CATIA有限元分析計算實例11

第頁有限元分析計算實例11.1例題1受扭矩作用的圓筒11.1－1劃分四面體網格的計算（1）進入【零部件設計】工作臺啟動軟件。單擊【開始】→【機械設計】→【零部件設計】選項，如圖11－1所示，進入【零部件設計】工作臺。圖11－1

單擊【開始】→【機械設計】→【零部件設計】選項單擊后彈出【新建零部件】對話框，如圖11-2所示。在對話框內輸入新的零件名稱，在本例題中，使用默認的零件名稱【1】。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，進入【零部件設計】工作臺。（2）進入【草圖繪制器】工作臺在左邊的模型樹中單擊選中【平面】,如圖11-3所示。單擊【草圖編輯器】工具欄內的【草圖】按鈕，如圖11-4所示。這時進入【草圖繪制器】工作臺。圖11－2

【新建零部件】對話框圖11－3

單擊選中【平面】

（3）繪制兩個同心圓草圖點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕，如圖11-5所示。在原點點擊一點，作為圓草圖的圓心位置，然后移動鼠標，繪制一個圓。用同樣分方法再繪制一個同心圓，如圖11-6所示。圖11－4

【草圖編輯器】工具欄圖11－5【輪廓】工具欄下面標注圓的尺寸。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕，如圖11-7所示。點擊選擇圓，就標注出圓的直徑尺寸。用同樣分方法標注另外一個圓的直徑，如圖11-8所示。圖11－6

兩個同心圓草圖圖11－7

【約束】工具欄雙擊一個尺寸線，彈出【約束定義】對話框，如圖11－9所示。在【直徑】數(shù)值欄內輸入100，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，同時圓的直徑尺寸被修改為100。用同樣的方法修改第二個圓的直徑尺寸為50。修改尺寸后的圓如圖11-10所示。圖11－8

標注直徑尺寸的圓草圖圖11－9

【約束定義】對話框（4）離開【草圖繪制器】工作臺點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕，如圖11-11所示。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。圖11－10

修改直徑尺寸后的圓圖11－11【工作臺】工具欄（5）拉伸創(chuàng)建圓筒點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕，如圖11-12所示。彈出【凸臺定義】對話框，如圖11-13所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數(shù)值欄內輸入50，點擊對話框內的【確定】按鈕，生成一個圓筒體，如圖11-14所示。在左邊的模型樹上出現(xiàn)【填充器.1】元素。圖11－12

【基于草圖的特征】工具欄圖11－13

【凸臺定義】對話框（6）對零件賦予材料屬性在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【1】，如圖11-15所示。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕，如圖11-16所示。先彈出一個【打開】警告消息框，如圖11-16所示，這是因為使用簡化漢字界面，但沒有相應的簡化漢字材料庫造成的，點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框，如圖11-18所示。點擊【】（金屬）選項卡，在列表中選擇【】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。

圖11－14

拉伸創(chuàng)建的一個圓筒體圖11－15

選中的零件名稱【1】圖11－16

【應用材料】工具欄

圖11－17

【打開】警告消息框圖11－18

【庫（只讀）】對話框如果對軟件內鋼鐵材料的屬性不了解，可以查看定義的材料屬性，也可以修改材料屬性參數(shù)。在左邊的模型樹上雙擊材料名稱【】，如圖11-19所示。彈出【屬性】對話框，如圖11-20所示。圖11－19

材料名稱【】

圖11－20

【屬性】對話框（7）進入【】（高級網格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項，如圖11-21所示。點擊后進入了【高級網格劃分工具】工作臺。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且彈出一個【新分析算題】對話框，如圖11－22所示。點擊后，在對話框內選擇【】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。圖11－21【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項點擊【】(網格劃分方法)工具欄內的【】（四面體網格劃分）按鈕，如圖11－23所示。需要在【】(網格劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【】（四面體網格劃分）按鈕。圖11－22

【新分析算題】對話框

圖11-23【】(網格劃分方法)工具欄在圖形區(qū)左鍵點擊選擇圓筒三維實體模型，如圖11－24所示。選擇實體后彈出【】（四面體網格劃分器）對話框，如圖11-25所示。點擊【】（全局）選項卡，在【】（尺寸）欄內輸入5作為網格的尺寸；點擊選中【】（絕對垂度）選項，在該數(shù)值欄內輸入0.5；在【】（單元類型）選項區(qū)內選中【】二次單元。點擊對話框內的【確定】按鈕，完成設置，關閉對話框。圖11－24

選擇圓筒三維實體模型圖11－25

【】（四面體網格劃分器）對話框在左邊的模型樹上右擊【.1】元素，如圖11-26所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（更新網格）選項，如圖11-27所示。程序開始劃分網格，劃分后的四面體網格如圖11-28所示。圖11-26

右擊【.1】元素圖11-27選擇【】（更新網格）選項（8）進入【】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺點擊主菜單中的【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項，如圖11-29所示，進入【創(chuàng)成式結構分析】工作臺。圖11-28

劃分后的四面體網格圖11-29點擊【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項（9）指定3D屬性點擊【】（模型管理器）工具欄內的【3D】（三維屬性）按鈕，如圖11－30所示。點擊后彈出【3D】（三維屬性）對話框，如圖11-31所示。在左邊的模型樹上點擊選擇【.1】元素，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。圖11-30【】(模型管理器)工具欄圖11-31

3D】(三維屬性)對話框（10）設置固支邊界條件點擊【】（約束）工具欄內的【】（固支）按鈕，如圖11－32所示。在圖形區(qū)選擇圓筒體的一個底面，如圖11－33所示。彈出【】（固支）對話框，如圖11-34所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，對圓筒體的一個底面增加了固支約束。圖11-32

【】（約束）工具欄圖11-33

圖11-34

【】（固支）對話框（11）對圓筒施加扭矩點擊【】（載荷）工具欄內的【】（扭矩）按鈕，如圖11－35所示。彈出【】（扭矩）對話框，如圖11－36所示。在【】（扭矩分量）選項區(qū)內的【Z】數(shù)值欄內輸入100，即設置扭矩z方向的分量為100。在圖形區(qū)點擊選擇圓筒的內表面，如圖11－37所示，即設置內表面上的扭矩為100。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。圖11－35

【】（載荷）工具欄圖11－36

【】（扭矩）對話框同理，用同樣的方法設置圓筒的外表面，對外部施加相反方向的扭矩，即要把z方向的扭矩設置為－100。設置完成后，顯示的模型如圖11－38所示。圖11－37

圖11－38添加兩個扭矩和固支約束后的模型(12）計算模型點擊【】（計算）工具欄內的【】（計算）按鈕，如圖11－39所示。彈出【】（計算）對話框，如圖11-40。點擊勾選【】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【】（正在計算）進程顯示框，如圖11－41所示，顯示計算進程；另外一個是【】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間，如圖11－42所示。圖11－39【】（計算）工具欄圖11－40【】（計算）對話框圖11-41【】（正在計算）進程顯示框圖11-42

【】(計算）框當計算進程把網格劃分完畢，并計算完成剛度矩陣后，會彈出一個【】（計算資源估計）對話框，如圖11－43所示，顯示需要的時間、需要的內存、需要的硬盤儲存量，并且詢問用戶是否繼續(xù)計算，如果點擊【】（否）按鈕，則退出計算，如果點擊【】（是）按鈕，則計算繼續(xù)。如果用戶在圖11－40【】（計算）對話框內未選中【】（預覽）選項，則不會彈出【】（計算資源估計）對話框，直接運行計算。對于比較復雜的結構，計算時間比較長時，建議用戶選中該選項，這樣可以大致了解算題所需要的時間和計算機資源，用戶自己也估算，計算機配置是否能夠滿足要求。點擊對話框內【】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【】（正在計算）進程對話框，此時，如果用戶想終止計算，仍然可以點擊該對話框內的【取消】按鈕，取消計算過程。圖11－43

