外文翻譯--學習運用ProENGINEER幾何模型建立有限元模型的過程.docVIP

畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯系部：機械工程系專業(yè)：機械工程及自動化姓名：學號：外文出處：KistlerBL,TechnicalReportR.SAND-97-8239,1997.附件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。指導教師評語：外文資料內(nèi)容與課題相關(guān)，譯文能正確地表達原文的意文，語言表述基本符合漢語的習慣，語句較通順，層次清晰。簽名：年月日注：請將該封面與附件裝訂成冊。(用外文寫)附件1：外文資料翻譯譯文學習運用Pro/ENGINEER幾何模型建立有限元模型的過程摘要建立Pro/ENGINEER允許結(jié)構(gòu)一體化模型的方法和生成熱網(wǎng)格和無需重新幾何圖形計算的分析軟件。本學習的目的不是要深入學習Pro/ENGINEER的力學或者生成網(wǎng)格或者分析軟件，而是首次嘗試對將產(chǎn)生有益的分析模型的時間比分析師需要創(chuàng)建一個單獨的模型的時間更短的桑迪亞職員提供建議。該研究評價了運用Pro/ENGINEER建立各種各樣的幾何形狀和對設(shè)計師、繪圖員、分析師提供一般建議。致謝繪圖員MarkMickelsen和DennisFritts直接支持這項研究；設(shè)計師DaveNeustel以及有限元分析師HalRadloffMikekanouff和BruceKistler。此外，ArloAmes的見解和運用Pro/ENGINEER的能力是非常寶貴的。引言有限元分析系統(tǒng)的執(zhí)行過程或者組成部分一般分為四個步驟：1)定義幾何形狀，2)創(chuàng)建幾何形狀網(wǎng)格，3)應(yīng)用網(wǎng)格的性能和邊界及載荷條件，和4)執(zhí)行有限元計算，和5)檢驗分析結(jié)果。本研究檢驗前兩步驟之間的關(guān)系，本研究的原因是電子設(shè)計（幾何圖形）定義的能力在過去十年取得了巨大的增長，像用Pro/ENGINEER這種電腦軟件一樣，1現(xiàn)在能夠經(jīng)常定義實體幾何。這些電子數(shù)據(jù)庫不但可以創(chuàng)建傳統(tǒng)的制造目的藍圖，而且還可以對計算機制造工藝和有限元分析傳輸電子信息?？赡艿脑?，這種電子信息的傳輸可以節(jié)省分析師在1和2兩個步驟的大量時間。此外，在過去十年中生成網(wǎng)格代碼也有著顯著的改善。許多不同的代碼，現(xiàn)在有著在一般表面上自動生成殼網(wǎng)的能力。有些人具有（或接近了）將一般網(wǎng)格狀實體要么自動生成四面體或六面體單元的能力。由于事情正在發(fā)生如此之快的變化以至于分析師和繪圖員在如何最好地運用這些新工具上可能沒有經(jīng)驗。這項研究以了解一些用當今的電子工具提高創(chuàng)建有限元模型過程和使用電子設(shè)計定義作為輸入的分析機制。自桑迪亞已選擇的Pro/ENGINEER作為其設(shè)計標準來定義計算機程序，審查Pro/ENGINEER某些細節(jié)。為了了解詳情和本研究不同階段的重大意義，我們相信，讀者需要對幾個領(lǐng)域有一個基本的了解。這些領(lǐng)域包括簡短的有限元分析過程背景，生成網(wǎng)格能力（包括目前的問題領(lǐng)域）的目前狀況，不同Pro/ENGINEER功能的說明和它們?nèi)绾芜\用于有限元分析過程中，和了解這些技術(shù)變革可能怎樣影響繪圖員，分析師，以及制造商在設(shè)計工作之間的相互關(guān)系，鼓舞讀者去深入學習這些章節(jié)的介紹。目的是為了了解主要研究這樣做的意義。背景在過去對系統(tǒng)或組件進行有限元分析是有難度的，需要給出一個關(guān)于結(jié)構(gòu)或熱方面效應(yīng)的正確估算或者預測，為了進行分析，分析師需要畫出或者以電子文檔的形式建立幾何模型，并提供相關(guān)的材料屬性和負載條件。