CATIA_有限元分析

图 5-5 网格划分密度定义对话框
4 定义约束(Restraints) 样例零件用底座四个螺栓孔安装固定，可以用四个底座孔的完全固定来模拟 分析。点击 图标，弹出图 5-6a 所示 CLAMP（夹紧）定义对话框，选择图 5-6b 所示的四个底座孔的内表面，确定完成约束定义。
图 5-6a clamp 定义框
图 5-3 无中文材料库报错对话框
图 5-4 材料指定对话框
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3 网格划分（nodes and elements） CATIA 软件的网格划分是自动进行的，只要转到有限元模块，程序就已自动 确定划分方案，只有复杂的模型才需要手动对局部网格进行划分。当然，用户可 双击模型树中的 来调整单元划分参数，则弹 出图 5-5 所示四面体网格密度定义对话框，输入图中所示数值，完成网格参数修 正。 （参数含义在§5.2 中详细阐述）
CATIA 有限元分析模块实例教程
作者：哈尔滨工业大学
如有不正之处，敬请批评指正
黄博
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《CATIA v5 机械（汽车）产品 CAD/CAE/CAM 全精通教程》
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5.1 GPS 入门实例
1 进入 GPS 模块 打开附盘内零部件 GPSexample1.catpart 或自行创建一 25mm 方形截面类似 零件，然后点击如图 5-1 所示开始菜单→分析与仿真→Generative Structural Analysis 进入分析模块，系统将弹出如图 5-2 所示的两个对话框，左侧对话框 用于选定将要进行的分析类型，此例选定 STATIC ANALYSIS，然后确定；右侧警 告对话框表示没有指定零件材料（如已指定材料，则无此警告框） ，确定即可。
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图 5-7 均布力载荷（distributed force）定义
6 求解计算（Compute） 完成上述工作后，可着手进行计算，点击 compute 图标 ，系统弹出如图
5-8a 所示计算对话框， 确定之后， 系统弹出 5-8b 所示计算所需资源估算对话框， 点击 YES 继续计算，由于单元节点数不多，计算很快完成。
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第五章
工程分析
新颖的创意和细致的结构设计是良好工程设计的前提， 深入的工程分析则能 提前预测工程设计的性能和瑕疵所在， 所以工程设计中的一项重要工作是计算零 部件和装配件的强度、 刚度及其动态特性，从而得出所设计的产品是否满足工程 需求，常用的分析方法是有限元法（Finite Element Method） 。 工程上的许多问题都可以归结为求解微分方程的问题，但很多微分方程的精 确求解都比较困难。 有限元法的基本思想就是将被分析对象分割成有限个小的单 元， 假定力只在有限单元的节点之间传递，从而把微分方程简化为对应的联立方 程组，实现工程问题的近似求解。现在，有限元法不仅用于结构分析，而且在热 分析、流体分析、电磁分析等方面也得到越来越多的应用。 CATIA V5 软件是一个 CAD/CAE/CAM 集成软件，它提供了功能强大且使用方 便的工程分析模块—Analysis& Simulation。利用该模块，只需定义类似工程实 际问题的载荷和约束， 就可以快速地实现基本的有限元分析。常用的功能包括单 个零件的有限元分析 GPS（创成式零件结构分析 Generative Part Structural Analysis ） 和 装 配 件 有 限 元 分 析 GAS(Generative Assembly Structural Analysis)。本章将先通过一个简单实例介绍 CATIA 有限元分析过程，然后较为 详细地配合实例阐述用 CATIA 软件进行有限元分析时的前处理、 求解计算、后处 理等相关方面的知识。
图 5-6b 选择四个底孔内表面
5 定义载荷(Loads) 点击 图标，施加 均布载荷 于零件的末端 表面 ，弹出图 5-7 所示 的 distributed force 定义对话框，选择末端表面，则对话框的 supports 栏内变 为 1 face，定义载荷数字大小为：X 方向-500N，Y 方向-250N，确定完成载荷定 义。
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目
录
第五章 工程分析...........................................................................................................................1 5.1 GPS 入门实例..................................................................................................................1 5.2 前处理（Preprocessing）........................................................................................... 6 5.2.1 网格划分（meshing parts）.................................................................................6 5.2.2 虚拟零件（Virtual Part）.....................................................................................7 5.2.3 定义约束（Restraints）..................................................................................... 10 5.2.4 定义载荷（Loads）........................................................................................... 13 5.2.5 类型组（Group）...............................................................................................15 5.3 求解和后处理（Computation & Post Processing）..................................................... 16 5.3.1 求解.....................................................................................................................16 5.3.2 后处理.................................................................................................................18 5.4 CATIA 的分析类型...................................................................................................... 21 5.4.1 Buckling Analysis（屈曲分析）........................................................................21 5.4.2 Frequency Analysis（频率分析）..................................................................... 23 5.4.3 Combined Case（组合分析案例）....................................................................23 5.4.4 Dynamic Response Case（动态响应分析）..................................................... 26 5.4.5 Static Constrained Analysis（静约束模态）..................................................... 28 5.5 装配件有限元分析 GAS 简介...................................................................................... 29 5.5.1 创建连接关系..................................................................................................... 29 5.5.2 创建连接特性..................................................................................................... 29 5.5.3 装配件分析实例................................................................................................. 32 5.6 汽车零件分析实例.......................................................................................................... 39 5.6.1 静态分析实例（连杆）..................................................................................... 39 5.6.2 模态分析实例（曲轴）..................................................................................... 46 5.7 本章小结..........................................................................................................................51
图 5-8a 计算对话框
图 5-8b 计算所需资源估算对话框
7 结果显示（visualize the results） CATIA 提供了丰富的图形化结果显示功能，用户可方便地调整至所偏好的方 式。此入门实例处仅以默认方式查看网格划分情况及应力应变图。 鼠标右键点击左侧模型树中的 ，在弹出的右键菜单
图 5-1 通过开始菜单获取分析模块
—Fra Baidu bibliotek—
图 5-2
分析类型选定&无材料警告对话框
2 指定材料 (material) 点击工具栏 图标来指定零件材料（默认状态工具栏可能有双箭头图标
存在， 这表示有些图标摆不开而被遮蔽，可以通过鼠标左键按住工具条并拖动重 新摆放来避免） ，系统可能弹出图 5-3 所示对话框，提示没有中文材料库，确定 即可；弹出图 5-4 所示对话框，先左键点击 Analysis Manager 模型树内 part1, 再点击材料库对话框内 Metal（金属材料）卡片下的 aluminium(铝)，确定完成 材料指定。