CATIA工程分析教程

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1、第8章工程分析8.1进入工程分析模块8.2施加约束8.3施加载荷8.4静态有限元计算过程和后处理8.5动态分析的前处理和显示计算结果8.6有限元分析实例习题工程分析指的是有限元分析，包括静态分析（StaticAnalyses）和动态分析。动态分析又分为限制状态固有频率分析（FrequencyAnalyses）和自由状态固有频率分析（FreeFrequencyAnalyses），前者在物体上施加一定约束，后者的物体没有任何约束，即完全自由。8.1进入工程分析模块1.进入工程分析模块前的准备工作（1）在三维实体建模模块建立形体的三维

2、模型，为三维形体添加材质，见4.7。（2）将显示模式设置为Shading（着色）和Materials（材料），这样才能看到形体的应力和变形图，详见2.11.6。2.进入工程分析模块选择菜单【Start】【Analysis&Simulation】【GenerativeStructuralAnalysis】弹出图8-1所示新的分析实例对话框。在对话框中选择静态分析（StaticAnalyses）、限制状态固有频率分析（FrequencyAnalyses）还是自由状态固有频率分析（FreeFrequencyAnalyses），单击

3、OK按钮，将开始一个新的分析实例。图8-1新的分析实例对话框有限元分析的过程有限元分析的一般流程为：（1）从三维实体建模模块进入有限元分析模块。（2）在形体上施加约束。（3）在形体上施加载荷。（4）计算（包括网格自动划分），解方程和生成应力应变结果。（5）分析计算结果，单元网格、应力或变形显示。（6）对关心的区域细化网格、重新计算。上述（1）~（3）过程是有限元分析预（前）处理，（4）是计算过程，（5）、（6）是有限元后处理。有限元文件的类型为CATAnalysis。8.2施加约束1.夹紧约束该约束施加于形体表面或边界，使其上的所

4、有节点的位置固定不变（三个平移自由度全部约束）。施加夹紧约束的过程是：（1）单击该图标，弹出图8-2所示夹紧约束对话框。（2）选择约束对象（曲面或边界），例如选择形体的一个表面，单击OK按钮。在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了夹紧约束标记，见图8-3。图8-2夹紧约束对话框图8-3选择夹紧约束表面2．表面滑动约束该约束施加于形体表面，使得表面上的节点只能沿着与此表面滑动，而不能沿此表面有法线方向的运动。施加此约束的过程是：（1）单击该图标，弹出与图8-2类似的表面滑动约束对话框。（2）选择约束对象（形体表面），单击OK按钮。

5、在所选形体表面和特征树的相应节点处产生了滑动约束的标记，见图8-4。图8-4选择滑动约束表面3.高级约束该功能提供了对任意节点的（平移）自由度的约束控制。施加此约束的过程是：（1）单击该图标，弹出图8-5所示高级约束对话框。（2）选择约束对象（曲面或棱边）。（3）选择坐标系类型，其中Implicit：隐含（局部）坐标系、Global：全局坐标系、User：用户定义坐标系。（4）选择要约束的自由度（旋转自由度只对壳体单元或虚拟实体起作用），图8-5高级约束对话框例如约束图8-6所示形体外棱边的2（Y方向）和3（Z方向）的平移自由度，

6、第一自由度（X方向）未被约束，因此X轴上无箭头。图8-6选择棱边为高级约束4．静态约束该功能使形体不能产生刚体运动，成为静定状态（约束平移和旋转自由度）。操作步骤是：（1）单击图标，弹出对话框。（2）选择约束对象，同时在形体附近显示静态约束标记。8.3施加载荷1.均匀压力载荷该载荷施加于曲面或平面，均匀分布，方向为表面的法向方向。操作步骤为：（1）单击该图标，弹出图8-7所示施加压力载荷对话框。（2）选择施加对象（表面）。（3）输入压力数值（压强），参照图8-8。图8-7施加压力载荷对话框图8-8选择施加均匀压力载荷的表面2.分布

7、力、扭矩和轴承载荷该类载荷作用于点、表面或虚拟单元，等价于节点上的力和力矩。施加方法是：（1）单击图标（或、），弹出图8-9所示施加载荷的对话框。（2）选择施加对象（表面或棱边）。（3）选择力的坐标系。（4）输入力或力矩的大小和方向。图8-10是在形体的内孔处施加轴承载荷后的结果。图8-9施加载荷的对话框图8-10施加轴承载荷3.加速度载荷（形体的重力）该功能提供了施加惯性力或重力的方法。一般流程是：（1）单击图标。（2）选择施加对象。（3）选择坐标轴。（4）输入加速度x、y、z方向载荷的分量。4.离心（向心）力定义由于旋转产生的

8、离心力。一般的流程是：（1）单击图标。（2）选择形体。（3）选择旋转轴。（4）输入角速度和角加速度值。5.力密度力密度包括：线密度力、面密度力和体密度力。是施加于直线、曲面或实体上的均匀载荷。一般流程是：（1）单击力密度图标。（2）选择施加对象(曲