ProE Mechanica有限元分析入门教程

Pro/E Mechanica有限元分析入门教程一、进行Mechanica分析的步骤：1)建立几何模型:在Pro/ENGINEER中创建几何模型。

2)识别模型类型:将几何模型由Pro/ENGINEER导入Pro/MECHANICA中，此步需要用户确定模型的类型，默认的模型类型是实体模型。

我们为了减小模型规模、提高计算速度，一般用面的形式建模。

3)定义模型的材料属性。

包括材料、密度、弹性模量、泊松比等。

4)定义模型的约束。

5)定义模型的载荷。

6)有限元网格的划分：由Pro/MECHANICA中的Auto GEM(自动网格划分器)工具完成有限元网格的自动划分。

7)定义分析任务，运行分析。

8)根据设计变量计算需要的项目。

9)图形显示计算结果。

二、下面将上述每一步进行详解：1、在Pro/ENGINEER模块中完成结构几何模型后，单击“应用程序”→“Mechanica”,弹出下图所示窗口，点击Continue继续。

弹出下图，启用Mechanica Structure。

一定要记住不要勾选有限元模式前面的复选框，最后确定。

2、添加材料属性单击“材料”，进入下图对话框，选取“More”进入材料库，选取材料Name---------为材料的名称；References-----参照Part（Components）-----零件/组件/元件V olumes-------------------体积/容积/容量；Properties-------属性Material-----材料；点选后面的More就可以选择材料的类型Material Orientation------材料方向，金属材料或许不具有方向性，但是某些复合材料是纤维就具有方向性，可以根据需要进行设置方向及其转角。

点选OK，材料分配结束。

3、定义约束1）：位移约束点击，出现下图所示对话框，Name 约束名称Number of Set 约束集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Reference 施加约束时的参照，可以是surfaces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）等Coordinate System 选择坐标系，默认为全局坐标系Translation 平动约束（Free为自由，fixed为固定，Prescribed为指定范围）Rotation 旋转约束单位为度Individual--------------单独的、孤立的Surf Options----------面选项Part Boundary---------零件的选择。

点击OK结束。

2）：对称约束点击，出现下图所示对话框，Name 约束名称Number of Set 约束集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Type 约束类型有Mirror(镜像)和Cyclic(循环)对称两种类型Reference 施加约束时的参照，可以是surfaces（面）、curves（曲面）、points（点）等，点击OK结束。

4、定义载荷1）加载集中力或力矩，点击，出现Name 基本载荷工况名称Number of Set 载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Reference 施加载荷时的参照，可以是surfaces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）等Properties 选择坐标系，默认为全局坐标系Advanced 点击该按钮后，可以选择载荷的加载方式，可以加载载荷总值，也可以在每单位面积或点上加载；载荷的大小可以用函数来控制，使得载荷的施加非常方便。

Distribution-------分布Total Load------总载荷Force Per Unit Length---单位长度载荷At Point---载荷作用于一点Spatial Variation 空间变化Uniform--------均匀分布Function of Coordinates 使用函数分布Interpolated Point Loads 使用插值定义分布，在Surface Load中无此选项Force-------为力，Moment-------为力矩2）加载分布力，点击，出现Name 基本载荷工况名称Number of Set 载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Reference 施加载荷时的参照，只能选择surface（面）Advanced 点击该按钮后，可以选择载荷的加载方式。

可以均匀加载，可以用函数加载，也可以通过外部.fnf格式的文件加载Value----------为加载的值3）轴承载荷Name 基本载荷工况名称Number of Set 载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Bearing Hole--------Hole/Pin 为孔或销钉（注：圆孔不能够定义力矩）4）加载重力载荷，点击，出现下图对话框，Name 重力载荷名称Number of Set 载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Coordinate System 选择坐标系，默认为全局坐标系Acceleration 定义重力加速度方向及大小5）离心载荷Name 离心载荷名称Number of Set 载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称。

Rotation Origin and Coordinate System 旋转原点和坐标系的选择，默认为全局坐标系Angular Velocity 角速度大小及方向Angular Acceleration 角加速度方向及大小6）热载荷Name 离心载荷名称Number of Set 载荷集名称，点击New可以新建约束集的名称Reference Temperature 参照温度是模型未受力或自由状态时的环境温度。