【】（計算資源估計）對話框（13）顯示模型計算結果在左邊的模型樹中鼠標右擊【.1】，如圖11－44所示。在出現(xiàn)的菜單中選擇【】（生成圖像）選項，如圖11-45。選擇后彈出【】（圖像生成）對話框，如圖11－46所示。在對話框內選擇【】（應力張量的分量）選項，選擇后，出現(xiàn)應力張量圖像，如圖11－47所示。圖11-44

右擊【.1】圖11-45選擇【】(生成圖像)選項圖11－46

【】（生成圖像）選項圖11－47

應力張量圖應力張量圖中，含有網格、邊界條件，同時未顯示為彩色，下面對圖像進行修改。在圖像區(qū)或者模型樹上點擊選中固支約束和扭矩載荷名稱或者符號，然后在【視圖（v）】工具欄內點擊【隱藏/顯示】按扭，如圖11－48所示。將固支邊界條件、扭矩載荷條件隱藏起來。將圖例移動到圖形旁邊。在圖例上點擊左鍵，然后在圖例上按下中間鍵不松開，即可移動圖例。移動到合適位置后，再點擊左鍵。圖形區(qū)重新處于激活狀態(tài)。在【視圖（v）】工具欄內點擊【帶材料著色】按扭，如圖11－49所示，顯示材料。最終修改后顯示的應力張量圖如圖11－50所示。圖11-48【視圖（v）】工具欄內圖11-49【視圖（v）】工具欄內點擊【帶材料著色】按扭圖11－50

修改后顯示的應力張量圖下面將圓筒剖開，查看其內部應力分布情況。點擊【】（分析工具）工具欄內的【】（剖切平面分析）按鈕，如圖11－51所示。彈出【】（剖切平面分析）對話框，如圖11－52所示，不選中對話框內的【】（顯示剖切面）選項，在圖形區(qū)不顯示出剖切面。同時在圖形區(qū)顯示羅盤，用戶可以操作羅盤，對應力分布圖進行不同方向的剖切，如圖11－53所示。圖11-51

【】（分析工具）工具欄圖11-52

【】（剖切平面分析）對話框圖11－53

剖切的應力分布圖（14）修改網格的參數(shù)從圖中可以看出，圓筒內部的應力較高。為了使計算結果更加準確，對圓筒內壁的有限元網格進行細化處理。在左邊的模型樹上雙擊【.1】元素，如圖11-54所示。雙擊后彈出【】對話框，如圖11－55所示。點擊【】（局部）選項卡，在【】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內，點擊選擇【】（局部尺寸）選項，然后點擊【】（添加）按鈕，彈出【】（局部網格尺寸）對話框，如圖11－56所示。在【】（數(shù)值）欄內輸入2，在圖形區(qū)選擇圓筒的內表面，然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【】對話框。圖11－54

雙擊的【.1】元素圖11－55【】對話框圖11－56

【】（局部網格尺寸）對話框在【】對話框內，在【】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內，點擊選擇【】（局部垂度）選項，如圖11－57所示。然后點擊【】（添加）按鈕，彈出【】（局部網格垂度）對話框，如圖11－58所示。在【】（數(shù)值）欄內輸入2，在圖形區(qū)選擇圓筒的內表面，然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【】對話框。圖11－57選擇【】(局部垂度)選項圖11-58

【】(局部網格垂度)對話框在左邊的模型樹上右擊【.1】元素，在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（更新網格）選項。程序開始劃分網格，重新劃分后的四面體網格如圖11-59所示，可以看到，圓筒內壁的網格明顯比其它部分細化。圖11－59

重新劃分后的四面體網格點擊【】（計算）工具欄內的【】（計算）按鈕。彈出【】（計算）對話框，開始進行計算。重新計算的應力張量結果如圖11－60所示。應力值有所提高。圖11－60

重新計算的應力張量結果11.1－2劃分結構化六面體網格計算分析（1）進入【線框和曲面設計】工作臺啟動軟件。單擊【開始】→【機械設計】→【線框和曲面設計】選項，如圖11－61所示，進入【線框和曲面設計】工作臺。圖11－61

【開始】→【機械設計】→【線框和曲面設計】選項單擊后彈出【新建零部件】對話框，如圖11-62所示。在對話框內輸入新的零件名稱，在本例題中，使用零件名稱為【1－2】。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，進入【線框和曲面設計】工作臺。（2）定義點點擊【線框】工具欄內的【點】按鈕，如圖11－63所示。點擊后彈出【點定義】對話框，如圖11－64所示。在【Y＝】數(shù)值欄內輸入50，即在（0，50，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。圖11－62【新建零部件】對話框圖11－63

【線框】工具欄用同樣的方法創(chuàng)建第二個點（0，100，0），第三個點（0，0，0）。（3）創(chuàng)建線段點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框，如圖11－65所示。在圖形區(qū)選擇【點1】和【點2】，如圖11－66所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。圖11－64

【點定義】對話框圖11－65

【直線定義】對話框繼續(xù)創(chuàng)建第二條線段，但方法及第一條線段出創(chuàng)建方法不同。點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框，在圖形區(qū)選擇第三個點，然后再選擇【】參考平面，如圖11－67所示。此時，【直線定義】對話框內【線型】下拉列表框自動更改為【點－方向】，如圖11－68所示。在【結束】數(shù)值欄內輸入20，即線段的長度為20。圖11－66

選擇【點1】和【點2】圖11－67

選擇第三個點【】參考平面（4）旋轉創(chuàng)建面點擊【曲面】工具欄內的【旋轉】按鈕，如圖11－69所示。彈出【旋轉曲面定義對話框】，如圖11－70所示。在圖形區(qū)選擇【直線.1】作為輪廓，選擇【直線.2】作為旋轉軸，如圖11－71所示。圖11－68

【線型】下拉列表框自動更改為【點－方向】圖11－69

【曲面】工具欄圖11－70

【旋轉曲面定義對話框】圖11－71

選擇【直線.1】作為輪廓，選擇【直線.2】作為旋轉軸（5）拉伸創(chuàng)建曲面點擊【曲面】工具欄內的【拉伸】按鈕，如圖11－72所示。彈出【拉伸曲面定義】對話框，如圖11－73所示。選擇上一步旋轉創(chuàng)建的曲面內圓作為輪廓，選擇第二條線段【直線.2】作為方向，在【拉伸限制】區(qū)內的【限制1】【尺寸】數(shù)值欄內輸入50，即拉伸的高度為50。預覽生成的拉伸曲面如圖11－74所示。圖11－72

【曲面】工具欄內的【拉伸】按鈕圖11－73

【拉伸曲面定義】對話框用同樣的方法拉伸外側的圓弧，最終形成的圖形如圖11－75所示。（6）賦予鋼鐵材料在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【1】。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕。先彈出一個【打開】警告消息框點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框。點擊【】（金屬）選項卡，在列表中選擇【】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。圖11－74預覽生成的拉伸曲面圖11－75

最終形成的圖形（7）進入【】（高級網格劃分工具）工作臺單擊【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項，如圖11－76所示，進入【】（高級網格劃分工具）工作臺。圖11－76

【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項（8）劃分底面網格點擊【】（網格劃分方法）工具欄內的【】（高級曲面劃分器）按鈕，如圖11－77所示。點擊后在圖形區(qū)選中底面，如圖11－78所示。圖11－77

【】（高級曲面劃分器）按鈕圖11－78

選中的底面注意！只選擇底面。選中底面后，彈出【】（全局參數(shù)）對話框，如圖11－79所示。點擊【】（網格）選項卡，在【】（網格類型）欄內點擊四邊形網格按鈕，在【】（單元類型）欄內勾選【】（二次網格）選項，在【】（網格尺寸）數(shù)值欄內輸入5，勾選【】（最小化三角形）選項。全部設置完成后，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成平面網格劃分設置。平面輪廓的邊緣顯示為綠色，如圖11－80所示。圖11－79

【】（全局參數(shù)）對話框圖11－80

平面輪廓的邊緣顯示為綠色點擊【】（執(zhí)行）工具欄內的【】（對零件劃分網格）按鈕，如圖11－81所示。程序開始對底面劃分四邊形網格，劃分完成后，彈出【】（對零件劃分網格）對話框，如圖11－82所示。對話框顯示網格的尺寸，節(jié)點數(shù)量，單元數(shù)量，以及劃分網格的結果。在本例題中，劃分的四邊形網格，網格尺寸為5，創(chuàng)建了3437個節(jié)點，創(chuàng)建了1083個單元，劃分網格結果是正常完成。對底面劃分的四邊形網格如圖11－83所示。圖11－81【】（執(zhí)行）工具欄圖11－82

