CAE基础培训教材
CAE基础知识介绍.ppt
1-2 应力的概念
弹性体内微小的平行六面体PABC，称为体素
PA=dx,PB=dy,PC=dz
每一个面上的应力 分解为一个正应力 和两个剪应力，分 别与三个坐标轴平 行
s 正应力 剪应力
图 1-4
1-2 应力的概念
s 正应力
为了表明这个正应力的作用面和作用方向，加
上一个角码，例如，正应力 s x是作用在垂直于x轴
体所有各点的位移都远小于物体的原有尺寸，因而应变和转角 都远小于1，这样，在考虑物体变形以后的平衡状态时，可以 用变形前的尺寸来代替变形后的尺寸，而不致有显著的误差； 并且，在考虑物体的变形时，应变和转角的平方项或乘积项都 可以略去不计，这就使得弹性力学中的微分方程都成为线性方 程。
1-2 应力的概念
弹性力学中关于材料性质的假定
(1) 物体是连续的，亦即物体整个体积内部被组成这种物体
的介质填满，不留任何空隙。这样，物体内的一些物理量，如 应力、应变、位移等等才可以用座标的连续函数来表示。
(2) 物体是完全弹性的，亦即当使物体产生变形的外力被除
去以后，物体能够完全恢复原形，而不留任何残余变形。这样， 当温度不变时，物体在任一瞬时的形状完全决定于它在这一瞬 时所受的外力，与它过去的受力情况无关。
作用于弹性体的外力(或称荷载)可能有两种： 表面力，是分布于物体表面的力，如静水
压力，一物体与另一物体之间的接触压力等。 单位面积上的表面力通常分解为平行于座标轴 的三个成分， 用记号 、、 来表示。
体力，是分布于物体体积内的外力，如重 力、磁力、惯性力等。单位体积内的体力亦可 分解为三个成分，用记号X、Y、Z表示。 弹性体受外力以后，其内部将产生应力。
总之，弹性力学与材料力学既有联系又有区别。 它们都同属于固体力学领域，但弹性力学比材料力学， 研究的对象更普遍，分析的方法更严密，研究的结果
机械CADCAE技术基础教材第一章绪论
主模型方法
设计者调用 特征库的特征进 行产品特征建模. 尽可能地将以后 各种应用(如分析、 加工等）所要用 到的特征信息输 入.
aaa_01_fea.prt
结构和运动学、动 力学分析模型
aaa_01_dwg.prt 绘图模型 aaa_assm.prt
aaa_01-asm.prt 装配模型
aaa_01_nc.prt 数控加工模型
管理和销售
对成本的影响 所需的工时成本
一. 机械CAD/CAE技术概述
1.2 产品生产过程与CAX过程链
市
产品设计
工艺设计
加工、装配
产
场 需 求
任概结工 务念构程 规设设分 划计计析
毛工 工 坯序 装 设设 设 计计 计
N 加N 检 装
C 编 程
工 仿 真
C 加验 工
配
品
CAD、CAE、 RE、 RPM
结合装备/产品研制和工程建设，开发以创新 设计、敏捷制造和协同管理为主要内容的数字 化综合集成技术，突破多业务、多系统、多企 业综合集成技术难点，建立数字化综合与协同 能力平台。
三. 机械CAD/CAE系统结构
CAD/CAE集成的实现需要建立一个以集成产 品模型技术、多学科综合优化技术、建模与仿真技 术为技术核心，由一系列软件工具和软件子系统组 成的软件套件和解决方案集成一体，以高性能的计 算机和网络数据库系统支撑，在数据、过程、应用 三个层面实现集成与协同的机械产品开发平台。
CAPP
CAT 、CAM CAT
一. 机械CAD/CAE技术概述
1. 3 机械CAD/CAE概念
通过计算机及图形输入/输出设备进行机械产品的交互 设计建立产品的数字模型，并在统一的产品数字模型 下进行结构的计算分析、性能仿真、优化设计、自动 绘图等支持机械产品开发的计算机辅助设计、分析的 理论、方法与工具等各相关技术的总称。
CAE入门资料 -第一部分 总体概览
第一部 CAE总体概貌第1部 CAE总体概貌第一部分是作为进入有限元法内容前的准备，讲述了在设计时CAE所处的地位，考虑的方法，在设计时怎样来利用CAE，以及讲述了它的历史背景和有关的预备知识。
对于立即想进入有限元法的读者可以跳过这一章，但是建议你不妨以后回过头来再把这一章读一读。
被认为像黑匣子（BLACK BOX）一样的有限元法，让我们现在一点点地走近它吧。
对于想了解CAE可以用在什么场合什么地方的读者请阅读这一章。
对于想了解应力，固有频率和屈曲是怎么回事的读者也请阅读这一章。
本书对“CAE”这个术语仅指用有限元法对结构进行分析而言。
利用CAE所进行分析的范围是很广泛的。
这里我们从中选取使用频率比较高的结构分析作为例子。
所取的范围是应力分析，屈曲分析和固有震动分析。
本教材第二部分将会详细地说明它的模型化过程以及评价过程。