5、定义idealizations1）：壳单元点击，弹出下图所示窗口，Name 壳单元名称Type Simple（简单）和Advanced高级两种类型，高级中可以定义材料方向Reference 定义壳单元时的参照Surfaces(面)Properties 属性Thickness为理想化的厚度Material 材料定义同材料分配一样。

2）：梁点击，弹出下图所示窗口Name 梁单元名称Type 默认为梁单元Reference 定义壳单元时的参照Point---Point 点到点Point—Surface 点到面Point-Edge 点到边Chain（Feature./pattern of Point）特征链Edge/Curve 边/曲线Point-Point pairs 点到点对Materials 梁单元的材料Properties 定义梁单元的Y轴方向Section 截面Orientation 方向Release 自由度限制Section右侧的More可以对截面进行编辑，使用截面定义对话框的Type下已有的形状并输入参数即可满足大多数的需要，特殊情况可以用草绘直接定义，Orientation使用此功能可以定义截面的Orientation Angle（旋转角度）及Beam与参照之间的Offsets（偏距）Shape Origin 图形原点Shear Center With respect to the beam action coordinator sys 修剪中心与活动的坐标系有关Release 自由度限制Translation 位移Rotation 旋转3）弹簧Name 弹簧名称Reference 参照，可以是Point-Point （点到点）Point--surfaces（点到面）、points---edges（点到边）Point-Point pair 点对等Type 类型有simple(简单)和advance(高级)及To ground（大地）Properties 为弹簧的属性Extensional stiffness 弹力系数。

Torsional Stiffness 扭力系数4）质点：在只考虑重力而可以忽略形状时，就使用Mass对模型进行简化在类型为Simple 时可以直接输入质量大小。

类型为Advance时，可以选取已定义的Mass属性或点击More按钮创建新的质量属性，可以定义惯性矩Moment of InertiaComponent 为元件/组件6、定义连接形式1）：连接形式点击，出现下图所示窗口Name 连接形式名称Type 连接类型有固结、自由、接触Reference 定义连接时的参照，可以是Surface---Surface（面和面）之间连接，也可以是Part---Part（零件和零件）之间连接2）：刚性区域点击，弹出下图所示窗口Reference定义连接时的参照，可以是Points（点）Edges/Curves（边和曲面）Surface（面）刚性区域可以模拟铰轴连接，代替ALGOR、ANSYS中杆梁组合模拟铰轴的形式。

3）焊接连接类型有End Welds端面焊接（通过选取两面创建）Surface—Surface 面到面Perime Welds周边焊接（选取两曲面及边线创建）Spot Welds 点焊缝（通过选取两曲面及点创建）Point为选取的点，Diameter为点焊的直径大小Material 为材质4）Weighted Link连接是一个内插约束元素，该元素将在一个单一来源节点上取得质量和载荷，然后再将它们分配到一个集中的目标节点上。

A、受力连接将以平衡的方式来分配质量和载荷，B、受力连接将帮助我们控制通过分配到目标结点全局群组上的自由分配C、受力连接将仅有一个来源点，该来源结点将跟随目标结点群组而运动。

Independent side 独立的边：参照，可以是surfaces（面）、edges/curves（边或曲面）、points（点）dependent side 依赖的边（Point 点）5）Contact Definition 接触连接即为：Surface-------Surface面与面的接触6）紧固件连接；紧固件（Fastener）连接将以加入两个组件来模仿螺栓或螺丝连接，使用紧固件连接可以在组件以载荷路径来模拟各个螺栓或螺丝所能载荷的量。

紧固件连接无法再有限元和Thermal模块中使用。

Reference：bolt （edges of holes ）螺钉（孔的边缘）Bolt (point of surface)面上的点Screw （edges of holes）螺丝钉（孔的边缘）Type ：Simple（简单）将使用指定的材料和轴直径来创建紧固件。

系统根据有关零件固定分离（即保证零件不互相贯穿）、旋转等不同的假设，以及单一的规格等所有紧固件的特征来开发的。