资源简介 (共45张PPT)第12章 机械CAE分析运动仿真及有限元分析的意义12.1Pro/E机构运动仿真分析12.2Pro/E有限元分析12.3【学习目标】 了解机构运动仿真及有限元分析的意义 理解CAE分析的内涵与实质 了解Pro/E中CAE分析模块的操作方法12.1 运动仿真及有限元分析的意义随着机械零部件行业的迅速发展和市场竞争的日益激烈,如何提高产品品质、增强产品的市场竞争能力、缩短产品开发周期、降低成本已成为企业十分重视的问题。现代化的开发手段是提高企业竞争力的重要保证。12.2 Pro/E机构运动仿真分析1 运动仿真模块功能在建立机械设计模型后设计者往往需要通过虚拟的手段,利用软件模拟所设计的机构,达到在虚拟的环境中模拟现实机构运动的目的,这就是机构运动仿真的含义。工具栏的每一个图标与下拉菜单的每一个选项相对应。用户既可以直接单击快捷工具栏图标进行相关操作,也可以通过菜单选择进行操作。如图12-4所示的部分工具栏图标功能的含义如下。2 运动仿真模块工具栏在装配环境下定义机构的连接方式后,单击菜单栏中【应用程序】→【机构】命令,如图12-1所示。系统进入机构模块环境,呈现如图12-2所示的机构模块主界面:模型树增加了如图12-3所示“机构”一项内容,窗口右边出现如图12-4所示的工具栏图标。图12-1 进入机构模块环境连接轴设置:打开“连接轴设置”对话框,使用此对话框可定义零参照、再生值以及连接轴的限制设置。凸轮:打开“凸轮从动机构连接”对话框,使用此对话框可创建新的凸轮从动机构,也可编辑或删除现有的凸轮从动机构。槽:打开“槽从动机构连接”对话框,使用此对话框可创建新的槽从动机构,也可编辑或删除现有的槽从动机构。齿轮:打开“齿轮副”对话框,使用此对话框可创建新的齿轮副,也可编辑、移除复制现有的齿轮副。伺服电动机:打开“伺服电动机”对话框,使用此对话框可定义伺服电动机,也可编辑、移除或复制现有的伺服电动机。执行电动机:打开“执行电动机”对话框,使用此对话框可定义执行电动机,也可编辑、移除或复制现有的执行电动机。弹簧:打开“弹簧”对话框,使用此对话框可定义弹簧,也可编辑、移除或复制现有的弹簧。图12-2 机构模块下的主界面图12-3 模型树菜单图12-4 工具栏图标阻尼器:打开“阻尼器”对话框,使用此对话框可定义阻尼器,也可编辑、移除或复制现有的阻尼器。力/扭矩:打开“力/扭矩”对话框,使用此对话框可定义力或扭矩,也可编辑、移除或复制现有的力/扭矩负荷。重力:打开“重力”对话框,可在其中定义重力。初始条件:打开“初始条件”对话框,使用此对话框可指定初始位置快照,并可为点、连接轴、主体或槽定义速度初始条件。质量属性:打开“质量属性”对话框,使用此对话框可指定零件的质量属性,也可指定组件的密度。拖动:打开“拖动”对话框,使用此对话框可将机构拖动至所需的配置并拍取快照。连接:打开“连接组件”对话框,使用此对话框可根据需要锁定或解锁任意主体或连接,并运行组件分析。分析:打开“分析”对话框,使用此对话框可添加、编辑、移除、复制或运行分析。回放:打开“回放”对话框,使用此对话框可回放分析运行的结果,也可将结果保存到一个文件中、恢复先前保存的结果或输出结果。测量:打开“测量结果”对话框,使用此对话框可创建测量,并可选取要显示的测量和结果集,也可以对结果出图或将其保存到一个表中。轨迹曲线:打开“轨迹曲线”对话框,使用此对话框生成轨迹曲线或凸轮合成曲线。3 机构的运动仿真(1)建立机构模型(2)进入机构运动仿真环境单击菜单栏中的【应用程序】→【机构】命令,进入机构运动仿真环境。如图12-6所示。图12-12 机构装配体图12-6 机构运动仿真环境(3)创建伺服电动机单击【机构】工具栏中的 【伺服电动机】按钮,弹出【伺服电动机定义】对话框,如图12-7所示。可以修改电动机的默认名称为diandj,在绘图区选择曲柄轴连接轴作为伺服电动机的驱动对象,可通过单击【反向】按钮改变曲柄转向。图12-7 电动机轴的确定(4)运动分析单击【机构】工具栏中的 【机构分析】按钮,弹出【分析定义】对话框,接受默认名称,在【类型】选项组下拉列表中选择【运动学】选项,可以观察曲柄滑块机构的运动情况。在【图形显示】选项组中的【终止时间】文本框中输入10,【最小间隔】中输入0.1,表示每隔0.1s输出一个求解值。如果要输出更多求解值,则可减少间隔值,但程序运行时间会增加,如图12-9所示。单击【运行】按钮,可以查看曲柄滑块机构的运行情况。单击【确定】按钮,退出该对话框。图12-8 电动机运动参数的确定图12-9 确定运行时间和间隔(5)结果分析(1)回放并保存分析结果。(2)分析滑块上一点的位移、速度、加速度。图12-10 仿真动画的播放与创建图12-11 位移测量设置(a) (b)图12-12 速度、加速度测量设置图12-13 当前位置的测量目标值图12-14 在同一坐标系中的测量目标曲线图12-15 测量结果曲线图的导出(d)(b)(a)(c)(共35张PPT)第12章 机械CAE分析运动仿真及有限元分析的意义12.1Pro/E机构运动仿真分析12.2Pro/E有限元分析12.3【学习目标】 了解机构运动仿真及有限元分析的意义 理解CAE分析的内涵与实质 了解Pro/E中CAE分析模块的操作方法机构运动仿真对于提高设计效率降低成本有很大的作用。