并且我们将用身边的例子反复地来说明怎样的现象可用CAE来求解，怎样的场合可用CAE来分析。
同时对有关的专用术语的概念也进行了说明。
应力分析和应力1．应力分析和应力●应力是什么？对一个产品或结构施加载荷的话，结构在变形的同时其内部会产生应力和应变。
对橡皮绳，吊鱼竿或者弓等等，施加一个力，就能非常清楚地看到它的变形，而一般的产品和结构，大多数是用铁和铝等等硬性材料制成的，变形非常小，用肉眼来确认它的变形就很困难了。
橡皮绳的伸缩 弦的震动 吊鱼竿的弯曲第一部 CAE总体概貌应力是结构对载荷抵抗所产生的力。
用单位面积的力来表示。
此应力是判断产品与结构破坏（损坏）与否的重要指标。
应力=载荷/剖面面积，载荷除以剖面面积得到应力。
应力小的时候在材料内部生成的抵抗力也小，不足以破坏材料。
因为应力一大，就要损坏物体，所以设计时不能使应力大于某个值。
为此，在事前，有必要知道应力的数值。
●这些地方可用到应力分析！装调味品的塑料袋和水果袋都留有切口，从缺口处就很容易撕开袋子。
有切口的袋子比没有切口的袋子要远远地容易撕开，这是在日常生活中常有的经验。
第1讲CAE总体概貌-专业性_培训课件
每个单元满 足连续条件
节点跨单元 的连续性
从能量原理出 发建立起整体
控制方程
求解线性代数方程 组得到结构的位移
场以及应力场等
3.有限元法提出：首先是从航空结构设计中提出来的。
4.有限元法起源：可以追朔到20世纪50年代。
美国波音公司的J·Turner 英国伦敦大学的J.H.Argyris
结构矩阵分析方法 运算手段电子计算机
由于有限元通用程
年
NASTRAN
序使用方便、计算精度
代 ASKA高，其计算结果已为初 ADINA 期 SAP
各类工业产品设计和性 能分析的可靠依据。
MARC
数值模拟技术通过计算机程序 在工程中得到广泛的应用。
2. 现代设计方法
减少设计与 制造费用
概念设计 实体模型 有限元分析 优化设计
草图设计 制造
Clough教授所 作的杰出贡献
Zienkiewicz教授则被誉为解决难题的能手。 和他齐名的美国J.T.Odne教授、R.L.Taylor教 授以及卡学璜教授等都是从工程界出身。
这也正好说明有限元法是 工程和数学相结合的产物
历史典故 1
结构分析的有限元方法是由一批学术界和工 业界的研究者在二十世纪50年代到二十世纪60年 代创立的。
有限元分析理论己有100多年的历史，是悬索 桥和蒸汽锅炉进行手算评核的基础。
历史典故 2
早期ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS 最早是在1970年发布的，运行在价格为＄1,000,000的 CDC、由Univac和IBM生产的计算机上，它们的处 理能力远远落后于今天的PC机，一台奔腾PC机在几 分钟内可求解5000×5000的矩阵系统，而过去则需要 几天时间。
2024版NVHCAEANSA初级培训教程(一)
04
主界面
建模模块
包括菜单栏、工具栏、模型树、 属性窗口等部分，提供全面的 建模、分析和后处理功能。
支持多种CAD数据格式导入， 提供丰富的几何创建和编辑工 具，实现快速高效的建模。
分析模块
集成多种求解器，支持结构、 流体、电磁等多物理场据处 理工具，支持云图、矢量图、 动画等多种展示方式。
后处理操作指南
01
02
03
04
结果查看
支持云图、矢量图等多种结果 展示方式，直观呈现仿真结果。
数据处理
提供数据提取、统计、对比等 功能，方便用户对仿真结果进
行深入分析。
动画演示
支持仿真结果的动画演示，动 态展示结构变形、流体流动等
过程。
报告生成
可将仿真结果导出为报告文件， 便于用户进行交流和汇报。
05
案例分析与实践操作
案例一：车内噪声分析与优化
噪声来源识别
通过实验测试和数据分析，确定 车内噪声的主要来源，如发动机、
传动系统、风噪等。
噪声传递路径分析
利用ANSA软件建立车辆模型， 分析噪声在车内的传递路径，找 出关键传递点和薄弱环节。
降噪措施制定
根据分析结果，制定相应的降噪 措施，如改进隔音材料、优化车 身结构、调整发动机悬置等。
NVHCAEANSA初级培训教程 (一)
目
CONTENCT
录
• 引言 • NVH基础知识 • CAE分析在NVH中应用 • ANSA软件操作指南 • 案例分析与实践操作 • 总结与展望
01
引言
培训目的和背景
培训目的
本培训旨在向学员提供NVHCAEANSA领域的基础知识和技能，帮 助他们了解并掌握相关概念、原理和应用。
CAE培训2[1]