【】（對零件劃分網格）對話框點擊【】（退出）工具欄內的【】（退出）按鈕，如圖11－84所示。退出【】（曲面網格劃分）工作臺，進入【】（高級網格劃分工具）工作臺。圖11－83

對底面劃分的四邊形網格圖11－84

【】（退出）工具欄（8）拉伸生成六面體網格點擊【】（網格變換）工具欄內的【】（平動拉伸網格）按鈕，如圖11－85所示。點擊后彈出【】（平動拉伸網格）對話框，如圖所示。11－86在圖形區(qū)選擇上一步劃分的四邊形網格，點擊選擇第二條線段作為拉伸六面體網格的軸，在【】（開始）數(shù)值欄內輸入0，在【】（結束）數(shù)值欄內輸入50，在【】（分布）選項區(qū)內，在【】（類型）下拉列表框內選擇【】（均勻）選項，在【】（層數(shù)）數(shù)值欄內輸入23。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成拉伸六面體網格的設置。在左邊的模型樹上右擊【.1】元素，如圖11－87所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（更新網格）選項，如圖11－88所示。程序開始更新六面體網格，拉伸創(chuàng)建的六面體網格如圖11－89所示。圖11-85

【】（網格變換）工具欄圖11-86

【】（平動拉伸網格）對話框圖11-87

右擊的【.1】元素圖11-88

選擇【】（更新網格）選項（9）使平面網格處于非激活狀態(tài)在左邊的模型樹上右擊【.1】元素，如圖11－90所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（激活/非激活）選項，如圖11－91所示。執(zhí)行本操作后，平面網格處于非激活狀態(tài)。換句話說，就是在有限元計算分析過程中，并不計算平面網格。如果用戶沒有執(zhí)行本步驟的操作，在后面的有限元計算中，會提示，有些單元未賦單元屬性，計算無法進行。圖11－89

拉伸創(chuàng)建的六面體網格圖11－90

右擊的【.1】元素圖11－91

選擇的【】（激活/非激活）選項（10）進入【】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺單擊【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項，如圖11－92所示，進入【】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺。圖11－92

【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項（11）對六面體網格指定3D屬性點擊【】（模型管理器）工具欄內的【3D】（3D屬性）按鈕，如圖11－93所示。彈出【3D】（3D屬性）對話框，如圖11－94所示。在圖形區(qū)點擊選擇六面體網格，或者在左邊的模型樹上點擊選擇六面體網格的名稱。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將六面體網格指定3D屬性。圖11－93【】（模型管理器）工具欄圖11－94

【3D】（3D屬性）對話框（12）創(chuàng)建曲面組對于拉伸或者其它變換創(chuàng)建的六面體網格，由于不象通過對實體直接劃分網格一樣，實體直接劃分四面體網格時，實體的面和四面體的外輪廓等都有一一對應關系，而六面體是通過對平面網格進行操作才完成的，沒有一一對應的幾何形狀，為了方便施加載荷和邊界條件，需要定義面組，使六面體網格及幾何圖形之間保持對應關系。為了方便選擇曲面，可以將六面體網格隱藏起來，并把在【線框和曲面設計】工作臺內創(chuàng)建的曲面都顯示出來，具體操作方法是使用【顯示/隱藏】按鈕，在此處不再進行詳細介紹。隱藏六面體網格之后的幾何圖形顯示如圖11－95所示。點擊【】（組）工具欄內的【】（由相鄰部分組成的曲面組）按鈕，如圖11－96所示。圖11－95

隱藏六面體網格之后的幾何圖形顯示圖11－96

【】（組）工具欄點擊后彈出【】（曲面組）對話框，如圖11－97所示。在圖形區(qū)選擇幾何圖形的底面，在【】（公差）數(shù)值欄內輸入0.1，點擊對話框內的【確定】按鈕，完成面組設置。用同樣的方法定義定義圓筒內外兩個圓弧面的面組。（13）創(chuàng)建固支邊界條件點擊【】（約束）工具欄內的【】（固支）按鈕，如圖11－98所示。彈出【】（固支）對話框，如圖11-99所示。在左邊的模型樹上選擇第一個面組【.1】，如圖11－100所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，對第一個面組施加了固支約束。圖11－97

【】（曲面組）對話框圖11－98

【】（約束）工具欄圖11－99

【】（固支）對話框圖11－100

選擇的第一個面組【.1】（14）對內表面的面組施加扭矩點擊【】（載荷）工具欄內的【】（扭矩）按鈕。彈出【】（扭矩）對話框，如圖11－101所示。在【】（扭矩分量）選項區(qū)內的【Z】數(shù)值欄內輸入100，即設置扭矩z方向的分量為100。在左邊的模型樹上點擊選擇第二個面組【.1】，如圖11－102所示，即設置內表面的所對應的面組上的扭矩為100。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。圖11－101

【】（扭矩）對話框圖11－102

選擇的第二個面組【.1】同樣的方法定義外表面所對應的第三個面組上的扭矩，注意第三個面組上扭矩值為負。（15）計算模型點擊【】（計算）工具欄內的【】（計算）按鈕。彈出【】（計算）對話框。點擊勾選【】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【】（正在計算）進程顯示框，顯示計算進程；另外一個是【】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間。（16）顯示模型計算結果在左邊的模型樹中鼠標右擊【.1】，如圖11－103所示。在出現(xiàn)的菜單中選擇【】（生成圖像）選項，如圖11-104所示。選擇后彈出【】（圖像生成）對話框，如圖11－105所示。在對話框內選擇【】（應力張量的分量）選項，選擇后，出現(xiàn)應力張量圖像，如圖11－106所示。圖11－103

右擊【.1】圖11－104

【】（生成圖像）選項圖11－105

【】（圖像生成）對話框圖11－106

應力張量圖像讀者朋友可以自己對內孔表面進行網格細化處理。11.2例題2承受內壓的法蘭11.2-1劃分四面體網格的計算（1）進入【零部件設計】工作臺啟動軟件。單擊【開始】→【機械設計】→【零部件設計】選項，進入【零部件設計】工作臺。（2）繪制圓草圖點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕，如圖11-107所示。在原點點擊一點，作為圓草圖的圓心位置，然后移動鼠標，繪制一個圓。下面標注圓的尺寸。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕。點擊選擇圓，就標注出圓的直徑尺寸。雙擊一個尺寸線，彈出【約束定義】對話框。在【直徑】數(shù)值欄內輸入160，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，同時圓的直徑尺寸被修改為160。修改尺寸后的圓如圖11-108所示。圖11－107

【輪廓】工具欄圖11－108

圓的直徑尺寸修改為160（3）離開【草圖繪制器】工作臺點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。（4）拉伸創(chuàng)建圓柱體點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕。彈出【凸臺定義】對話框，如圖11-109所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數(shù)值欄內輸入20，點擊對話框內的【確定】按鈕，生成一個圓筒體。在左邊的模型樹上出現(xiàn)【填充器.1】元素。（5）創(chuàng)建第二個圓草圖在圖形區(qū)點擊選中圓筒體的上底面，如圖11－110所示。單擊【草圖編輯器】工具欄內的【草圖】按鈕，進入【草圖繪制器】工作臺。圖11－109

【凸臺定義】對話框圖11－110

選中圓筒體的上底面點擊【輪廓】工具欄內的【圓】按鈕。在原點點擊一點，作為圓草圖的圓心位置，然后移動鼠標，繪制一個圓。用和第二步同樣的方法，標注并調整圓草圖的直徑為80，如圖11－111所示。點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。（6）拉伸創(chuàng)建第二個圓柱體點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕。彈出【凸臺定義】對話框，如圖11-112所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數(shù)值欄內輸入150，點擊對話框內的【確定】按鈕，生成第二個圓柱體。在左邊的模型樹上出現(xiàn)【填充器.2】元素。圖11－111

