计算机辅助制造第5章 计算机辅助工程分析(1).ppt

第五章计算机辅助工程分析
工程分析的主要内容及分析计算方法
有限元分析计算
优化设计
计算机仿真

工程分析
在实际工程问题中,存在多个参数和因素间的相互影响和相互作用,依据科学理论,建立反映这些参数和因素间的相互影响和相互作用的关系式并进行求解。
计算机辅助分析
利用计算机技术提供的辅助分析计算的支撑环境和工具进行工程分析。
过程:
首先按求解内容的物理规律确定计算关系,建立计算模型;
其次确定求解策略和方法,并用软件实现
CAD/CAM中CAE工作:
(1) 力学性能分析
(2) 运动分析
(3) 温度场、电磁场、流体场分析求解
(4) 最优设计参数和加工规则
(5) 计算刀具加工位置,生成数控加工代码
(6) 对已形成的设计方案和加工方案进行仿真分析
CAE工作特点
以产品三维实体模型为基础,并能和CAD/CAM其它子系统方便地进行数据交换和连接,协同工作。
Pro/Engineer、I-DEAS、UGII等均已集成工程分析软件
有限元分析计算
有限元分析基本原理
用于:求解连续介质和场的力学及数学物理方程问题。
基本思想:
连续弹性体→有限个单元
根据一定精度要求,用有限个参数来描述各单元体的力学特性
而整个连续体的力学特性就是构成它的全部单元体的力学特性的总和。
有限元方法分类
有限元方法:
位移法
以应力分析计算为例,以节点位移为未知量,选择适当的位移函数,进行单元的力学特征分析。
在节点处建立平衡方程(单元的刚度方程),合并组成整体刚度方程,求解出节点位移。
再由节点位移求解应力。
力法
以节点力为基本未知量,在节点上建立位移连续方程
解出节点力后,再计算节点位移和应力
特别提示:对大型复杂结构,在保证计算精度前提下,尽可能进行简化。
平面问题的有限元分析
平面问题的有限元分析
平面问题离散化
单元分析
整体分析
有限元分析软件
有限元软件组成
有限元前处理
有限元分析
有限元后处理
有限元分析数据前处理
有限元前处理
在进行有限元分析前,需要输入大量的数据,包括各个节点和单元编号、坐标、载荷、材料和边界条件数据等。
基本内容:
网格自动划分
生成有限元属性数据
数据自动检查
有限元分析数据后处理
有限元后处理
对有限元分析后产生的大量结果数据,需要筛选出或进一步转换为设计人员所需要的数据,如危险截面应力值、应力集中区域等。
还可利用计算机的图形功能,形象有效地表示有限元分析的结果数据,使设计人员可以直观、迅速地了解有限元分析计算结果。
有限元分析数据后处理包括
有限元分析数据后处理包括
对结果数据的加工处理
结果数据的编辑输出
有限元数据的图形表示