![CAE培训2[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/1cd6d0fe284ac850ad024274.png)
因而可断定：发动机的二阶、四阶激励分别将第8、11阶整车模态 激发出来是造成怠速时整车共振的主要原因。
CAE培训2[1]
在发动机以额定转速运转时的主要激振频率76.7Hz、153.4Hz附近， 未出现整车模态。但是固有频率分别为73.16Hz、 152.15Hz 、 155.03Hz、158.57Hz的几阶局部模态应引起注意，这些模态振型中， 车架上发动机安装位置的振动幅度也较大，在发动机工作在额定转
龙对车外内噪声指标很重视。
苏州金龙客车减振降噪项目
内容：
利用CAE技 术 1、建立6795型客车整车动态性能分析模型和声学分析模型；
2、对客车整车结构进行动态性能分析（针对发动机激励）； 3、对车内结构辐射声场进行计算和分析（边界元法和有限元法）。
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CAE培训2[1]
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20～100Hz，步长为2Hz。
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谐响应计算结果 （1）发动机竖向激振谐响应计算结果
22Hz时地板振动位移云图
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实部
虚部
CAE培训2[1]
发动机竖向激励下各考察节点位移幅频图
46228 —— 驾驶员座椅处节点
47716 —— 中部座椅处节点
46098 —— 尾部座椅处节点
23.55
车身竖向一阶弯曲，车架竖向一阶弯曲
32.89
车身竖向一阶弯曲，车架竖向二阶弯曲
40.60
车身竖向二阶弯曲，车架竖向二阶弯曲
47.45
车身竖向弯扭组合，车架纵向扭转振动
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CAE培训2[1]
第7阶
第11阶
第8阶
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第9阶
CAE基础第1部
应用篇 CAE 的应用这部份是对有关的 CAE 进一步深入学习作为目的而作的。
对于理解不了的地方，跳过去不读也行。
在进一步积累经验的基础上，再来挑战阅读这部份的应用编时，就会觉得有许 多确实对自己的业务是很有用的内容，从而提起了兴趣。
“1.结构模型和单元选择”，是对有关有限元分析的模型化处理进行整理和补 充。
“2.材料力学和有限元法”，包含了入门编第 2 部分的补充部份的内容，也稍 微论述了关于材料力学和有限元法之间的关系。
“3.较专门的分析”，叙述了有关入门编第 2 部没有说到的各种分析。
1.单元选择的方针在第 2 部分中所举的铁塔和电车的例子中已经说明了什么样的情况使用什么样的单元好。
根据实际 CAE 分析程序手册，有许多种类的单元，最初也许不能判断使用哪个为好。
但是不知道全部单元的使用方法就不能使用 CAE，也不是这回事。
如果使用作为基本单元的梁单元、 板单元，实体单元这三种单元的话，大部份场合就能应付了。
以下，给合入门编第 2 部分的内容，简要将单元选择的标准列于下表中：＜单元以及所适用结构的关连图＞△和▲是入门编的第 2 部分 1.根据 CAE 的分析目的和各种结构模型的〖视点变更〗模型化考虑的方 法这一部分。
△求缺口处，板厚变化处等细节部分的应力场合以及评价应力集中场合的模型化处理。
▲：没有必要详细求解应力的部分用近似分析模型来简化的场合。
节约自由度场合。
绝大多数结构能够用梁单元、板单元、实体单元分 析。
2.梁单元和框架结构框架结构是梁、柱、筋相交组合成的结构，一般用梁单元这样一维线性单元来作模型化处理。
梁单元大抵可分为 2 种类，杆单元（不传递转动力矩的仅有轴向刚度的单元）和梁单元（具有传递转 动力矩的具有弯曲刚度的单元） 。
一般把不传递转动的构件称为杆，传递转动的构件称为框架，梁单元是这些模型化的一 维单元的总称。
项 目 结 合 部 的 图 像 特 一般具有轴刚度和扭转刚度 征 一般具有弯曲刚度、轴刚度、剪切刚度、 扭转刚度。
CAE培训学习教程
模态分析 ——用于计算结构的固 有
频率和模态。
谱分析 ——是模态分析的扩展， 用
于计算由于随机振动引起的结构
位
第23页/共45页
一、 CAE与FEM
谐波分析 —— 确定线性结构对随 时
间按正弦曲线变化的载荷的响应.