繪制的第二個圓草圖圖11－112

【凸臺定義】對話框（7）對實體開通孔在圖形區(qū)點擊選中第二個圓柱體的上表面，點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【孔】按鈕，彈出【孔定義】對話框，如圖11－113所示。在類型下拉列表框內選擇【直到下一個】選項，在【直徑】數(shù)值欄內輸入50，點擊對話框內的【確定】按鈕，對圓柱體開通孔，如圖11－114所示。圖11－113

【孔定義】對話框圖11－114

對圓柱體開的通孔（8）對第一個圓柱體開螺栓孔在圖形區(qū)點擊選中第一個圓柱體的上表面，如圖11－115所示。點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【孔】按鈕，彈出【孔定義】對話框，如圖11－116所示。在類型下拉列表框內選擇【直到下一個】選項，在【直徑】數(shù)值欄內輸入12，點擊對話框內的【確定】按鈕，對圓柱體開通孔。圖11－115

選中第一個圓柱體的上表面圖11－116

【孔定義】對話框（9）調整螺栓孔中心線的位置在左邊的模型樹上展開第二個開孔的草圖【草圖.4】，雙擊【草圖.4】，如圖11－117所示。雙擊后進入【草圖編輯器】工作臺。點擊【約束】工具欄內的【約束】按鈕，標注并調整螺栓孔中心位置及H軸和V軸的距離，及V軸的距離為60，及H軸的距離為0，如圖11－118所示。點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。圖11－117雙擊的【草圖.4】圖11－118標注并調整螺栓孔中心位置及H軸和V軸的距離（10）圓周排列螺栓孔在圖形區(qū)點擊選中螺栓孔，然后點擊【變換特征】工具欄內的【圓弧陣列】按鈕，彈出【圓周圖樣定義】對話框，如圖11－119所示。在【參數(shù)】下拉列表框內選擇【完整徑向】選項，在【實例】數(shù)值欄內輸入6，在圖形區(qū)點擊選擇一個圓弧面作為圓弧排列的參考面。全部設置完成后，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。在第一個圓柱上圓周排列6個螺栓孔，如圖11－120所示。圖11－119

圓周圖樣定義】對話框圖11－120在第一個圓柱上圓周排列6個螺栓孔（11）對零件實體倒圓角點擊【修飾特征】工具欄內的【倒圓角】按鈕，點擊后彈出【倒圓角定義】對話框，如圖11－121所示。在【半徑】數(shù)值欄內輸入5，在【拓展】下拉列表框內選擇【相切】。在圖形區(qū)點擊選擇兩個圓柱體的交線，如圖11－122所示。選擇后，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。圖11－121

【倒圓角定義】對話框圖11－122

選擇兩個圓柱體的交線（12）對零件賦予材料屬性在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【1】。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕。先彈出一個【打開】警告消息框點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框。點擊【】（金屬）選項卡，在列表中選擇【】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。保存零件。（13）進入【】（高級網格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項，如圖11-123所示。點擊后進入了【高級網格劃分工具】工作臺。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且彈出一個【新分析算題】對話框。點擊后，在對話框內選擇【】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。圖11－123

【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項點擊【】(網格劃分方法)工具欄內的【】（四面體網格劃分）按鈕，如圖11－124所示。需要在【】(網格劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【】（四面體網格劃分）按鈕。在圖形區(qū)左鍵點擊選擇三維實體模型。選擇實體后彈出【】（四面體網格劃分器）對話框，如圖11-125所示。點擊【】（全局）選項卡，在【】（尺寸）欄內輸入10作為網格的尺寸；點擊選中【】（絕對垂度）選項，在該數(shù)值欄內輸入1；在【】（單元類型）選項區(qū)內選中【】二次單元。點擊對話框內的【確定】按鈕，完成設置，關閉對話框。圖11－124

【】(網格劃分方法)工具欄圖11－125

【】（四面體網格劃分器）對話框點擊【】（局部）選項卡，在【】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內，點擊選擇【】（局部尺寸）選項，如圖11－126所示。然后點擊【】（添加）按鈕，彈出【】（局部網格尺寸）對話框，如圖11－1276所示。在【】（數(shù)值）欄內輸入2，在圖形區(qū)選擇實體的倒圓角面，然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【】對話框。圖11－126

選擇【】（局部尺寸）選項圖11－127

【】（局部網格尺寸）對話框在【】對話框內，在【】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內，點擊選擇【】（局部垂度）選項，如圖11－128所示。然后點擊【】（添加）按鈕，彈出【】（局部網格垂度）對話框，如圖11－129所示。在【】（數(shù)值）欄內輸入0.1，在圖形區(qū)選擇實體的倒圓角面，如圖11－130所示。然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【】對話框。圖11－128

選擇【】（局部垂度）選項圖11－129

【】（局部網格垂度）對話框在左邊的模型樹上右擊【.1】元素，如圖11-131所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（更新網格）選項，如圖11-132所示。程序開始劃分網格。圖11－130

選擇實體的倒圓角面圖11－131

右擊【.1】元素（14）隱藏零件實體在左邊的模型樹上點擊選中【.1】元素，如圖11－133所示。點擊【視圖（v）】工具欄內的【隱藏/顯示】按鈕，如圖11－134所示。將零件實體隱藏起來。圖11－132

選擇【】（更新網格）選項圖11－133

選中【.1】元素圖11－134

【視圖（v）】工具欄（15）進入【】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺點擊主菜單中的【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項，如圖11-135所示，進入【創(chuàng)成式結構分析】工作臺。圖11－135

【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項（16）指定3D屬性點擊【】（模型管理器）工具欄內的【3D】（三維屬性）按鈕，如圖11－136所示。點擊后彈出【3D】（三維屬性）對話框，如圖11-137所示。在左邊的模型樹上點擊選擇【.1】元素，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。圖11－136

【】（模型管理器）工具欄圖11－137

【3D】（三維屬性）對話框（17）設置固支邊界條件點擊【】（約束）工具欄內的【】（固支）按鈕。在圖形區(qū)選擇零件實體的一個底面，如圖11－138所示。彈出【】（固支）對話框，如圖11-139所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，對零件實體的底面增加固支約束。圖11－138

選擇零件實體的一個底面圖11－139

【】（固支）對話框（18）施加內壓載荷點擊【】（載荷）工具欄內的【】（壓強）按鈕，如圖11－140所示。在圖形區(qū)選擇零件實體的內表面，如圖11－141所示。彈出【】（壓強）對話框，如圖11-142所示。在【】（壓強）數(shù)值欄內輸入載荷值5e62，即施加的壓強值為5。點擊對話框內的【確定】按鈕，對零件的內表面施加壓強載荷。圖11－140

【】（載荷）工具欄圖11－141

選擇零件實體的內表面（19）計算模型點擊【】（計算）工具欄內的【】（計算）按鈕，如圖11－143所示。彈出【】（計算）對話框，如圖11-144。點擊勾選【】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【】（正在計算）進程顯示框，顯示計算進程；另外一個是【】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間圖11-142【】(壓強)對話框圖11-143

【】(計算)工具欄圖11-144

【】(計算)對話框當計算進程把網格劃分完畢，并計算完成剛度矩陣后，會彈出一個【】（計算資源估計）對話框，如圖11－145所示，顯示需要的時間、需要的內存、需要的硬盤儲存量，并且詢問用戶是否繼續(xù)計算，如果點擊【】（否）按鈕，則退出計算，如果點擊【】（是）按鈕，則計算繼續(xù)。點擊對話框內【】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【】（正在計算）進程對話框。（20）顯示模型計算結果在【】（圖像）工具欄內點擊【】（范米賽斯應力）按鈕，如圖11－146所示。點擊后，出現(xiàn)范米賽斯應力圖像，如圖11－147所示，最大應力值為14.9。圖11－145

【】（計算資源估計）對話框圖11－146

【】（圖像）工具欄圖11－147

11.2-2劃分結構化六面體網格計算分析（1）進入【創(chuàng)成式外形設計】工作臺啟動軟件。單擊【開始】→【形狀】→【創(chuàng)成式外形設計】選項，如圖11－145所示，進入【創(chuàng)成式外形設計】工作臺。圖11－148

