be used for loading
响应分析
Attaches Define
RS to OP2 file
damping
函数数学运算 函数工具 事件
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NX Response Simulation振动分析
分析类型
独特优势
瞬态响应 频域响应 随机响应 冲击谱响应 DDAM响应 传递函数
GUI驱动计算 快速得到结果 图表与云图显示 支持与实验的校验 激励载荷生成工具 实验载荷转化工具
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NX Nastran所支持的求解类型
Structural Static
Linear
Nonlinear
Material, Large deflection, Contact Normal Modes Direct Complex Modes Time domain Frequency domain Modal Time domain Frequency domain
Supported by NX Nastran Add-on Option
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NX/NASTRAN的独特优势
⒈ 极高的软件可靠性
NASTRAN是一具有高度可靠性的结构有限元分析软件, 有着40年的开发和改进 历史, 并通过50,000多个最终用户的长期工程应用的验证。 NX NASTRAN的整个研制及测试过程 是在 Siemens 公司的QA部门、美国国防 部、国家宇航局、联邦航空管理委员会(FAA)及核能委员会 等有关机构的严 格控制下完成的,每一版的发行都要经过4个级别5,000个以上测试题目的检验 。
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NX Nastran 5 – 2007年2月 NX Nastran 6 – 2008年4月
分析类型
Structural Static
Linear
Nonlinear
Material, Large deflection, Contact Normal Modes Direct Complex Modes Time domain Frequency domain Modal Time domain Frequency domain
载荷和边界
求解
结果查看
报告与结论 Page 6
后处理
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NX CAE的价值——结构创新
NX 软件最先提出多级仿真数据结构 优点：
1 各层数据柔性映射 2 追踪简化模型与主模型的变更关系 3 柔性化数据管理和模型重用 4 为有效的CAE数据管理提供保证
仿真文件（载荷， 工况等）
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NX/NASTRAN的独特优势
⒊ 作为工业标准的输入/输出格式
NX NASTRAN 被人们如此推崇而广泛应用使其输入输出格式及计算结果成为当 今CAE工业标准,几乎所有的CAD/CAM系统都竞相开发了其与NASTRAN的直接接 口, NASTRAN的计算结果通常被视为评估其它有限元分析软件精度的参照标准 ,同时也是处理大型工程项目和国际招标的首选有限元分析软件。
FEM文件(网格）
理想化CAD文件 主模型CAD文件
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NX-Advanced Simulation文件结构
分级数据结构支持有效的数据管理
Master Part
Idealize Part
Idealize Part
FEM1
FEM2
FEM3
FEM4
NX Laminate Composites NX Response Simulation NX Advanced Thermal Simulation NX Advanced Flow Simulation Standalone NX Space With Solver Systems Thermal NX Model Correlation
Define Function
(FTK)
Single Multi
dynamic analysis
type
operators for creation, conversion, ima toolkit Allows user-defined function operators
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NX 高级仿真分析包功能
前处理：网格+边界条件+求解设定