瞬态分析 —— 确定结构对随时间 任
意变化的载荷的响应. 可以考虑 与静
有限元模型
第4页/共45页
一、 CAE与FEM
载荷 约束
节点: 空间中的坐标位置，具有一定自由度和 存在相互物理作用。
单元: 一组节点自由度间相互作用的数值、矩阵 描述（称为刚度或系数矩阵)。单元有线、 面或实体以及二维或三维的单元等种类。
有限元模型由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连 接，并承受一定载荷和约束。
一、 CAE与FEM
CAE
FEM
BEM
SEA
MB
第2页/共45页
一、 CAE与FEM
2、FEM概念
Finite Element Method, 即有限单元法。是对物理现象 （几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。通 定义 过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个 未知量。
历史典故
弹性部件 杆、梁狭长件
薄壳部件 所有分析对象
流体单元
空气、水
… …
第13页/共45页
一、 CAE与FEM
： 单元选择准则
准则
• 在结构分析中，结构的应力状态决定单元类型的选择。 • 选择维数最低的单元去获得预期的结果 (尽量做到能选择点而不
选择线，能选择线而不选择平面，能选择平面而不选择壳，能 选择壳而不选择三维实体). • 对于复杂结构，应当考虑建立两个或者更多的不同复杂程度的 模型。你可以建立简单模型，对结构承载状态或采用不同分析 选项作实验性探讨。 • 在许多情况下，相同的网格划分，采用更高阶类型的单元可以 得到更好的计算结果，但计算时间会增加。
CAE培训教程
RLTFLG: 是否包含壳单元合成应力
ENGFLG: 是否包含壳单元能量密度和厚度 CMPFLG: 输出各向同性和各向异性材料应力应变
IEVERP: 选择1每一个状态输出一个显示文件 BEAMIP: 输出梁单元积分点
DCOMP: 对刚性墙的数据压缩
SHGE: 输出壳单元沙漏能密度
STSSZ: 输出壳单元时间步，质量等
3.2 常见问题解决
运算内存不足增加内存
rigid零件中的节点或单元不可重复定义为rigid link等rigid元素
DYNA运算过程中问题多种多样，更多问题及解决方案详见附件
4. CAE后处理（LS-PREPOST）
4.1 界面及功能简介
下拉菜单
图形窗口
主菜单
热键按钮
命令解释及执行界面
动画控制按钮
网格划分完成后，通过qualityindex进行网格质量检查，可通过调整相关项目对劣质网格 进行优化修正
2.3 hypermesh网格划分
通过check elements(F10),可对网格各项参数进行检查统计
网格质量控制技巧： 网格质量很大程度上取决于几何清理的质量，几何清理过程中要兼顾实体特征和网格质量 对几何特征进行块的划分，相对规则的块更有利于得到高质量的网格，同时在网格生成过 程中要对节点密度和网格类型进行灵活的调整
沙漏控制设置：此选项可用于调节沙漏较大的问题 IHQ: 总体附加刚度或黏性阻尼方式选项 1 标准的DYNA模型 QH: 沙漏能系数，超过0.15会导致计算不稳定
输出控制设置： NPOPT: 输出抑制选项 0不抑制 1抑制 NEECHO: 抑制选项只要针对节点而言 NREFUP: beam单元的参考节点坐标是否更新0不更新1更新 IACCOP: 从时间历程和节点速度得到平均加速度 OPIFS: 输出接触文件时间间隔 IPNINT: 输出第一次循环所有单元的初始时间步长 IKEDIT/IFUSH
CAE基础培训公开课获奖课件
Create Wire
Create Wire旳措施依次为：Planar、Point to Point和Spline。
现以Planar为例阐明怎样Create Wire： 1、选择草绘平面 2、为草绘平面定向 3、草绘Wire
Introduction to ABAQUS/CAE
2 选择已划好网格旳Part 1
3
Introduction to ABAQUS/CAE
errors数确保为0， warnings数量越少越好。
3、3、特特征征设设置置 ProPpreortpyerty
Introduction to ABAQUS/CAE
特征设置
Property模块专有
特征修改、删除等，极少用到 Partition已讲，见Mesh部分 基准点、线、面及坐标系等
T (103kg)
1bf s2/in
s
s
MPa mJ (10-3J)
t/mm3 mm/s2
psi in 1bf 1bf s2/in4
Introduction to ABAQUS/CAE
分析流程
1、几何建模 Part 2、划分网格 Mesh 3、特征设置 Property 4、建立装配体 Assembly 5、定义分析步 Step 6、相互作用 Interaction 7、载荷边界 Load 8、提交运算 Job 9、后处理 Visualization
Abaqus基础培训
Introduction to ABAQUS/CAE
• ABAQUS早年属于美国HKS企业 旳产品，于2023年代中期卖给了 达索企业，该软件又被称为达 SIMULIA。Abaqus/standard：
cae方面的好书