Pro/E的运动仿真与动态分析功能集成在“机构”模块中,包括几何仿真和实体仿真两个方面的分析功能。使用几何仿真分析功能相当于进行无阻尼运动仿真。12.3 Pro/E有限元分析1 Pro/Mechanica模块功能Pro/E的有限元分析功能是通过其Mechanica模块实现的。在Pro/Mechanica中,将每一项能够完成的工作称为设计研究。所谓设计研究是指针对特定模型用户定义的一个或一系列需要解决的问题,每一个分析任务都可以看做一项设计研究。Pro/Mechanica的设计研究种类可以分为以下3种类型。(1)标准分析(Standard):最基本、最简单的设计研究类型,至少包含一个分析任务。在此种设计研究中,用户需要指定几何模型、划分有限元网格、定义材料、定义载荷和约束、定义分析类型和计算收敛方法、计算并显示结果。(2)灵敏度分析(Sensitivity):可以根据不同的目标设计参数或者特性参数的改变计算出一系列的结果。除了进行标准分析的各种定义外,用户需要定义设计参数、指定参数的变化范围。用户可以用灵敏度分析来研究哪些设计参数对模型的应力或质量影响较大。(3)优化设计分析(Optimization):在基本标准分析的基础上,用户指定研究目标、约束条件(包括几何约束和物性约束)、设计参数,然后在参数的给定范围内求解出满足研究目标和约束条件的最佳方案。因此,概括地说,Pro/Mechanica能够完成的任务可以分为两大类。第一类可以称为设计验证,或者称为设计校核,例如进行设计模型的应力应变检验,这也是大部分有限元分析软件能完成的工作。在Pro/Mechanica中,完成这种工作需要依次进行以下步骤:(1)创建几何模型。(2)简化模型(对于较为复杂的模型适用)。(3)设定材料属性。(4)定义约束。(5)定义载荷。(6)定义分析任务。(7)运行分析。(8)显示、评价计算结果。第二类可以称为模型的设计优化,这是Pro/Mechanica区别于其他有限元软件最显著的特征。在Pro/Mechanica中进行模型的设计优化需要完成以下工作:(1)创建几何模型。(2)简化模型。(3)设定单位和材料属性。(4)定义约束。(5)定义载荷。(6)定义设计参数。(7)运行灵敏度分析。(8)运行优化分析。(9)根据优化结果改变模型。2 零件的有限元静力分析(1)调入零件模型调入待分析的零件模型huakuai.prt,如图12-16所示。假设曲柄滑块机构处于平衡状态,且将滑块作为本次有限元静力分析的对象。图12-16 有限元分析零件的调入(2)进入有限元分析模块单击菜单栏中的【应用程序】→【Mechanica】命令,接受对话框默认值,按【确定】按钮,进入有限元分析模块,右侧将变为有限元分析工具栏图标,如图12-17所示。图12-17 有限元分析环境(3)设定材料属性选择材料“STEEL”,按【确定】按钮后可在模型中看到材料标记,如图12-18所示。图12-18 零件材料的确定(4)定义约束定义约束就是限制自由度,其算法与力学中的计算方法一样,一般常取未知约束反力处的约束限制,这里取滑块与轨道之间的约束最为合适,故采取限制与轨道接触的两条槽边进行。定义约束结果如图12-19所示。图12-19 定义约束结果(5)施加载荷由受力分析可知,滑块在工作中受三个力的作用,分别来自连杆、被冲压件及轨道。轨道的反力已经在约束里受到限制,因此,只需添加两个力即可。单击【力/力矩载荷】工具,进入载荷设置对话框,载荷施加过程及结果如图12-20所示。图12-20 载荷施加过程及结果(6)分析计算单击菜单栏中的【分析】→【Mechanica分析/研究】命令,在弹出的【分析和设计研究】对话框中,选择【文件】→【新建静态分析】命令,即可进行零件的静力分析,如图12-21所示。图12-21 静力分析窗口在【静态分析定义】对话框中,可以设置分析目标类型,选择默认即完成了求解滑块应力及变形分布的设置,如图12-22所示。图12-22 分析目标的设置单击【确定】按钮后即可开始运行,直至完成,如图12-23所示。图12-23 运行分析过程(7)结果的提取与分析单击【分析设计与研究】对话框的最右侧工具图标,即可打开【运行结果提取】对话框,如图12-24所示。图12-24 分析结果的提取默认是应力提取,可以选择变形(位移)、应变等不同的提取目标,单击【确定】按钮即可得到应力云图,如图12-25所示为滑块的工作应力及变形云图。图12-25 应力及变形云图 展开更多...... 收起↑ 资源列表 12.1 运动仿真及有限元分析的意义和12.2 ProE机构运动仿真分析(课件)《机械设计基础》高教社(第2版)同步教学.ppt 12.3 ProE有限元分析(课件)《机械设计基础》高教社(第2版)同步教学.ppt