分析師利用這些信息，并對問題進行必要的假設(shè)后建立一個有限元模型。這個模型能夠在一定的時間內(nèi)得出一個近似的求解。因此，分析求解時間的長短是第三個需要考慮的因素。通常，幾何圖形信息是以圖紙的形式提供給分析師的。分析師需要根據(jù)經(jīng)驗對一些細節(jié)（如螺栓孔，切斷槽等）進行取舍，以便保證分析結(jié)果的近似準確度。然后，分析師將初始的幾何圖形以相對簡單的形式重建。對幾何圖形的重建和在此基礎(chǔ)上建立有限元模型的過程將耗費分析師80%的時間和精力。隨著實體模型設(shè)計軟件，如Pro/ENGINEER，和更加強大的計算機編碼以及用于分析計算用的計算機的推廣，我們可以更加方便地對電子實體模型直接進行分析求解。由于結(jié)構(gòu)上的細節(jié)（如螺栓孔，切斷槽等）對計算結(jié)果沒什么影響，設(shè)計師仍然愿意舍棄它們，盡管在建立Pro/ENGINEER模型可以將它們考慮進去。也有些情況下，對于分析師使用實體幾何圖形來建模它可能會無效的一些理由。這有兩個例子，1）薄結(jié)構(gòu)，它可以準確地分析，使用三維殼單元比當用實體單元時更能降低計算成本和模型尺寸大小，和2）軸對稱結(jié)構(gòu)，可充分分析利用二維軸對稱模型代表橫截面。在這兩種情況下或者重新創(chuàng)建幾何模型或者使用Pro/ENGINEER的實體模型，分析師一定必須提前知道分析什么樣的類型。這就依賴于當前的生成網(wǎng)格和分析技術(shù)了。例如，目前的生成網(wǎng)格技術(shù)只允許接受使用四面體單元（四環(huán)素）的一般實體幾何圖形的自動生成網(wǎng)格，即使六面體單元（六環(huán)素）通常用更少的單元提供一個更好的方案。因此，如果需要六面體單元的話，該分析師將不得不修改Pro/ENGINEER提供的幾何模型，以適應(yīng)非自動生成網(wǎng)格。此外，四面體單元往往有問題，甚至超越他們的最低精度。低價四環(huán)素要素往往表現(xiàn)出剪切閉鎖和過度的剛度，而高階四環(huán)素要素中不能使用明確的分析（動態(tài)分析需要非常小的時間間隔）。因此，分析師必須基于分析類型來選擇生成網(wǎng)格類型部分。另一個考慮是模型的尺寸大小。有的3-D模型可以非常迅速地變的太大以至于無法運行，可能的原因或者是計算時間或者內(nèi)存容量大小，這兩者都是目前計算機所限制?！靶　?00x100x100單元的3-D網(wǎng)格產(chǎn)生一百萬單元的模型尺寸，而迄今為止傳統(tǒng)有限元模型已低于十萬單元。因此，謹慎的做法是在有可能的情況下，以2-D為模型結(jié)構(gòu)，即使3-D計算方法可能會產(chǎn)生更準確的結(jié)果。這又可能需要修改來自Pro/ENGINEER提供的實體幾何模型。最后一個考慮是，通常繪圖員“創(chuàng)建”一個Pro/ENGINEER模型比分析師“創(chuàng)建”一個分析模型花費更少的時間和精力。因此，它是合理的（從整體設(shè)計到分析過程）以首先集中于可以用Pro/ENGINEER便于分析師的建模來做的事情。盡管這是一個事實，即制圖者幾乎總是由設(shè)計師，而不是分析師。因此除非設(shè)計師的同意，分析師可能會感到不太愿意對任何模型做出修改。目前存在的生成網(wǎng)格問題目前生成網(wǎng)格技術(shù)和嚙合過程中有一些已知的障礙。這些障礙包括1）帶有小功能大的幾何模型的嚙合問題，2）復雜的非標準幾何形狀的嚙合問題，3）使用實體幾何模型來創(chuàng)建殼模型的問題，4）連接不同部件的集合建模之間的問題，5）處理公差的問題，和6）如Pro/ENGINEER實體模型代碼轉(zhuǎn)移生成網(wǎng)格代碼傳輸幾何圖形信息的問題。傳統(tǒng)的生成網(wǎng)格技術(shù)可以自動生成低階網(wǎng)格形狀，具體地說，點、線、四曲面、和六面實體。在2-D中，目前的鋪平技術(shù)現(xiàn)在仍然存在著一般性三角形和四邊形單