cae方面的好书全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：CAE（剑桥英语高级证书）是全球范围内广泛认可的英语考试之一，备受许多学生和职场人士的青睐。
为了帮助考生顺利通过CAE考试，一本优秀的CAE备考书是必不可少的学习资料。
下面将介绍几本常见的CAE备考书，以供大家参考选择。
首先要推荐的是《Objective First Certificate》系列教材。
该系列教材涵盖了CAE考试所需的各项技能，包括听力、口语、阅读、写作等，内容丰富、练习题量大，适合广大考生使用。
该教材内容生动有趣，贴近考试题型，能够有效提高考生的备考效率。
另一本经典的CAE备考书是《Complete Advanced》。
这本教材详细介绍了CAE考试的考试要点和技巧，帮助考生全面了解考试内容和应试技巧。
该教材提供了大量的练习题，让考生在熟悉考试形式的能够有效提高自己的英语水平。
除了以上几本备考书外，考生还可以根据自己的实际情况选择其他CAE备考书，比如《Cambridge English: Advanced Practice Tests》、《Advanced Expert CAE》等。
不同的教材有不同的特点和重点，考生可以根据自己的学习需求和学习方式选择适合自己的备考书。
选择一本适合自己的CAE备考书对于通过CAE考试是非常重要的。
考生可以根据自己的学习需求和学习方式，选择一本系统全面、题量充足、贴近考试的备考书进行备考，相信通过认真学习和练习，一定能够成功通过CAE考试。
祝愿所有备考CAE的考生顺利通过考试，取得优异成绩！第二篇示例：CAE(Cambridge English Advanced)是剑桥英语考试中的高级水平的考试，对英语学习者来说，通过CAE考试可以证明他们具备高级水平的英语能力。
选择一本好的CAE相关的书籍进行学习是非常重要的。
下面我们就来介绍一些关于CAE方面的好书。
首先推荐的是剑桥出版社的《Official Cambridge Guide to CAE》系列。
有限元CAE入门资料
CAE 入门资料目录目录 (i)第1 部CAE总体概貌 (1)1．应力分析和应力 (2)●应力是什么？ (2)●这些地方可用到应力分析！ (3)●变形不能忽视！ (3)●在此时要用应力分析！ (4)●灵活应用应力分析的例子！ (6)2 屈曲分析和屈曲载荷.屈曲模态 (8)●什么是屈曲？ (8)●柱的屈曲 (9)●压力和屈曲载荷的关系 (9)●屈曲模态 (10)●欧拉屈曲 (11)●平板的屈曲 (11)●这时要用到屈曲分析 (13)第2 部CAE基础 (15)1．CAE分析的目的及各种各样的结构模型 (16)1.1铁塔（组合框架结构的例子） (16)●观察位置和模型化 (17)●从远处眺望铁塔 (18)●稍微靠近点眺望铁塔 (19)●再走近一点眺望铁塔 (20)●再更近一点眺望铁塔 (21)1.2电车（板架结构的例子） (22)●考虑电车（板架结构）的模型化 (22)●遥远处眺望电车 (23)●从近处眺望电车 (24)●考虑载荷的模型化 (24)●再更近一点来观察电车 (26)1.3火箭（壳结构例子） (27)●火箭的模型化 (27)●从远处来眺望火箭 (27)●在近处眺望火箭 (29)●再近一点眺望火箭 (29)1.4活塞（实体形状的例子） (30)2．「弹簧模型」和有限元法 (33)●弹簧的行为和[弹簧模型] (33)●弹簧的自由度 (36)●约束决定问题 (40)●约束，就是消灭自由度 (41)●多个弹簧和[弹簧模型]的合成 (41)●弹簧和模型化的具体步骤 (42)●圆棒和[弹簧模型] (48)●变截面圆棒和[弹簧模型] (50)●变截面圆棒和有限元模型 (51)3．有限元法分析的实例 (56)●从身边的例子开始 (56)●分析目的要明确 (56)●结构A，根据约束条件来作模型化 (57)3.1［梁单元］和有限元模型 (58)●目的之1：［想知道构件的弯曲变形......］ (58)●由几何模型生成单元节点 (59)●单元类型和单元特性 (60)●梁单元的特点 (60)●单元特性和材料的特性为什么是必须的？ (61)●具体来算算梁单元的剖面特性 (62)●弹性材料的重要“E、V、G”三角关系！ (63)●约束条件和结构A的模型化 (64)●自由端的载荷模型化 (65)●执行分析 (66)●显示构件的变形 (66)●反力的应用 (68)3.2［2 维单元］和有限元模型 (69)●目的之2：［想知道构件的强度......］.. (69)●由3 维形状出发进行无板厚的模型化处理！ (70)●分析的目的就是求2 维应力状态！ (71)●设置板厚 (74)●结构A作为边界条件进行模型化处理 (75)●约束掉不起作用的自由度 (76)●把载荷分到多个节点上去 (77)●执行分析 (79)●用应力来评价强度 (80)●显示应力的功能 (82)3.3［3 维单元］和有限元模型 (83)●制作步骤 (84)●将构件照原样进行划分 (85)●［3 维单元］求3 维应力状态 (86)●没有必要设置单元特性 (86)●把结构A作为边界条件进行模型化处理 (87)●无用的自由度约束掉 (88)●载荷的模型化很简单 (89)●执行分析 (90)●那么，结果呢？ (91)4．屈曲分析和特征值分析 (93)●屈曲分析载荷设置是关键 (94)●特征值分析一定要有质量 (94)5．试试看分析一下 (96)5.1应力分析 (96)5.2屈曲分析 (97)5.3特征值分析 (98)第3 部应用篇CAE的应用 (100)1．