【開始】→【形狀】→【創(chuàng)成式外形設計】選項（2）定義點點擊【線框】工具欄內的【點】按鈕，如圖11－149所示。點擊后彈出【點定義】對話框，如圖11－150所示。在【X＝】數(shù)值欄內輸入25，即在（25，0，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。圖11－149

【線框】工具欄圖11－150

點定義】對話框（3）創(chuàng)建線段點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框，如圖11－51所示。在圖形區(qū)選擇【點1】和【平面】，如圖11－151所示。在對話框的【結束】數(shù)值欄內輸入29，點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。圖11－151

【直線定義】對話框圖11－152

選擇【點1】和【平面】用同樣的方法創(chuàng)建第二條線段，起點仍然是【點1】，平面是【平面】，線段長度為70，如圖11－153所示。用同樣的方法創(chuàng)建第三條線段，起點是第一條線段的末端，平面是【平面】，線段長度為20，如圖11－154所示。圖11－153

起點是【點1】，平面是【平面】圖11－154

起點是第一條線段的末端，平面是【平面】用同樣的方法創(chuàng)建第四條線段，起點是第三條線段的末端，平面是【平面】，線段長度為9，如圖11－155所示。用同樣的方法創(chuàng)建第五條線段，起點是第二條線段的末端，平面是【平面】，線段長度為15，如圖11－156所示。圖11－155起點是第三條線段的末端，平面是【平面】圖11－156

起點是第二條線段的末端，平面是【平面】用同樣的方法創(chuàng)建第六條線段，起點是第五條線段的末端，平面是【平面】，線段長度為45，如圖11－157所示。（4）創(chuàng)建圓角點擊【線框】工具欄內的【圓角】按鈕，如圖11－158所示。點擊后彈出【】（圓角面板）對話框，如圖11－159所示。在圖形區(qū)分別選擇【直線.4】和【直線.6】，在對話框的【】（圓角半徑）數(shù)值欄內輸入5，在【直線.4】和【直線.6】之間創(chuàng)建一個圓角，如圖11－160所示。圖11－157起點是第五條線段的末端，平面是【平面】圖11－158

【線框】工具欄圖11－159

【】（圓角面板）對話框圖11－160

在【直線.4】和【直線.6】之間創(chuàng)建一個圓角（5）填充形成平面點擊【曲面】工具欄內的【填充】按鈕，如圖11－161所示。點擊后，彈出【填充曲面定義】對話框，如圖11－162所示。在圖形區(qū)依次選擇各線段和圓角。點擊對話框內的【確定】按鈕，完成設置，創(chuàng)建一個填充曲面，如圖11－163所示。注意！從那個元素開始選起并沒有關系，但選擇的時候必須按照連接順序依次選擇，如果跨越式的選擇，會彈出錯誤消息框。圖11－161【曲面】工具欄圖11－162

【填充曲面定義】對話框（6）定義第二個點點擊【線框】工具欄內的【點】按鈕。點擊后彈出【點定義】對話框，如圖11－164所示。在（25，0，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。圖11－163創(chuàng)建的填充曲面圖11－164

【點定義】對話框（7）創(chuàng)建線段.7點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框。在圖形區(qū)選擇【點2】和【平面】，如圖11－165所示。在對話框的【結束】數(shù)值欄內輸入45，點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。用同樣的方法創(chuàng)建第八條線段，起點是第三條線段的末端，平面是【平面】，線段長度為26，如圖11－166所示。圖11－165

選擇【點2】和【平面】圖11－166

起點是第三條線段的末端，平面是【平面】（8）創(chuàng)建圓點擊【線框】工具欄內的【圓】按鈕，如圖11－167所示。彈出【圓定義】對話框，如圖11－168所示。在圖形區(qū)選擇【點.2】作為圓的圓心，選擇【平面】作為支持面，在【半徑】數(shù)值欄內輸入54。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個圓，如圖11－169所示。圖11－167

【線框】工具欄圖11－168

【圓定義】對話框圖11－169

創(chuàng)建的圓用同樣的方法創(chuàng)建第二個圓，圓的半徑修改為80，其它參數(shù)不變。創(chuàng)建的第二個圓如圖11－170所示。圖11－170創(chuàng)建的第二個圓（9）定義第三個點點擊【線框】工具欄內的【點】按鈕。點擊后彈出【點定義】對話框。在（65，0，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建第三個點，如圖11－171所示。圖11－171

創(chuàng)建第三個點（10）創(chuàng)建線段.9點擊【線框】工具欄內的【直線】按鈕，彈出【直線定義】對話框。在圖形區(qū)選擇【直線.1】的末端點和【平面】，如圖11－172所示。在對話框的【結束】數(shù)值欄內輸入26，點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一條線段。（11）旋轉創(chuàng)建曲面點擊【曲面】工具欄內的【旋轉】按鈕，如圖11－173所示。點擊后彈出【旋轉曲面定義】對話框，如圖11－174所示。選擇【直線.9】作為輪廓，選擇【直線.7】作為旋轉軸，在【角度1：】數(shù)值欄內輸入180，在【角度2：】數(shù)值欄內輸入180。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，創(chuàng)建一個旋轉曲面，如圖11－175所示。圖11－172

選擇【直線.1】的末端點和【平面】，圖11－173

【曲面】工具欄圖11－174

【旋轉曲面定義】對話框圖11－175

創(chuàng)建的旋轉曲面（12）在旋轉曲面上開圓孔點擊【】工具欄內的【】（開孔）按鈕，如圖11－176所示。點擊后彈出【】（孔定義）對話框，如圖11－177所示。在圖形區(qū)點擊選擇【點.3】作為開孔的中心位置，點擊選擇上一步驟創(chuàng)建的旋轉曲面【旋轉.1】作為支持面。點擊【】（尺寸）選項卡，在【】（直徑）數(shù)值欄內內輸入孔的直徑12，如圖11－178所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個圓孔，如圖11－179所示。這個開孔即為螺栓孔，實際數(shù)量為6個，本例題中，只做出了一個，作圖方法不變，讀者可以做出其它5個螺栓孔。遺憾的是對平面上的開孔，沒有圓周排列功能，無法直接排列出其它5個螺栓孔，只能是依次做出。圖11－176】工具欄圖11－177

【】（孔定義）對話框圖11－178

【】（尺寸）選項卡顯示圖11－179

創(chuàng)建的圓孔（13）創(chuàng)建其它旋轉曲面點擊【曲面】工具欄內的【旋轉】按鈕，如圖11－180所示。點擊后彈出【旋轉曲面定義】對話框。選擇【直線.5】作為輪廓，選擇【直線.7】作為旋轉軸，在【角度1：】數(shù)值欄內輸入180，在【角度2：】數(shù)值欄內輸入180。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，創(chuàng)建第二個旋轉曲面，如圖11－181所示。圖11－180

【曲面】工具欄圖11－181

創(chuàng)建第二個旋轉曲面用同樣的方法創(chuàng)建第三個旋轉曲面，如圖11－182所示。選擇【直線.6】作為輪廓，其它參數(shù)不變。用同樣的方法創(chuàng)建第四個旋轉曲面，如圖11－183所示。選擇【圓角.1】作為輪廓，其它參數(shù)不變。圖11－182創(chuàng)建的第三個旋轉曲面圖11－183

創(chuàng)建的第四個旋轉曲面用同樣的方法創(chuàng)建第五個旋轉曲面，如圖11－184所示。選擇【直線.4】作為輪廓，其它參數(shù)不變。用同樣的方法創(chuàng)建第六個旋轉曲面，如圖11－185所示。選擇【直線.1】作為輪廓，其它參數(shù)不變。圖11－184

