UG有限元分析学习(报告)

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1、基于UG的机械优化设计专业：机械设计制造及其自动化班级：机械1083班学号：201013090312学生姓名：谢後指导教师：彭浩舸2013年6月13口基于UG的机械优化设计通过UG对机械零件进行初步建模，然后根据实际情况把设计模拟成冇限元模型，最后用结构分析模块对其进行优化设计，既可减少产品的设计周期，又节约了生产成本，提高了企业的竞争力。本课程我们主要对机械运动仿真和有限元分析技术概念、和有限元分析软件使用过程有所了解，以及对UG机械运动仿真和有限元分析使用案例进行分析,更多是需要我们课后的自主学习！下面是学生谢铮对这本课

2、程的理解和认识。一、机械运动仿真1.1机械运动仿真的概念机械运动仿真是指对于某个待研究的系统模型建立其仿真模型，进而在计算机上对该仿真模型研究的过程。所以机械运动仿真是通过对系统模型的实验去研究一个真实的系统。1・2机械运动仿真的应用机械运动仿真作业一门新兴的高科技技术，在制造业产品设计和制造，尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中，一直是不可缺少的工具，它在减少损失、节约经费、缩短开发周期、提高产品质量等方面发挥了巨大的作用。在从产品的设计、制造到测试维护的整个生命周期屮，机械放着技术贯穿始末。1.3一

3、般操作流程及说明⑴建模和装配及了解其工作原理。⑵建立运动仿真环境。⑶定义连杆。⑷定义运动副，其操作分为三步：a）选择运动副要约束的连杆。b）确定运动副的原点。0）确定运动副的方向。⑸定义运动驱动，运动驱动是赋在运动副上控制运动的运动副参数。⑹仿真解算。（7）仿真的结果的输出与后处理。主要是运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，进行人为的机构的运动特性分析一、有限元分析技术2.1有限元分析的概念冇限元分析是应用冇限元法辅助产品设计开发，捉高产品的可靠性。冇限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法，将研究对彖

4、离散成有限个单元体，单元之间仅在节点处相连接，通过分析得到一组代数的方法，进而求得近似解。1.2有限元分析法的特点⑴不受物体几何形状的限制；⑵可以分析包括各种特殊结构的复杂结构体；⑶可适应不连续的边界条件和载荷条件；⑷便于实现规范化和在计算机上统一编程；⑸有限无法最后得到的大型联立方程组的系数是一个稀疏矩阵，这种方程计算工作量相对较小，稳定性好，便于求解，占用计算机内存也少。1.3在机械工程领域内可用有限元法解决的问题（1）包描杆、梁、板、壳、三维块体、二维平面、管道等各种单元的各种复杂结构的静力分析；⑵各种复杂结构的动力分

5、析，包括频率、振型和动力响应计算；⑶整机（如水压机、汽车、发电机、泵、机床）的静、动力分析；⑷工程结构和机械零部件的弹塑性应力分析及大变形分析；⑸工程结构和机械零件的热弹性蠕变、粘弹性、粘塑性分析；⑹大型工程机械轴承油膜计算等。2.3有限元分析过程在UG环境下生产的零件模型直接被有限元分析模块调用后进入到有限元分析的前处理阶段。在前处理阶段，需对建模模型进行处理，包括对模型结构的简化，载荷、约束条件的施加，材料的分配，网络单元类型的选择、模型错误检查等。在主分析阶段，主要由计算机自动完成，包括了变形计算、应力计算、收敛计算等

6、。最后是后处理阶段，进行加工处理并形象化，将计算的结果转化为直观明了的图形和文字描述，通过图形的静。动态显示或绘制相应的图形，有效地检查设计结果，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。2.4本学期几个典型案例基本操作流程及有关说明悬臂梁受力分析案例疲劳分析案例疲劳分析概述疲劳是产品/零件失效最常见的方式2—。疲劳计算是基于结构裂纹损伤积累的原理，根据应力——寿命(S—N)曲线图或者应变——寿命(E—N)曲线图来估计该零件的疲劳寿命，计算过程中将输入数据处理成峰顶或者峰谷对循环周期进行技术,从而计算出结构的疲劳寿命。有关疲劳

7、和分析方法可参考有关书籍。疲劳分析主要参数⑴疲劳材料屈性⑵疲劳载荷变量⑶疲劳寿命准则⑷疲劳评估选项优化设计案例动态设计案例优化设计概述优化设计是将产品/零部件设计问题和物理模型转化为数学模型，运用最优化数学规划理论，采用适当的优化算化，并借助计算机和运用软件求解该数学模型，从而得出最佳设计方案的一种先进设计方法。结构优化设计的作用以有限元法为基础的结构优化设计方法在产品设计和开发中的主要作用如下:⑴对结构设计进行改进，包括尺寸优化、形状优化和几何拓扑优化。⑵从不合理的设计方案中产生出优化、合理的设计方案。⑶对模型匹配，产生相

8、似和结构响应。⑷对系统参数进行设别，述可以保证分析模型与试验结果相关联。模态（动态）概述模态分析操作流程和线性静力学分析操作流程的前处理相类似。其实质是求解外载荷为零时动力学方程的特征值，通过求解特征值可以得到多阶频率和相应的振型。热量分析案例操作步骤：⑴创建/导入UG模型；⑵创建有限元模