结构模型和单元选择 (101)1．单元选择的方针 (101)2．梁单元和框架结构 (102)2.1 杆单元 (103)2.2 梁单元（框架） (103)2.3 杆单元.梁单元的剖面特性和单元坐标 (104)3．板单元 (105)3.1 板单元和单元坐标 (107)4．实体单元和三维结构 (108)4.1实体单元 (109)4.2板单元和实体单元的种类 (110)5．板单元、实体单元和轴对称结构 (111)6．1 阶单元和2 阶单元 (112)7．刚体（Rigid）单元 (113)8．质量单元 (114)9．良好的单元划分 (114)(1)单元划分的大小 (114)(2)二维单元 (115)(3)单元的分割类型 (116)(4)单元的长宽比（形状比） (116)(5)实体单元 (117)(6)其它单元划分形状上的注意事项 (117)10．材料物理特性的输入 (119)11．单元自动生成后的检查 (120)(1)重节点的合并 (120)(2)重新编号 (121)(3)单元的重复定义 (121)(4)扭曲单元的修改 (121)(5)单元正反面的调整 (122)12．单元和自由度 (122)13.约束条件 (124)13.1 约束给定的方法和分类 (124)14.输入载荷 (125)15.复合结构的例子（实体单元和梁单元、板单元的结合） (126)16.单元输出 (128)17.分析时必要的输入项目 (128)2．材料力学和有限元法 (129)2.1载荷与位移 (129)2.2载荷（load） (130)2.3应力(stress) (132)(1)应力的定义 (132)(2)应力的种类 (133)2.4应变(strain)和位移(displacement) (135)2.5应力和应变的关系 (136)2.6弹性模量 (138)2.7构件的种类 (140)2.8容许应力和安全系数 (140)(1)设计时应考虑的因素 (141)(2)为了产品不会损坏 (141)(3)基于容许应力和安全系数的设计方法 (142)(4)为使产品不会屈曲 (143)(5)为使产品不会疲劳破坏 (143)(6)为使产品不产生共振 (143)(7)为使产品变形而不造成坏影响 (143)2.9有限元法的理论 (144)(1)有限元法的理论 (144)(2)看不见的有限元的内容 (144)3．较专门的分析 (146)3.1局部分析和应力集中 (146)3.1.1分析的特征 (146)3.1.2局部分析的实行 (147)3.1.3 模型化 (149)3.1.4 输出和评价 (150)3.2具有对称性结构的分析 (150)3.2.1分析特征 (151)3.2.2 模型化 (151)3.2.3其它对称模型 (156)3.2.4输出和评价 (158)3.3大规模结构的分析 (158)3.4热应力分析 (159)3.4.1分析特征 (159)3.4.2分析的实行 (160)3.4.3 模型化 (161)3.4.4 输出和评价 (162)3.5振动响应分析 (163)3.5.1分析的特征 (163)3.5.2分析执行 (164)3.5.3 模型化 (165)3.5.4 输出和评价 (167)3.6大变形分析和屈曲 (167)(1)概要 (167)(2)执行 (168)(3)必须进行大变形分析的例子 (169)3.7接触和磨擦 (169)(1)概要 (169)(2)接触单元 (170)3.8弹塑性分析 (171)(2)执行 (172)3.9蠕变分析 (172)(1)概要 (172)(2)执行 (173)3.10超弹性分析 (173)(1)概要 (173)(2)执行 (174)3.11非线性分析的一般注意事项 (174)第一部CAE 总体概貌第1 部CAE 总体概貌第一部分是作为进入有限元法内容前的准备，讲述了在设计时 CAE 所处的地位，考虑的方法，在设计时怎样来利用 CAE，以及讲述了它的历史背景和有关的预备知识。
模具CAE的应用基础培训课件(共64张PPT)
三维冷却分析的步骤：
〔1〕塑件造型；
〔2〕冷却线路造型； 〔3〕运行分析程序； 〔4〕显示分析结果，进行评价；
〔5〕修改冷却线路或者改变冷却液温度和流量； 〔6〕重新运行分析程序，优化结果。
培训专用
计算步骤
前置处理
工艺参数设置 分析计算 后置处理
培训专用
前置处理
所谓前置处理是指在进行计算机辅助分析之前所要 做的数据准备，如分析对象的计算机辅助造型、有 限元网格的划分，以及初始数据设置。
培训专用
材料和注塑工艺分析
在注塑成型分析中同时可以进行塑料材料和
注塑工艺的分析。对于熔体充填不理想的情况，
可以重新选择适宜的注塑材料，如流动性能的提
高等。此外可以修改注塑的工艺，由此为模具的
试模和制品的生产提供指导性的意见。
培训专用
4.3 注塑模具CAE软件的组成局部
数据库 常用的一些注塑模流动模拟分析软件如
4 模具CAE的应用根底
本章内容：介绍CAE技术在注塑模具分析以
及覆盖件模具分析中的应用知识
培训专用
塑料成型分析的优点
对注塑流动、保压、冷却等注塑成型过程进行数 值模拟、可视化动态显示以及统计计算。
使得模具制造之前，预测模具设计和成型条件对产 品地影响，发现可能出现的缺陷，为判断模具设计 条件是否合理提供科学的依据。
场、速度场、温度场、应力场等的瞬态图及动画 显示。模具设计人员根据这些图表和数据，判断 模具设计是否合理，并进行修改。