創(chuàng)建的第五個旋轉曲面圖11－185

創(chuàng)建的第六個旋轉曲面（14）賦予鋼鐵材料在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【1】。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕。先彈出一個【打開】警告消息框，點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框。點擊【】（金屬）選項卡，在列表中選擇【】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。（15）進入【】（高級網格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項，如圖11-186所示。點擊后進入了【高級網格劃分工具】工作臺。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且彈出一個【新分析算題】對話框。點擊后，在對話框內選擇【】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。（16）隱藏一些元素按下鍵盤上的<>鍵，然后在左邊的模型樹上點擊選擇從【點.2】開始到【旋轉.7】為止的元素，如圖11－187所示。圖11－186

【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項圖11－187

選擇從【點.2】開始到【旋轉.7】為止的元素點擊【視圖（V）】工具欄內的【隱藏/顯示】按鈕，如圖11－188所示。將選擇的元素隱藏起來。（8）劃分填充曲面網格點擊【】（網格劃分方法）工具欄內的【】（曲面劃分器）按鈕，如圖11－189所示。點擊后在圖形區(qū)選中填充曲面，如圖11－190所示。圖11－188【視圖（V）】工具欄圖11－189

【】（網格劃分方法）工具欄點擊后彈出【】（全局參數(shù)）對話框，如圖11－191所示。點擊選擇【】（形狀）欄內的【四邊形】按鈕，在【】（類型）欄內勾選【】（二次）網格，在【】（網格尺寸）欄內輸入5。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成設置。圖11－190

選中填充曲面圖11－191

【】（全局參數(shù)）對話框點擊【】（執(zhí)行）工具欄內的【】（劃分零件網格）按鈕，如圖11－192所示。程序開始對底面劃分四邊形網格，劃分完成后，彈出【】（對零件劃分網格）對話框，如圖11－193所示。對話框顯示網格的尺寸，節(jié)點數(shù)量，單元數(shù)量，以及劃分網格的結果。在本例題中，劃分的四邊形網格，網格尺寸為5，創(chuàng)建了207個節(jié)點，創(chuàng)建了56個單元，劃分網格結果是正常完成。對填充曲面劃分的四邊形網格如圖11－194所示。圖11－192【】（執(zhí)行）工具欄圖11－193

【】（對零件劃分網格）對話框點擊【】（執(zhí)行）工具欄內的【】（退出）按鈕，如圖11－195所示。退出【】（曲面網格劃分）工作臺，進入【】（高級網格劃分工具）工作臺。圖11－194

對填充曲面劃分的四邊形網格圖11－195

【】（執(zhí)行）工具欄（9）拉伸生成六面體網格點擊【】（網格變換）工具欄內的【】（轉動拉伸網格）按鈕，如圖11－196所示。點擊后彈出【】（轉動拉伸網格）對話框，如圖11－197所示。在圖形區(qū)選擇【直線.7】作為旋轉軸，在【】（結束）數(shù)值欄內輸入360。在【】（分布）選項區(qū)，在【】（類型）下拉列表框內選擇【】（均勻），在【】（層數(shù)）數(shù)值欄內輸入20。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，創(chuàng)建的六面體網格如圖11－198所示。被過濾廣告

圖11－196

【】（網格變換）工具欄圖11－197

【】（轉動拉伸網格）對話框（10）劃分旋轉曲面網格點擊【】（網格劃分方法）工具欄內的【】（曲面劃分器）按鈕，如圖11－199所示。然后在模型樹上選擇【.1】，如圖11－200所示。圖11－198

創(chuàng)建的六面體網格圖11－199

【】（網格劃分方法）工具欄點擊后彈出【】（全局參數(shù)）對話框，如圖11－201所示。點擊選擇【】（形狀）欄內的【四邊形】按鈕，在【】（類型）欄內勾選【】（二次）網格，在【】（網格尺寸）欄內輸入5。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成設置。圖11－200在模型樹上選擇【.1】圖11－201

【】（全局參數(shù)）對話框（11）設定棱邊局部參數(shù)為了使旋轉曲面上劃分的網格及已經創(chuàng)建的六面體網格上節(jié)點對應起來，需要對內圓上節(jié)點的分布進行限制，使旋轉曲面內圓的節(jié)點位置及六面體網格的節(jié)點位置對應起來。點擊【】（局部指定）工具欄內的【】（單元捕捉）按鈕，如圖11－202所示。在圖形區(qū)點擊選中旋轉曲面的內圓棱邊，如圖11－203所示。彈出【】（捕捉）對話框，如圖11－204所示。在【】（公差）數(shù)值欄內輸入0.1，在對話框內勾選【】（重合）選項。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，彈出一個警告消息框，如圖11－205所示，提示用戶，如果幾何形狀改變，則設置的參數(shù)可能無法恢復。圖11－202

【】（局部指定）工具欄圖11－203選中旋轉曲面的內圓棱邊圖11－204

【】（捕捉）對話框圖11－205警告消息框點擊【】（執(zhí)行）工具欄內的【】（劃分零件網格）按鈕，如圖11－206所示。程序開始對底面劃分四邊形網格，劃分完成后，彈出【】（對零件劃分網格）對話框，如圖11－207所示。對話框顯示網格的尺寸，節(jié)點數(shù)量，單元數(shù)量，以及劃分網格的結果。在本例題中，劃分的四邊形網格，網格尺寸為5，創(chuàng)建了1040個節(jié)點，創(chuàng)建了305個單元，劃分網格結果是正常完成。對旋轉曲面劃分的四邊形網格如圖11－208所示。圖11－206

】（執(zhí)行）工具欄圖11－207

】（對零件劃分網格）對話框從圖11－208開出，在螺栓孔附近位置網格劃分不好，顯示有紅顏色的網格，說明劃分網格壞，顯示有4個黃色網格，說明網格差?？梢詫β菟走吘墢娭圃黾庸?jié)點。點擊【】（局部指定）工具欄內的【】（單元分布）按鈕，如圖11－209所示。在圖形區(qū)選擇螺栓孔的棱邊，如圖11－210所示。圖11－208旋轉曲面劃分的四邊形網格圖11－209

【】（局部指定）工具欄彈出【】（編輯單元分布）對話框，如圖11－211所示。在【】（強制單元數(shù)量）數(shù)值欄內輸入8。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。圖11－210

圖形區(qū)選擇螺栓孔的棱邊圖11－211

【】（編輯單元分布）對話框點擊【】（執(zhí)行）工具欄內的【】（劃分零件網格）按鈕，如圖11－212所示。程序開始對底面劃分四邊形網格，劃分完成后，彈出【】（對零件劃分網格）對話框。對話框顯示網格的尺寸，節(jié)點數(shù)量，單元數(shù)量，以及劃分網格的結果。重新劃分網格后發(fā)現(xiàn)，螺栓孔周圍的網格細化，但仍然有劃分為壞和差的單元，如圖11－213所示。圖11－212

【】（執(zhí)行）工具欄圖11－213

劃分為壞和差的單元點擊【】（編輯工具）工具欄內的【】（編輯網格）按鈕，如圖11－214所示。彈出【】（編輯網格）對話框，如圖11－215所示。在對話框內勾選前兩個選項。在本例題中，由于拉伸創(chuàng)建的六面體網格尺寸比較大，所以在選擇曲面內圓棱邊上，網格很粗，在實際計算中，可以對第一個六面體網格重新進行細化處理，這樣，單元對應更好，自動劃分的網格質量會提高。讀者朋友可以自己重新對第一個六面體網格進行劃分。在這里，我們不對第一個網格進行重新劃分，而是直接對第二個網格進行劃分處理。將鼠標移動到紅色的單元上，如圖11－216所示。當鼠標顯示為剪刀時，點擊左鍵，即將四邊形網格切割為三角形網格。紅色的單元顯示為綠色，單元質量好。繼續(xù)用同樣的方法切割其它顏色為黃色的單元，最終網格全部修改為綠色了。被過濾廣告

圖11－214

【】（編輯工具）工具欄內圖11－215

【】（編輯網格）對話框點擊【】（執(zhí)行）工具欄內的【】（退出）按鈕，如圖11－217所示。退出【】（曲面網格劃分）工作臺，進入【】（高級網格劃分工具）工作臺。圖11－216

