有限元分析培训(第1讲 总论 CAE驱动流程及主要软件介绍)

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1、有限元分析培训FiniteElementAnalysisTraining邵世林喻炜董大鹏传统设计过程设计制造试验批量生产CAD重新设计循环CAE驱动设计过程设计制试批量生概念设计CAECAD造验产优化循环CAE的概念与内涵CAE：ComputerAidedEngineeringCAD：ComputerAidedDesignFEA常规有限元分析数值方法：FEA有限元法CFD计算流体力学IFEA无限元法CAEBEM边界元法MBD多体动力学FVM有限体积法FMM快速多极子法其它LBM离散格子玻尔兹曼法导入或建立几何模型HyperMesh、ANSA、

2、Patran、SimXpert、MEDINA、FEMAP等有限元选择分析求解器Nastran、ABAQUS、ADINA、Ls-Dyna、Marc、划分有限元网格一般ANSYS、Samcef、MADYMO、Radioss等分析流程设置材料特性及单元特性施加约束及载荷边界条件设置分析参数提交分析结果后处理划分施加约束及载荷边有限元网格界条件ANSYSSamcefOptiStructFEPGNastranLinear（国产）MSCADINASamcefMarcMecano非线性分析FluentStar-CDXFlowPowerFlow流体分析Sta

3、r-CCM+LS-DYNAMSCRadiossMADYMO显式分析Dytran物理量国际单位制米制国际单位制毫米制英制（1）英制（2）长度m（米）mm（豪米）in（英寸）in（英寸）质量kg（千克）tonne（吨）lbf·s²/in磅力·lb/磅时间s（秒）s（秒）s（秒）s（秒）速度m/s（米/秒）mm/s（豪米/秒）in/s（米/秒）in/s（米/秒）加速度m/s²（米/秒²）mm/s²（豪米/秒²）in/s²（米/秒²）in/s²（米/秒²）N（牛）N（牛）力lbf（磅力）lbf（磅力）kg·m/s²tonne·mm/s²密度Kg/m3

4、（千克/米3）tonne/mm3（吨/毫米3）lbf·s²/in4（磅力·秒2/英寸4）lb/in3（吨/英寸3）PaMPa应力lbf/in2（磅力/英寸2）p．s．i（磅/英寸2）N/m2（牛/米2）N/mm2（牛/豪米2）J(焦）MJ(兆焦）能量kg·m2/s²tonne·mm2/s²lbf·in(磅力·英寸)lbf·in(磅力·英寸)名称全拼缩写名称全拼缩写左LeftL右RightR上Up（Top）U下DownD方前FrontF后Rear/（Back）位左前Left-frontLF右前Right-frontRF左后Left-rearLR

5、右后Right-rearRRBottom/（Low）上表面TopT下表面B（Down）多面体网格常见的梁单元截面形式文件→保存副本，在输出step文件时，导如果step格式在HyperMesh弹出的保存副本对话出step文件的选项，中出现多出很多重复部件的框选择保存类型为只需勾选实体即可，情况，保存副本时可以保存step格式。不要保持默认的实为Parasolid格式（*.x_t）格体与壳体选项，以式，x_t格式导入HyperMesh免导入CAE前处理软中并在Tool→color→auto件时会出错。color中自动赋予颜色（HyperMesh

6、12.0及以上版ANSYSWorkbench的本）Modeler模块几何引擎核心为Parasolid，优先使用*.x_t格式Pro/E导出导出选项备用选项常见的曲面类型在有限元分析软件中导入模型后，验证模型，检验是否有部件信息的丢失，导入几何模型后发现有些曲面无法导入，这样模型就会缺少一些比较重要的面，或者曲面存在缝隙、重叠、错位等缺陷，对较复杂的模型这种问题经常碰到。边界错位经常引起单元扭曲，导致单元质量不高，求解精度差。检验导入的几何模型尺寸单位，是否正确，检查导入分析软件后的模型几何尺寸是否和三维尺寸中的一致，可能由于不同软件中默认的长

7、度单位不一致，导致模型出现放大或缩小。CAE之前对模型的前处理在分析软件的前处理模块中，对零部件的几何做相关处理:（a）删除不相关的线，防止在划分单元时，在此处产生不必要的节点；（b）删除重复的体、面、线；（c）填补抽取中面后，面与面之间产生的缝隙；（d）对几何特征进行相关操作，合并、相交、相切等；（e）删除内腔和凸台。单元的大小单元的大小取决于计算模型的规模、计算机的能力（CPU、内存、硬盘、是否并行算法），还有对计算精度的要求。对于分析人员来说有必要在作模型处理的同时考虑分析精度和分析时间之间的平衡。通常，整体单元尺寸不大于30mm，应力

8、梯度大和重点关注（应力大、故障处）的局部需细化单元，但粗单元到细单元的过渡要合理。不同单元划分算法对比对某些板块类的部件，当不能采用壳单元来模拟，应用实体单元Ove