课程设计空间薄壁开孔结构有限元分析.doc

CAE课程设计说明书空间薄壁开孔结构有限元分析专业飞行器设计与工程班号学号姓名指导教师2015年1月摘要本次CAE课设,使用PATRAN&NASTRAN软件,进行空间薄壁结构的有限元分析。薄壁空间结构,属于空间受力结构,主要承受曲面内的轴向压力,弯矩很小。故根据其结构特点,并不对薄壁结构直接进行实体网格的划分,而是通过提取中面的办法,即Geometry:Create/Surface/Midsurface命令,将所有的离散化等操作转化为对中面结构的操作。最后可以快速得到正确的应力形变分析结果。由此,我们可以得出结论,对与对称的薄壁结构采用提取中面的方法将会大大简化离散过程并得出正确的计算结果的。关键词PATRAN&NASTRAN空间薄壁结构提取中面有限元分析目录第1章引言 1第2章模型处理 3第3章划分网格及处理 4第4章载荷及边界条件 6第5章材料及单元属性 7第6章分析计算 8第7章总结 9参考文献 10第1章引言Patran是世界上使用最广泛的有限元分析(FEA)前/后处理软件,可为多个解算器提供实体建模、网格划分、分析设置及后处理,astran、Marc、Abaqus、LS-DYNA、ANSYS及Pam-Crash。Patran提供了丰富的工具集,能够简化分析模型的创建,可用于线性、非线性、显式动力学、热及其他有限元仿真。Patran不仅具有使工程师可轻松处理CAD中的间隙和裂缝的几何清理工具,还提供了从头创建模型的实体建模工具,使任何人都可以方便地创建有限元模型。Patran可以通过全自动网格划分过程、也能够提供更多控制的手工方法或者这两者的组合,可轻松地在曲面和实体上创建网格。最后,该解决方案内置了用于最流行的有限元解算器的载荷、边界条件及分析设置,能最大限度地减少输入文件的编辑工作。Patran的各项功能综合完善、经过行业验证,可确保您在虚拟样机上的工作能够快速获得结果,因此您可根据需求对产品性能进行评估并优化您的设计。第2章模型处理本次课设的目的是空间薄壁开孔结构有限元分析,其中的薄壁结构模型已经提供,故只需导入并进行随后为划分网格之前的一些处理工作即可。,将模型导入Patran软件,如图2-1图2-:Create/Surface/Midsurface命令,提取该薄壁结构的中面,用来代替该结构模型,以便接下来的划分网格等操作。因为该结构为完全对称的薄壁结构,故提取中面操作可行。提取的中面如下,图2-2图2-:Edit/Surface/Trim命令,对薄壁结构的角板进行修剪,以便接下来操作的方便。最后,将复杂结构的角板全部简化为三角形角板。如图2-3图2-:Associate/Curve/Surface命令,将角板的两条直角边分别于薄壁结构的水平垂直面进行关联。如图2-4图2-4角板与薄壁面关联后的效果划分网格及处理通过以上对模型的处理,已经可以进入对结构的离散化操作。:Create/Mesh/Surface命令,将结构整体划分为四边形网格。如图3-1图3-:Verify/Element/Boundaries命令,检查划分网格后,几何模型的边界是否连接在一起,如图,线条皆变为黄色,表示没有问题。如图3-2图3-2检查边界利用Elements:Equivalence/All/ToleranceCube消除划分网格造成的重复节点,最终效果,如图3-3图3-,对模型施加大小为100,方向为平行y轴的分布力,作用点为四个圆环处。如图4-1图4-,选中模型底部的四个洞作为施加点,进行六自由度的约束,如图4-2图4-,添加模型材料铝的属性,如图5-1图5-,赋予四边形单元2D壳网格的属性,,如