鼠標移動到紅色的單元上圖11－217

【】（執(zhí)行）工具欄（12）拉伸創(chuàng)建第二個六面體網格點擊【】（網格變換）工具欄內的【】（平動拉伸網格）按鈕，如圖11－218所示。點擊后彈出【】（平動拉伸網格）對話框，如圖11－219所示。在圖形區(qū)選擇【直線.7】作為拉伸軸，如圖11－220所示，在【】（結束）數(shù)值欄內輸入20。圖11－218【】（網格變換）工具欄圖11－219

【】（轉動拉伸網格）對話框在【】（捕捉）選項區(qū)內勾選【】（壓縮）選項，在【】（公差）選項欄內輸入1。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，創(chuàng)建的第二個六面體網格如圖11－221所示。注意！必須勾選【】（壓縮）選項，否則，創(chuàng)建的第二個六面體網格會和第一個六面體網格之間有重復節(jié)點。圖11－220選擇【直線.7】作為拉伸軸圖11－221

創(chuàng)建的第二個六面體網格（13）使平面網格處于非激活狀態(tài)在左邊的模型樹上右擊【.1】元素，如圖11－222所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（激活/非激活）選項，如圖11－223所示。執(zhí)行本操作后，平面網格處于非激活狀態(tài)。換句話說，就是在有限元計算分析過程中，并不計算平面網格。如果用戶沒有執(zhí)行本步驟的操作，在后面的有限元計算中，會提示，有些單元未賦單元屬性，計算無法進行。圖11－222

右擊的【.1】元素圖11－223

選擇【】（激活/非激活）選項用同樣的方法對于第二個平面網格進行類似操作。（14）進入【】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺點擊主菜單中的【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項，如圖11-224所示，進入【創(chuàng)成式結構分析】工作臺。圖11－224

【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項（15）更新網格在左邊的模型樹上右擊【】（節(jié)點和單元），如圖11－225所示。在彈出的右鍵快捷菜單中選擇【】（網格可視化）選項，如圖11－226所示。圖11－225

右擊【】(節(jié)點和單元)圖11－226

選擇【】(網格可視化)選項（16）指定3D屬性點擊【】（模型管理器）工具欄內的【3D】（三維屬性）按鈕，如圖11－227所示。點擊后彈出【3D】（三維屬性）對話框，如圖11-228所示。在左邊的模型樹上點擊選擇【.1】元素，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。圖11－227

【】（模型管理器）工具欄圖11－228

【3D】（三維屬性）對話框用同樣的方法指定另外一個三維網格的屬性。（17）顯示零件在左邊的模型樹上點擊選中【.1】，如圖11－229所示。然后在【視圖（v）】工具欄內點擊【隱藏/顯示】按扭。將零件顯示起來。（18）創(chuàng)建面組點擊【】（組）工具欄內的【】（由相鄰部分組成的曲面組）按鈕，如圖11－230所示。彈出【】（由相鄰部分組成的曲面組）對話框，如圖11－231所示。圖11－229

選中【.1】元素圖11－230

【】（組）工具欄在圖形區(qū)選擇底面的兩個旋轉曲面，如圖11－232所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，創(chuàng)建出一個面組。圖11-231【】(由相鄰部分組成的曲面組)對話框圖11-232

選擇底面的兩個旋轉曲面用同樣的方法對內表面的圓弧面定義面組，內表面的圓弧面如圖11－233所示。（19）設置固支邊界條件點擊【】（約束）工具欄內的【】（固支）按鈕，如圖11－234所示。在模型樹上選擇第一個面組【.1】，如圖11－235所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，對圓筒體的一個底面增加了固支約束。圖11－233

內表面的圓弧面圖11－234

【】（約束）工具欄（20）施加內壓載荷點擊【】（載荷）工具欄內的【】（壓強）按鈕，如圖11－236所示。在模型樹上選擇第二個面組【.2】，如圖11－237所示。彈出【】（壓強）對話框，如圖11-238所示。在【】（壓強）數(shù)值欄內輸入載荷值5e62，即施加的壓強值為5。點擊對話框內的【確定】按鈕，對零件的內表面施加壓強載荷。圖11-235

模型樹上選擇第一個面組【.1】圖11-236

【】（載荷）工具欄圖11－237

選擇第二個面組【.2】圖11－238

【】（壓強）對話框（21）計算模型點擊【】（計算）工具欄內的【】（計算）按鈕，如圖11－239所示。彈出【】（計算）對話框，如圖11-240。點擊勾選【】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【】（正在計算）進程顯示框，顯示計算進程；另外一個是【】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間。圖11－239

【】（計算）工具欄圖11－240

【】（計算）對話框當計算進程把網格劃分完畢，并計算完成剛度矩陣后，會彈出一個【】（計算資源估計）對話框，如圖11－241所示，顯示需要的時間、需要的內存、需要的硬盤儲存量，并且詢問用戶是否繼續(xù)計算，如果點擊【】（否）按鈕，則退出計算，如果點擊【】（是）按鈕，則計算繼續(xù)。對于比較復雜的結構，計算時間比較長時，建議用戶選中該選項，這樣可以大致了解算題所需要的時間和計算機資源，用戶自己也估算，計算機配置是否能夠滿足要求。點擊對話框內【】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【】（正在計算）進程對話框，此時，如果用戶想終止計算，仍然可以點擊該對話框內的【取消】按鈕，取消計算過程。（22）顯示模型計算結果在【】（圖像）工具欄內點擊【】（范米賽斯應力）按鈕，如圖11－242所示。點擊后，出現(xiàn)范米賽斯應力圖像，如圖11－243所示，最大應力值為15.6。圖11－241

【】（計算資源估計）對話框圖11－242

【】（圖像）工具欄圖11－243

范米賽斯應力圖像11.3例題3一端固支的懸臂結構11.3－1劃分四面體網格計算的例題（1）進入【零部件設計】工作臺啟動軟件。單擊【開始】→【機械設計】→【零部件設計】選項進入【零部件設計】工作臺。單擊后彈出【新建零部件】對話框。在對話框內輸入新的零件名稱，在本例題中，使用默認的零件名稱【1】。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，進入【零部件設計】工作臺。在左邊的模型樹中單擊選中【平面】,如圖11-244所示。單擊【草圖編輯器】工具欄內的【草圖】按鈕。這時進入【草圖繪制器】工作臺。點擊【輪廓】工具欄內的【矩形】草圖按鈕，繪制一個矩形。標注并調整矩形的長度為125，高度為50，矩形水平邊及H軸的距離為25，矩形的左側邊及V軸重合，如圖11－245所示。點擊【工作臺】工具欄內的【退出工作臺】按鈕。退出【草圖繪制器】工作臺，進入【零部件設計】工作臺。圖11－244

選中【平面】圖11－245

矩形草圖及其尺寸標注（2）拉伸創(chuàng)建圓筒點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【凸臺】按鈕。彈出【凸臺定義】對話框，如圖11-246所示。在【第一限制】選項組內的【長度】數(shù)值欄內輸入10，勾選對話框內的【鏡像范圍】選項，即沿著兩個方向同時進行拉伸。點擊對話框內的【確定】按鈕，生成一個長方體，如圖11-247所示。在左邊的模型樹上出現(xiàn)【填充器.1】元素。圖11－246

【凸臺定義】對話框圖11－247

創(chuàng)建的一個長方體（3）倒圓角點擊【修飾特征】工具欄內的【倒圓角】按扭，如圖11－248所示。彈出【倒圓角定義】對話框，如圖11－249所示。在【半徑：】欄內輸入25，然后在圖形區(qū)選擇長方體的狹長的側面，如圖11－250所示。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成對長方體倒圓角。圖11－248【修飾特征】工具欄圖11－249【倒圓角定義】對話框（4）開通孔點擊【基于草圖的特征】工具欄內的【孔】按鈕，如圖11－251所示。在圖形區(qū)選擇長方體的側面，彈出【孔定義】對話框，如圖11－252所示。在下拉列表框內輸入【直到下一個】，在【直徑】數(shù)值欄內輸入30，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，在長方體上開一個圓孔，如圖11－253所示。圖11－250選擇長方體的狹長的側面圖11－251