培训专用
4.4 注塑成型分析的一般流程
材料库
选择材料 材料文件
塑件库 编辑模型 网格文件
工艺库 选择工艺 工艺文件
分析
流动分析 流动分析
CAE概念培训ppt课件
刚度
白车身刚度：弯扭刚度 开闭件刚度：弯扭刚度，垂向刚度（车门）
强度
白车身强度：驱动，制动，转向，上下冲击，单轮冲击等。 悬架关键件强度：驱动，制动，转向，上下冲击，单轮冲击
等。
模态
白车身自由模态 开闭件自由模态 悬架关键件自由模态。
碰撞
整车前碰
碰撞
侧碰
碰撞
后碰
碰撞
结构几个基本术语
刚度、强度、模态要求
平滑刚度设计 等强度设计 高频设计
有限元简介
有限元方法 有限元分析步骤
有限元简介
有限元方法
有限元方法也叫“有限单元法”或“有限元素法”， 英文是：“Finite Element Method”。这种方法最 初起源于结构分析，由结构力学的位移法发展而来。
沟通
有限元简介
有限元分析过程
后处理 物理量分布规律的显示 分析结果的变换处理 各种曲线及图表的生成与绘制
有限元简介
有限元分析过程
后处理
后处理的目的在于分析计算模型是否合理，提出结论。 用可视化方法（等值线、等值面、色块图）分析计算结 果，包括位移、应力、应变、温度等； 最大最小值分析； 特殊部位分析。
结论
刚度、强度、模态 有限元：分片逼近 项目组提供：材料参数、工况
-0.3000
-0.4000
-0.5000
测点至前轴距离（mm）
结构几个基本术语
强度概念
强度：抗破坏（断裂或明显塑性变形），看应力
高强度钢板、低强度钢板都是钢板，基本特征没有 变，变的是能够胜任的场合。
结构几个基本术语
模态概念
模态：固有频率及振动形式
为基于白车身动态特性的设计开发提供参考依据。
CAE基础培训(最全)ppt课件
14
有限元分析流程
明确分析问题的类型： 1.研究对象分为：静态结构分析，动态分析。 2.研究问题分为线性问题，非线性问题 3.按物理场分：结构（固体）、流体、电磁、温度场等
15
前处理
几何 网格 单元 装配 材料 约束
求解
模态 刚度 强度 碰撞 冲击 耦合
后处理
位移 应力 应变 能量 振型
优化
11
12
有限元分析的基本概念： 有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）的基本 概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将 求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成， 对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然 后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条 件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是 近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于 大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算 精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有 效的工程分析手段
3
核心思想： CAE系统的核心思想是结构的离散化，即将实际结构 离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理 性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度 的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决 很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂 问题。
4
功能作用： 1.增加设计功能，借助计算机分析计算，确保产品设计的 合理性，减少设计成本； 2.缩短设计和分析的循环周期； 3. CAE分析起到的“虚拟样机”作用在很大程度上替代了 传统设计中资源消耗极大的“物理样机验证设计”过程， 虚拟样机作用能预测产品在整个生命周期内的可靠性； 4.采用优化设计，找出产品设计最佳方案，降低材料的 消耗或成本； 5.在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题； 6.模拟各种试验方案，减少试验时间和经费； 7.进行机械事故分析，查找事故原因。
CAE培训课件三.doc
一、材料力学的基础知识工程结构或机械的各组成部分，如建筑物的梁和柱、机床的轴，统称为构件。
当工程结构或机械工作时，构件将受到载荷的作用，为保证工程结构或机械的正常工作，构件应有足够的能力负担起应当承受的载荷。
因此，它应当满足以下的要求：1）强度的要求在规定载荷作用下构件当然不应破坏。
例如，冲床的曲轴不可折断，储气罐不应爆破。
强度要求就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。
2）刚度要求在载荷作用下，构年即使有足够的强度，但若变形过大仍不能正常工作，例如，若齿轮轴变形过大，将造成齿轮和轴承不均匀磨损，引起噪音。
机床主轴变形过大，将影响加工精度。