【基于草圖的特征】工具欄圖11－252

【孔定義】對話框圖11－253

長方體上開的圓孔在左邊的模型樹上展開【開孔.1】下面的【草圖.2】，然后雙擊【草圖.2】，如圖11－254所示。雙擊后進入【草圖編輯器】工作臺。在鍵盤上按下<>鍵，然后選中代表孔中心位置的符號“*”，然后再選中導圓的圓弧邊，如圖11－255所示。圖11－254

展開【開孔.1】下面的【草圖.2】圖11－255

選中代表孔中心位置的符號“*”和導圓的圓弧邊點擊【約束】工具欄內的【在對話框中定義的約束】按鈕，如圖11－256所示。彈出【約束定義】對話框，如圖11－257所示。在對話框內勾選【同心】選項，即約束通孔的中心和圓弧邊同心。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框。圖11－256

【約束】工具欄圖11－257【約束定義】對話框點擊【工作臺】工具欄的【退出工作臺】按鈕，如圖11－258所示，退出【草圖編輯器】工作臺，重新進入【零部件設計】工作臺。零件圓孔位置改變，圓孔及圓倒角同心，如圖11－259所示。圖11－258

【工作臺】工具欄圖11－259

圓孔及圓倒角同心（5）定義點點擊【線框】工具欄內的【點】按鈕。點擊后彈出【點定義】對話框，如圖11－260所示。在【X＝】數(shù)值欄內輸入100，即在（100，0，0）位置創(chuàng)建一個點。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個點。（6）創(chuàng)建圓點擊【線框】工具欄內的【圓】按鈕。彈出【圓定義】對話框，如圖11－261所示。在圖形區(qū)選擇【點.1】作為圓的圓心，選擇【平面】作為支持面，在【半徑】數(shù)值欄內輸入15，在【開始：】數(shù)值欄內輸入180，在【結束：】數(shù)值欄內輸入360。點擊對話框內的【確定】按鈕，創(chuàng)建一個半圓弧，如圖11－262所示。圖11－260

【點定義】對話框圖11－261

【圓定義】對話框（7）拉伸創(chuàng)建曲面點擊【曲面】工具欄內的【拉伸】按鈕，彈出【拉伸曲面定義】對話框，如圖11－263所示。選擇上一步旋轉創(chuàng)建的曲面內圓作為輪廓，選擇零件實體上的一個棱邊，在【拉伸限制】區(qū)內的【限制1】【尺寸】數(shù)值欄內輸入10，即拉伸的高度為10。預覽生成的拉伸曲面如圖11－264所示。圖11－262

創(chuàng)建一個半圓弧圖11－263

【拉伸曲面定義】對話框圖11－264

生成的拉伸曲面同理在反方向進行拉伸，創(chuàng)建第二個拉伸曲面。（8）對零件賦予材料屬性在左邊的模型樹中點擊選中零件名稱【1】。點擊【應用材料】工具欄內的【應用材料】按鈕。先彈出一個【打開】警告消息框，點擊警告消息框內的【確定】按鈕，關閉消息框。彈出【庫（只讀）】對話框。點擊【】（金屬）選項卡，在列表中選擇【】（鋼）材料。點擊對話框內的【確定】按鈕，將鋼材料賦予零件。保存零件。（9）進入【】（高級網格劃分工具）工作臺點擊菜單中的【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項，如圖11-265所示。點擊后進入了【高級網格劃分工具】工作臺。進入工作臺后，生成一個新的分析文件，并且彈出一個【】（新分析算題）對話框，如圖11－266所示。點擊后，在對話框內選擇【】（靜態(tài)分析算題），然后點擊【確定】按鈕。圖11－265【開始】→【分析及模擬】→【】（高級網格劃分工具）選項（10）劃分四面體網格點擊【】(網格劃分方法)工具欄內的【】（四面體網格劃分）按鈕，如圖11－267所示。需要在【】(網格劃分方法)工具欄內點擊中間按鈕的下拉箭頭才能夠顯示出【】（四面體網格劃分）按鈕。圖11－266

【】（新分析算題）對話框圖11－267

【】(網格劃分方法)工具欄在圖形區(qū)左鍵點擊選擇長方體三維實體模型。選擇實體后彈出【】（四面體網格劃分器）對話框，如圖11-268所示。點擊【】（局部）選項卡，在【】（可用的特定參數(shù)）區(qū)內，點擊選擇【】（局部尺寸）選項，如圖11－269所示。然后點擊【】（添加）按鈕，彈出【】（局部網格尺寸）對話框，如圖11－270所示。在【】（數(shù)值）欄內輸入2，在圖形區(qū)選擇圓孔的內表面，如圖11－271所示。然后點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，返回到【】對話框。圖11－268

【】（四面體網格劃分器）對話框圖11－269

選擇【】（局部尺寸）選項圖11－270

【】（局部網格尺寸）對話框圖11－271

選擇圓孔的內表面（11）進入【】（創(chuàng)成式結構分析）工作臺點擊主菜單中的【開始（S）】→【分析及模擬】→【】（創(chuàng)成式結構分析）選項，進入【創(chuàng)成式結構分析】工作臺。（12）指定3D屬性點擊【】（模型管理器）工具欄內的【3D】（三維屬性）按鈕，如圖11－272所示。點擊后彈出【3D】（三維屬性）對話框，如圖11-273所示。在左邊的模型樹上點擊選擇【.1】元素，點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，將3D屬性指定到三維零件上。圖11－272

【】（模型管理器）工具欄圖11－273

【3D】（三維屬性）對話框點擊【】（組）工具欄內的【】（由相鄰部分組成的曲面組）按鈕，如圖11－274所示。在左邊的模型樹上點擊選中兩個拉伸曲面【拉伸.1】和【拉伸.2】，如圖11－275所示。彈出【】（由相鄰部分組成的曲面組）對話框，如圖11－276所示。在【】（公差）數(shù)值欄內輸入0.1。點擊對話框內的【確定】按鈕，關閉對話框，完成面組設置。圖11－274

【】（組）工具欄圖11－275

選中兩個拉伸曲面【拉伸.1】和【拉伸.2】（13）施加內壓載荷點擊【】（載荷）工具欄內的【】（壓強）按鈕，如圖11－277所示。在左邊的模型樹上選擇面組【.1】，如圖11－278所示。彈出【】（壓強）對話框，如圖11-279所示。在【】（壓強）數(shù)值欄內輸入載荷值5e72，即施加的壓強值為50。點擊對話框內的【確定】按鈕，對零件的開孔面所對應的面組施加壓強載荷。圖11-276【】(由相鄰部分組成的曲面組)對話框圖11-277【】(載荷)工具欄圖11－278

選擇面組【.1】（14）計算模型點擊【】（計算）工具欄內的【】（計算）按鈕，如圖11－280所示。彈出【】（計算）對話框，如圖11-281。點擊勾選【】（預覽）選項，點擊對話框內的【確定】按鈕，開始計算分析。點擊后會彈出兩個對話框，一個是【】（正在計算）進程顯示框，顯示計算進程；另外一個是【】（計算）框，顯示當前的計算步驟和已經使用的計算時間。圖11-279【】(壓強）對話框圖11-280【】(計算)工具欄圖11-281【】(計算）對話框當計算進程把網格劃分完畢，并計算完成剛度矩陣后，會彈出一個【】（計算資源估計）對話框，如圖11－282所示，顯示需要的時間、需要的內存、需要的硬盤儲存量，并且詢問用戶是否繼續(xù)計算，如果點擊【】（否）按鈕，則退出計算，如果點擊【】（是）按鈕，則計算繼續(xù)。點擊對話框內【】（是）按鈕，繼續(xù)計算。程序重新彈出【】（正在計算）進程對話框。圖11－282【】（計算資源估計）對話框（15）顯示模型計算結果在【】（圖像）工具欄內點擊【】（范米賽斯應力）按鈕。點擊后，出現(xiàn)范米賽斯應力圖像，如圖11－283所示，最大應力值為384。圖11－283范米賽斯應力圖像11.3-2劃分結構化六面體網格計算分析本節(jié)繼續(xù)使用11.3-1節(jié)的零件，在其基礎上繼續(xù)進行設計。創(chuàng)建六面體網格。（1）進入【線框和曲