刚度要求就是指构件应有足够的抵抗变形的能力。
3）稳定性要求有些受压力作用的细长杆，如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等，应始终维持原有的直线平衡形态，保证不被压弯。
稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
若构件的横截面尺寸不足或形状不合理，或材料选用不当，将不能满足上述要求，从而不能保证工程结构和机械的安全工作。
相反，也不应不恰当地加大横截面尺寸或选用优质材料，这虽满足了上述要求，却多使用了材料和增加了成本，造成浪费。
材料力学的任务就是保证在满足强度、刚度和稳定性的要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。
1. 1基本概念1.1.1载荷（load）也称为力、外力、负荷等，可以分成如下所示的各种类型:1）根据构件内生成的应力来分类:拉伸载荷，压缩载荷，弯曲载荷，剪切载荷，扭转载荷。
2）采用理论公式的载荷分类：轴向力(N)、横向载荷(N)、弯矩(N·m)、扭矩(N·m)3）按载荷的分布状态分类：分布载荷（均匀分布和任意分布）集中载荷（分布载荷的范围相对狭隘情况下的近似）4）给予坐标的一点的载荷分类（在有限元法中这样的表示很多）：Fx、Fy、Fz、Mx、My、MzFx——为x 轴方向上的载荷；Mx——为绕x 轴转的弯矩载荷5）由加在构件上的载荷的变化形式分类：静载荷（不随时间变化的载荷）图1.1动载荷（不规则载荷、周期载荷、正弦波载荷、冲击载荷）图1.26）由载荷的作用位置来分类：表面力（作用于表面的载荷）物体力（作用于物体体积或质量的载荷，以加速度载荷为代表）7）由载荷的原因来分类：自重、压力载荷、水头压力、浮力、系留力、离心力载荷。
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前处理
几何 网格 单元 装配 材料 约束
求解
模态 刚度 强度 碰撞 冲击 耦合
后处理
位移 应力 应变 能量 振型
优化
结构 尺寸 连接 材料
报告
背景 模型 云图 曲线 建议
CAE 分析实例
CAE 分析实例
CAE 分析实例
CAE报告解读
CAE角色及总结
“工程是一种近似对 而不是完全错的艺术”
CAE分支-NVH
NVH分析主要涉及: 整车或零部件的振动、噪声等 求解软件主要包括: Nastran, Sysnoise, Actran等
CAE分支-流场分析
流场分析主要涉及: 整车的外流场(风阻)、空调的除霜风道、乘客 舱流场及温度场、散热器、冷凝器、风扇热交换零件的流场、整 车密封性等。
CFD软件主要包括: Fluent, CFX, STAR-CD等，也即计算流体力学。
CAE分支-热、固耦合分析
耦合分析主要涉及: 零部件在复杂环境(温度、外力等综合条件)的 结果性能
求解软件主要包括: ABAQUS，ANSYS等
CAE分支-成型分析
成型分析主要涉及: 注塑成型分析，冲压成型分析，铸造成型分 析等等。
求解软件主要包括: ADAMS， Recydn，CATIA，UG
CAE分支-结构及疲劳
结构疲劳分析主要涉及: 零部件的刚度、强度、模态、疲劳耐久 等。
求解软件主要包括: Nastran, ABAQUS, Hyperworks , Fe-safe, Fatigue等，也即隐式算法（低速）。
CAE分支-碰撞
软件主要包括: Moldflow, Dynaform, MAGMA
CAE概念
CAE， Computer Aided Engineering，计算机辅助工程，指 用计算机辅助求解分析复杂工程和产品的结构力学性能， 以及优化结构性能等。而CAE软件可作静态结构分析，动态 分析；研究线性、非线性内容
CAE 分支(汽车行业) CAE 概念 CAE 理论基础 CAE 分析流程 CAE 分析实例 CAE 报告解读 CAE 角色及总结 Q&A CATIA 中CAE 分析演示
CAE分支-运动及动力学
运动及动力学分析主要涉及: 运动件的干涉校核和动力学分析， 悬架或底盘系统的操作稳定性等
指引方向
化验分析
识别问题
开具处方
Q&A
Thank you very much!
CATIA 中CAE分析演示
追求人生的美好!
我们的共同目标!
与CAD(Design)， CAM(Manufacture)对应 CAE，借助现代计算机（硬件及软件），对工程问题做合理、
简单化的模拟，从而实现缩短产品开发周期，节省产品开 发成本和优化产品结构的一种方法或手段。
CAE概念
CAE 理论基础(结构)
F
CAE 理论基础(结构)
CAE 分析流程
碰撞分析主要涉及: 整车的正碰、侧碰、尾碰、偏置碰、翻转、 行人保护等。
求解软件主要包括: Ls-Dyna, Radioss等，也即显式算法（高速）。
CAE分支-冲击或跌落
冲击或跌落分析主要涉及: 零部件或系统的冲击或跌落等。 求解软件主要包括: Ls-Dyna, Radioss等，也即显式算法（高速）。
“Engineering is the art of being approximately right rather than exactly wrong”
引自 英国皇家工程院院士，英国机械工程师协会主 席---- Rod A. Smith 教授，1990年
CAE角色及总结
CAE角色及总结